用摩擦阻尼插件成型鑄件的方法

2023-06-17 09:06:41 3

專利名稱：用摩擦阻尼插件成型鑄件的方法
技術領域：
本發明總體上涉及的領域包括用摩擦阻尼插件形成鑄件的方法及其產品。
背景技術：
圖1示出了產品10，在該情況下是具有轂部12和轉子頰部(cheekportion) 14的 制動轉子。轉子頰部14可包括均用於與相關制動蹄接合的上表面16和相對的下表面18。 轉子頰部14中可包括一個或多個摩擦阻尼插件20、22，以減少或消除由轉子頰部振動產生 的不希望振動或噪音。在大多數情況下，期望插件20、22與轉子頰部14的上表面16和下 表面18平行。圖2示出了質量欠佳的鑄件，其中，插件20、22在鑄造和固化過程期間已經移動。 因而，插件20和22不再平行於轉子頰部14的上表面16和下表面18。

發明內容
本發明的一個實施例包括一種製造產品的方法，包括提供摩擦阻尼插件，所述摩 擦阻尼插件包括從插件的平坦平面部分衝出的向下延伸腿部；將所述插件置於鑄模中，使 得向下延伸腿部在鑄模中支撐插件；閉合鑄模以及將熔融金屬澆注到模中並固化所述熔融
金屬 O本發明的其它示例性實施例將從下文提供的詳細說明顯而易見。應當理解的是， 詳細說明和具體示例雖然公開了本發明的示例性實施例，但是僅僅旨在用於說明的目的， 而不旨在限制本發明的範圍。


本發明的示例性實施例將從詳細說明和附圖更充分地理解，在附圖中圖1示出了現有技術產品，包括具有適當地定位在鑄件中的摩擦阻尼插件的鑄 件。圖2示出了現有技術的質量欠佳鑄件，其中，插件在鑄造和固化過程期間已經移動。圖3示出了製造鑄件的方法，包括使用根據本發明一個實施例的支撐腿部。圖4A-C分別示出了根據本發明一個實施例的鑄造方法製造摩擦阻尼插件的第
一、第二和第三步驟。圖5是鑄件的在去除一部分的情況下的俯視圖，包括具有根據本發明一個實施例 的支撐腿部的摩擦阻尼插件。圖6示出了使用具有根據本發明一個實施例的向下延伸腿部的摩擦阻尼插件的 方法。圖7示出了摩擦阻尼插件的另一個實施例，包括根據本發明一個實施例的向下延 伸腿部和足部。
圖8示出了鑄造包括堆疊摩擦阻尼插件的部件的方法，均包括多個向下延伸腿 部。圖9示出了製造通風式制動轉子的方法，包括具有向下延伸的支撐腿部的第一摩 擦阻尼插件、疊置第一插件的芯部和疊置芯部的第二摩擦阻尼插件。圖10是包括插件的本發明一個實施例的在去除一部分的情況下的截面圖。圖11是包括插件的本發明一個實施例的在去除一部分的情況下的截面圖，所述 插件上具有提供摩擦表面或阻尼的層。圖12是本發明一個實施例的在去除一部分的情況下的截面圖。圖13是本發明一個實施例的放大圖。圖14是本發明一個實施例的在去除一部分的情況下的截面圖。圖15是本發明一個實施例的在去除一部分的情況下的放大截面圖。圖16是本發明一個實施例的在去除一部分的情況下的放大截面圖。圖17是本發明一個實施例的在去除一部分的情況下的放大截面圖。圖18示出了本發明的一個實施例。
具體實施例方式實施例的以下說明本質上僅僅是示例性的且絕不旨在限制本發明、其應用或使用。現在參考圖3，本發明的一個實施例包括鑄造產品的方法，所述產品包括由支撐腿 部26支撐的摩擦阻尼插件504，且任選地包括定位腿部30以將插件504定位在鑄模32中。 鑄模32可包括下部28和上部29。腿部26和30可以是可由金屬陶瓷或任何其它合適材料 製成的銷釘的形式。現在參考圖4A-C，本發明的一個實施例包括提供基底，基底可以是摩擦阻尼插件 504。在優選實施例中，摩擦阻尼插件是金屬基底，例如但不限於鐵合金。如圖4B所示，之 後，向下延伸腿部40從插件504衝出。在塗層520可任選地設置在插件504上之前或之 後，腿部40可以從插件504衝出。如圖4C所示，塗層520可沉積在插件504的外表面522、 524的至少一部分上。塗層520防止在鑄造過程期間熔融金屬溼化插件504並粘結到插件 504上。插件504可構造和設置成任選地提供突片534，如下文更詳細所述。