的传统制动装置的高速铁路客车转向架由四个制动盘2020欧洲杯下注官网和相关的卡尺,手制动和电磁轨道制动系统(图1)。大约20%的总转向架的质量,值得考虑减肥的机会。这让德国萨博威布科BSI公司在1992年开始考虑在铁路制动设备中使用轻合金。2020欧洲杯下注官网 由于制动盘在单轴上的质量为460 kg，因此制动盘是一个明显的减重目标。磁盘重量从115公斤的SG铁磁盘减少到65公斤的Al-MMC磁盘。然而，由于MMC材料的价格相对较高，认为最好将MMC的使用限制在最重要的功能区域，即摩擦面。
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图1所示。用于高速铁路托架的传统转向架。 |
热特性与铁合金相比，铝合金的热特性表现出很大的优势。其比热容是普通SG铁的1.7倍，导热系数是SG铁的5.3倍。铝的最高应用温度只有大约400°C，而SG铁的特殊衬垫材料的最高应用温度约为500°C。然而，它可以是用作制动盘材料，因为通常使用铁路应用的最大平均摩擦面温度仅为350°C。在这些温度下，屈服强度（标称153nm2在260°C时)，足以承受由制动力和惯性引起的服务负载。 高导热率，以及低弹性模量，有助于在由摩擦制动引起的热输入的情况下实现低应力。在相同的制动载荷（图2）期间在SG铁盘和Al-MMC盘上拍摄的热敏记录显示摩擦表面中的温度均衡。该温度均衡也降低了摩擦表面上的“热点”引起的应力梯度。
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图2。（a）的热敏记录（a）Sg铁制动盘和（b）在相同负载下的Al-MMC盘。 |
制动盘磨损特性起初，预计过度的磨损将妨碍使用铝盘进行铁路应用。在进行SIC颗粒增强的AL-MMC制动盘之后修改了该判断。由于SiC颗粒的增强，Al-MMC的磨损行为被证明令人惊讶地低于现有标准摩擦环材料欧洲杯猜球平台的磨损率，例如灰色铸铁和SG铁。欧洲杯足球竞彩磨损率达到现场测试，在1.2 x L0的距离上6KM，给出了一流预测的磨损寿命超过15年。 对MMC的更便宜的替代品是LM30铝合金。这证明了可用性并达到了类似的摩擦系数作为MMC，但磨损率为高于3倍。 刹车片磨损特性Al-MMC盘的垫块磨损也被证明要小得多，约为铁材料磨损的1 / 2到2 / 3。欧洲杯足球竞彩圆盘和垫的低磨损率应该会降低刹车的生命周期成本，并给操作者带来进一步的商业优势，因为车辆维护成本也会降低。 环境塔尔的考虑使用Al-MMC合金用于铁路制动盘的额外优点是，它比铁材料更容易尖叫。欧洲杯足球竞彩由于铁路必须在越来越紧化的环境控制下运作，这变得越来越重要。在重制动后经常发出的制动垫材料的气味也显着降低，因为由于增加的导热率，与在相同的制动载荷下的SG铁盘相比，最大摩擦面温较低。 MMC的缺点SiC加固的一个缺点，伸长率降低至0.3％，与灰铸铁相当。裂缝扩展也相对较高。这些问题启动了更强大的制动磁盘的设计原则和生产方法的研究。 原则上，尽管它们的优点，SiC颗粒增强铸造合金的降低的延展性和升高的裂纹生长行为可能导致由于剪切应力引起的疲劳裂缝。这与磁盘制动器的摩擦环特别相关，这必须承受热交变载荷。这些热载荷产生径向裂缝，该径向裂缝继续摩擦环的内部区域，并且可能导致突然发生故障。通常，这些裂缝可以容易地在颗粒增强材料中繁殖，因为共晶中的颗粒支持裂缝形成和繁殖。欧洲杯足球竞彩欧洲杯猜球平台 备择方案为了将高导热率的优点与改进的延展性结合，应使用高强度Al合金，即使在延长的热负载之后，也能提供良好的机械性能。为此目的选择铸造金属A356。 具有延性载体主体的本地增强摩擦环可以通过不同的工艺制造，例如： •陶瓷预制件的渗透 •复合铸件 •multi-pouring (sandwich-casting) •等离子喷涂 所有这些解决方案旨在保持摩擦环的磨损尽可能低，同时确保轴安装区域中的延性断裂行为。他们还提供现有材料的经济制造替代品。欧洲杯足球竞彩已经在亚琛大学，蒂森·戈斯AG和SAB Wabco BSI之间进行了三项联合研究和开发项目进行了三项解决方案。设计了具有ICE-1通风的原型盘式制动转子。图3显示了三种方法制成的原型的横截面。