突片534和向 下延伸腿部40可保持沒有塗層520，例如通過掩膜腿部40，或者塗層520可以被去除。替 代地，塗層56(例如，石墨)可以被塗覆到向下延伸腿部40和/或突片43以允許熔融金屬 溼化插件的這些部分並粘結到這些部分上。通孔42可在插件504中形成，作為從插件504 衝出腿部40的步驟的結果。圖5是包括摩擦阻尼插件504的盤式制動轉子的一部分的平面圖，示出了與從插 件衝出的腿部40相關的通孔42和轉子的環繞本體部分506。圖6示出了鑄造部件的方法，通過將摩擦阻尼插件放置到模32的下半部28中，使 得插件504的向下延伸腿部40接合下半部28的底板29，底板29限定(部分地)模32的 腔。之後，模的上半部27閉合且熔融金屬澆注到模中以環繞插件504的外表面522、524的 至少一部分。圖7示出了摩擦阻尼插件504的另一個實施例，摩擦阻尼插件504包括向下延伸腿部40和從插件504衝出的附連足部44。優選地，足部44被彎曲成大致平行於插件504 的主體部分。足部44可有助於防止向下延伸腿部40刺入到模32的下半部28中。圖8示出了製造產品的方法，包括將兩個摩擦阻尼插件504彼此堆疊，包括置於模 32的下半部28中的下部插件504和置於第一插件上面的第二插件504，從而第二插件的向 下延伸腿部40接合第一插件以便以相對於第一插件的主體部分隔開的位置支撐第二插件 的主體部分。圖9示出了根據本發明一個實施例的製造通風式制動轉子的方法，包括提供包括 從第一插件504衝出的向下延伸腿部40的第一摩擦阻尼插件504。芯部50置於第一插件 504上，芯部可包括在其中形成的通孔，熔融金屬將流入所述通孔中並固化，以提供在通風 式轉子的第一和第二轉子頰部之間延伸的葉片。在一個實施例中，芯部50可以是犧牲性 芯部，可通過蝕刻、溶解、鑽孔或機加工芯部50而去除。第二摩擦阻尼插件504』可置於芯 部50的上面。第二摩擦阻尼插件504不需要包括向下延伸腿部40。圖9所示的插件504、 504』和芯部50可置於鑄模32中，如圖9所示，以產生阻尼的通風式制動轉子。摩擦阻尼插件504的細節在下文提供。參考圖10-18，本發明的一個實施例包括具有摩擦阻尼裝置的產品或部件500。摩 擦阻尼裝置可用於各種應用中，包括但不限於期望減少與振動部件相關聯的噪音或者減少 被衝擊、動態加載、激勵或置於運動的部件的振動幅值和/或持續時間的應用。在一個實施 例中，摩擦阻尼裝置可包括有益於摩擦地阻尼振動部件的界面。在一個實施例中，阻尼裝置 可包括構造和設置成相對於彼此移動且處於摩擦接觸的摩擦表面502，使得部件的振動由 於表面502抵靠彼此的摩擦移動引起的摩擦阻尼而驅散。根據本發明的各個說明性實施例，摩擦阻尼可通過摩擦表面502抵靠彼此移動而 實現。摩擦表面502抵靠彼此移動可包括部件的本體506的表面抵靠彼此移動；部件的本 體506的表面抵靠插件504的表面移動；部件的本體506的表面抵靠層520移動；插件504 的表面抵靠層520移動；部件的本體506的表面抵靠顆粒514或纖維移動；插件504的表面 抵靠顆粒514或纖維移動；或者顆粒514或纖維抵靠彼此或者抵靠其餘粘結劑材料的摩擦 移動。在摩擦表面502作為本體506或插件504或層520的表面設置在本體506或插件 504或層520中的一個上的實施例中，摩擦表面502可具有可發生摩擦接觸的最小面積，可 在第一方向延伸0. Imm的最小距離和/或可在第二(大致橫向)方向延伸0. Imm的最小距 離。在一個實施例中，插件504可以是環形本體，且摩擦表面502上的摩擦接觸面積可在環 形方向上延伸從約20mm至約IOOOmm範圍內的距離且在橫向方向延伸從約IOmm至約75mm 範圍內的距離。摩擦表面502能以各個實施例提供，例如在圖10-18中所示。再次參考圖10，在本發明的另一個實施例中，插件504的外表面522、524或者部件 500的本體506的表面526、528中的一個或多個可包括相對粗糙的表面，包括多個峰部510 和谷部512，以提高部件的摩擦阻尼。在一個實施例中，插件504或本體506的表面可通過 噴砂、噴玻璃丸、噴水、化學蝕刻、機加工等來研磨。在本發明的另一個實施例中，阻尼裝置或摩擦表面502可通過設置在插件504的 至少一個表面上或者部件500的本體506的表面上的顆粒514或纖維提供。顆粒514可具 有不規則形狀(例如，不光滑)，以提高摩擦阻尼，如圖10所示。本發明的一個實施例可包括層520，層520包括顆粒514或纖維，由於顆粒514或纖維的內在粘結屬性，顆粒514或纖 維可彼此粘結或者粘結到部件的本體506的表面或者插件504的表面上。例如，顆粒514或 纖維的粘結屬性可使得顆粒514或纖維在壓縮下彼此粘結或者粘結到本體506或插件504 的表面。在本發明的另一個實施例中，顆粒514或纖維可被處理以在其上提供塗層或者提 供附連到其上的官能團以將顆粒粘結在一起或者將顆粒附連到本體506的表面或插件504 的表面中的至少一個上。在本發明的另一個實施例中，顆粒514或纖維可嵌入在部件的本 體506或插件504中的至少一個內以提供摩擦表面502 (圖13-14)。在部件500的至少一部分被製造使得插件504和/或顆粒514或纖維暴露於例如 鑄造過程中的熔融材料的溫度的實施例中，插件504和/或顆粒514或纖維可由能夠在制 造期間抵抗流動或者抵抗顯著的腐蝕的材料製成。例如，插件504和/或顆粒514或纖維 可包括在高於1100° F、高於2400° F、或高於2700° F的溫度下能夠抵抗流動或者不顯著 腐蝕的難溶性材料。當熔融材料(例如，金屬)在插件504和/或顆粒514周圍澆注時，插 件504和/或顆粒514應當不被熔融材料溼化，使得熔融材料並不在期望提供摩擦阻尼的 摩擦表面502的位置處粘結到插件504或層520。合適的顆粒514或纖維的說明性示例包括但不限於以下顆粒或纖維包括矽石、 氧化鋁、具有粘土的石墨、碳化矽、氮化矽、堇青石(鎂-鐵-鋁的矽酸鹽)、莫來石(矽酸 鋁)、鋯土(氧化鋯)、頁矽酸鹽或者其它耐高溫顆粒。在本發明的一個實施例中，顆粒514 可沿其最長尺寸具有從約1 μ m-350 μ m或10 μ m-250 μ m範圍內的長度。在本發明的另一個實施例中，層520可以是在部件的本體506或插件504上的塗 層。塗層可包括多個顆粒514，所述顆粒514可通過無機或有機粘結劑516 (圖11-12，17) 或其它粘結材料彼此粘結和/或粘結到部件的本體506或插件504的表面上。合適的粘結 劑的說明性示例包括但不限於環氧樹脂、磷酸粘結劑、鋁酸鈣、矽酸鈉、木粉或粘土。在本 發明的另一個實施例中，顆粒514可通過無機粘結劑保持在一起和/或附連到本體506或 插件504。在一個實施例中，塗層可作為矽酸鋁基有機粘結難溶混合的液體分散混合物沉積 在插件504或本體506上。在另一個實施例中，塗層可包括氧化鋁或矽石顆粒中的至少一種，混雜有木質素 磺酸鹽粘結劑、方石英(SiO2)、石英、或木質素磺酸鈣。木質素磺酸鈣可用作粘結劑。在一 個實施例中，塗層可包括IronKote。在一個實施例中，液體塗層可沉積在插件的一部分上且 可包括任何高溫陶瓷塗層，例如但不限於，Ladle Kote 310B。在另一個實施例中，塗層可包 括粘土、A1203、SiO2、石墨和粘土混合物、碳化矽、氮化矽、堇青石(鎂-鐵-鋁的矽酸鹽)、 莫來石(矽酸鋁)、鋯土(氧化鋯)、頁矽酸鹽中的至少一種。在一個實施例中，塗層可包括 纖維，例如陶瓷或礦物纖維。當包括顆粒514或纖維的層520設置在插件504或部件的本體506上時，層520、 顆粒514和/或纖維的厚度L(圖11)可變化。在各個實施例中，層520、顆粒514和/或 纖維的厚度L的範圍可以是約 1 μ m-400 μ m、10 μ m-400 μ m、30 μ m-300 μ m、30 μ m-40 μ m、 40 μ m-100 μ m、100 μ m-120 μ m、120 μ m-200 μ m、200 μ m-300 μ m、200 μ m-250 μ m 或這些範