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图3。(a)浸渗法、(b)复合浇铸法和(c)多次浇铸法生产的原型制动盘的截面。 |
Cerami.C预制渗透
像挤压过程一样的渗透技术在短纤维渗透领域是众所周知的，它们需要高机械化，昂贵的设备。2020欧洲杯下注官网因此，这些技术不能用于轨道车辆的盘式制动器。 网状陶瓷泡沫，通常用于熔体的渗透，提供了通过低压工艺制造局部增强铸件的可能性。大约1.3 bar的金属静态压力足以克服流动阻力，并将熔体压入预坯。在陶瓷上涂上活性金属元素可以提高陶瓷的润湿性，降低金属静态压力和流动阻力。甚至宏观和微观孔隙之间的基质不均匀性也可以消除。 这些复合材料的导热率和比热容量可以与SiC颗粒增强铸造合金进行比较，受A356合金和陶瓷的影响。耐磨性仅被陶瓷泡沫赋予。 复合铸件对于复合铸造，由SiC-PMMC预制的耐磨镶嵌件预热，固定在模腔内，然后用a356合金覆盖。对于这种技术，只要能提供较长的局部凝固时间，任何铸造工艺都可以采用。通常是在低熔点的合金上浇铸高熔点的合金。当将两种凝固范围相似的铝合金结合在一起时，很难加热镶嵌表面，因为铝合金需要很大的热量来熔化。另一个问题是液态和固态铝合金氧化的趋势，从而阻碍了热交换和镶嵌体和熔体之间的充分融合。 大多数技术应用都需要合金之间的融合，可以通过正确的预热和浇注温度以及镶嵌物接触面的智能设计来实现。熔体和固相之间的局部体积比在这方面起着主要作用。为了确定最佳的接触面设计，数值模拟工具，如在铸造行业中使用的那些是非常有用的。 虽然镶嵌物一开始被氧化层覆盖，但在大多数区域可以实现良好的粘结。在熔合过程中，氧化层周围被加热到几乎熔化的温度并液化。氧化物与液相混合或溶解。沿着镶嵌半径产生的粘结只在靠近内、外半径处显示缺陷。 多浇注多浇注过程通过连续铸造沿着局部增强的转子。可以避免昂贵且耗能的制造和镶嵌预热。另外，加工窗口被放大，因为液相的混合总是导致适当的融合，并且昂贵的PMMC的量减少到最小值。 凝固合金之间的界面的形状受易于控制的铸造参数的影响。基本上，界面形态可以被描述为“平滑”或“粗糙”。优选的形态取决于应用程序和零件的负载。如果需要具有最小值的抗拉强度或扁平功能层，则应选择平滑界面。如果需要热膨胀的梯度，粗略的形态更好。 动能将动能变成制动热的周期性转化导致交替的拉伸/压缩载荷，这可能导致摩擦环表面上的径向裂缝。随着循环编号的增加，这些裂缝传播到磁盘的中心。大多数材料欧洲杯足球竞彩显示出裂纹传播速度的增加，压力强度增加。SIC-PMCS已经在低压力强度下失效，具有高裂缝传播速度。LM30对裂纹增长更不敏感。通过将SiC-PMMC与A356组合在多浇注过程中，尽管增加应力强度，但仍可以降低裂纹生长速度。与LM30和纯SiC-PMM在相同的应力强度相比，夹层铸造复合材料显示出显着降低的裂缝繁殖。多浇注复合材料可以持续更大的循环，并提供延长维护间隔或增加部分的使用寿命。 概括硬盘的生产方法通过上述三种方法制成的本地增强的制动盘适用于制动应用。然而，每个摩擦环和焊盘磨损是不同的（图4）。与摩擦材料和等离子体喷涂盘相比，SiC-PMC制动表面与摩擦材料和等离子体喷涂盘相比，无论SiC-PMMC制动表面如何制作（复合铸欧洲杯足球竞彩造，多 -浇注或通过常规浇铸纯合金本身）。
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图4。在现实载荷下测试的原型盘的比磨损和制动垫材料的磨损。 |
刹车片穿着为了克服渗透复合材料发生的显着垫磨损，需要进一步开发垫材料，但这涉及高的开发成本。 热特性只要发生融合，制动表面低于制动表面下方1mm的制动温度低于传统的SiC-PMCS中的制动温度。 经济问题在磁盘制动扇区中，MMCS具有极其成本效率的黑色金属材料。欧洲杯足球竞彩复合材料只能以更低的成本提供欧洲杯足球竞彩更好的性能。本地优化的磁盘提供了符合此目标的第一步。节省约52％的材料成本（成品部分），具有增强的可加工性。 |