圍的變型。在本發明的又一個實施例中，顆粒514或纖維可通過完全或部分犧牲性塗層暫時 地保持在一起和/或保持到插件504的表面。犧牲性塗層可在金屬在插件504周圍或上面澆注時被熔融金屬消耗或者燃燒掉。顆粒514或纖維被剩下捕獲在鑄造部件的本體506和 插件504之間以提供由顆粒514或纖維構成或者基本由顆粒514或纖維構成的層520。層520可設置在整個插件504上或者僅僅設置在其一部分上。在本發明的一個 實施例中，插件504可包括突片534 (圖11)。例如，插件504可包括環狀本體部分和從其 徑向向內或向外延伸的突片534。在本發明的一個實施例中，突片534的至少一個可溼化 表面536並不包括具有顆粒514或纖維的層520，或者可溼化材料(如，石墨)設置在突片 534上，使得鑄造金屬粘結到可溼化表面536以將插件504附連到部件500的本體506，但 仍允許在不粘結到鑄件上的其餘插件表面上的摩擦阻尼。然而，具有向下延伸腿部40的插 件504可以在插件504上沒有突片534的情況下定位和支撐在模中。在本發明的一個實施例中，插件504的至少一部分被處理或者插件504的屬性使 得熔融金屬不會溼化插件504的該部分或者在熔融金屬固化時不會粘結到插件504的該部 分。根據本發明的一個實施例，部件的本體506或插件504中的至少一個包括金屬，例如但 不限於鋁、鈦、鋼、不鏽鋼、鑄鐵、各種其它合金中的任一種、或者包括磨料顆粒的金屬基體 複合物。在本發明的一個實施例中，插件504可包括熔點比在其一部分周圍澆注的熔融材 料的熔點更高的材料，例如金屬。在一個實施例中，插件504可具有0. 2mm的最小平均厚度和/或0. Imm的最小寬 度和/或0. Imm的最小長度。在另一個實施例中，插件504可具有0. 2mm的最小平均厚度 和/或2mm的最小寬度和/或5mm的最小長度。在其它實施例中，插件504可具有從約 0. l-20mm、0. 1-6. Omm或1. 0-2. 5mm或者它們之間的範圍內的厚度。現在參考圖15-17，摩擦表面502可具有多個峰部510和多個谷部512。由谷部512 的線V指示的深度可依照實施例而不同。在各個實施例中，谷部512的深度V的平均值的 範圍可從約1 μ m-300 μ m、50 μ m-260 μ m、100 μ m-160 μ m或這些範圍的變型。然而,對於所 有的情況，在部件操作期間在本體506和插件504之間存在局部接觸，以便發生摩擦阻尼。 在本發明的其它實施例中，摩擦阻尼的改進可通過調節層520的厚度(L，如圖11所示)、谷 部512的深度來實現。在一個實施例中，插件504未被預加載或者在預張力下或者通過張力保持到位。 在一個實施例中，插件504不是彈簧。本發明的另一個實施例包括在插件504周圍澆注包 括金屬的材料的過程，附加條件是用於提供摩擦阻尼的插件的摩擦表面502部分不被置於 鑄模中的砂芯捕獲和包圍。在各個實施例中，插件504或層520包括被部件的本體506完 全包圍的至少一個摩擦表面502或兩個相對的摩擦表面502。在另一個實施例中，層520包 括可被部件的本體506完全包圍或者被本體506和插件504完全包圍的顆粒514或纖維， 且其中，本體506或插件504中的至少一個包括金屬或者基本由金屬構成。在本發明的一 個實施例中，層520和/或插件504並不包括碳紙或布或者不是碳紙或布。再次參考圖10-12，在本發明的各個實施例中，插件504可包括第一表面522和相 對的第二表面524，部件的本體506可包括鄰近插件504的第一表面522的第一內表面526， 第一內表面526構造成與第一表面522互補，例如名義上平行於第一表面522。部件的本體 506包括鄰近插件504的第二表面524的第二內表面528，第二內表面528構造成與第二表 面524互補，例如平行於第二表面524。本體506可包括疊置插件504的第一表面522的第 一外表面530，第一外表面530構造成與第一表面522互補，例如平行於第一表面522。本體506可包括疊置插件504的第二表面524的第一外表面532，第一外表面532構造成與第 二表面524互補，例如平行於第二表面524。然而，在本發明的其它實施例中，本體506的外 表面530、532不與插件504的相關表面522、524互補。在其它實施例中，表面526和528 ； 526和522 ；或528和524可以是匹配表面但不彼此平行。當術語「上」、「疊置」、「重疊」、「下」、「在下面」或「位於下面」在本文用於描述第一 層或部件相對於第二層或部件的相對位置時，這應當指的是第一層或部件直接在第二層或 部件上且與其直接接觸或者附加層或部件可置於第一層或部件和第二層或部件之間。本發明的實施例的上述說明本質上僅僅是示例性的，且其變型不認為是偏離本發 明的精神和範圍。
權利要求
一種產品，包括摩擦阻尼插件，所述摩擦阻尼插件包括金屬和從金屬衝出的向下延伸支撐腿部。
2.根據權利要求1所述的產品，其中，所述插件包括環狀本體部分，且其中，所述向下 延伸支撐腿部從所述環狀本體部分衝出。
3.根據權利要求2所述的產品，還包括從環狀本體部分徑向向內或向外延伸的支撐突片。
4.根據權利要求2所述的產品，還包括在環狀本體的一部分上的塗層，所述塗層防止 熔融金屬溼化環狀本體的塗層部分。
5.根據權利要求2所述的產品，其中，所述向下延伸支撐腿部上不包括塗層。
6.根據權利要求2所述的產品，其中，所述向下延伸支撐腿部上包括不同的塗層以允 許熔融金屬溼化腿部並粘結到其上。
7.根據權利要求3所述的產品，其中，支撐突片上不包括塗層。
8.根據權利要求3所述的產品，其中，支撐突片上包括塗層以允許熔融金屬溼化突片 並粘結到其上。
9.根據權利要求2所述的產品，還包括金屬鑄件，所述金屬鑄件至少環繞所述向下延 伸支撐腿部。
10.根據權利要求2所述的產品，還包括金屬鑄件，所述金屬鑄件環繞摩擦阻尼插件。
11.根據權利要求10所述的產品，其中，所述金屬鑄件包括制動轉子頰部和轂部。
12.根據權利要求10所述的產品，其中，所述插件包括不鏽鋼，所述金屬鑄件包括鑄鐵。
13.根據權利要求10所述的產品，其中，所述插件的至少一部分未粘結到所述金屬鑄件。
14.一種製造產品的方法，包括提供摩擦阻尼插件，所述摩擦阻尼插件包括本體部分和從本體部分衝出的多個向下延 伸支撐腿部；以及將所述插件放置在鑄模的下部中，使得向下延伸腿部在模中支撐插件； 閉合模的上部且將熔融金屬澆注到模中以環繞摩擦阻尼插件的外表面的至少一部分。
15.根據權利要求14所述的方法，還包括提供第二摩擦阻尼插件，所述第二摩擦阻尼 插件包括本體部分和從本體部分衝出的多個向下延伸支撐腿部；以及將第二摩擦阻尼插件 放置在第一摩擦阻尼插件上面，使得第二插件的向下延伸支撐腿部以與第一插件的本體部 分隔開的關係支撐第二插件的本體部分。
16.根據權利要求15所述的方法，還包括將芯部放置在第一插件上；以及在閉合模的 上部之前將第二摩擦阻尼插件放置在芯部上。
17.根據權利要求14所述的方法，其中，摩擦阻尼插件在其一部分上包括塗層，以防止 熔融金屬溼化塗層部分並粘結到塗層部分上。
18.根據權利要求16所述的方法，其中，芯部包括在其中形成的多個通孔，使得產品 包括通風式制動轉子，所述通風式制動轉子包括在第一插件和第二插件之間延伸的多個葉 片。
19.根據權利要求14所述的方法，其中，所述插件包括不鏽鋼。
20.根據權利要求19所述的方法，其中，熔融金屬是鑄鐵。
全文摘要
製造摩擦阻尼部件的方法包括提供摩擦阻尼插件，所述摩擦阻尼插件包括從插件的本體部分衝出的向下延伸支撐腿部。
文檔編號F16D13/60GK101910665SQ200880123809
公開日2010年12月8日 申請日期2008年12月18日 優先權日2008年1月4日
發明者J·G·希羅思, J·H·阿斯, M·W·費爾布呂格, S·H·宋 申請人:通用汽車環球科技運作公司