金屬和石墨層壓件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明一般地涉及層壓材料，更特別地涉及包括與至少一個(gè)石墨箔層結(jié)合的至少一個(gè)加紋理金屬片層的層壓材料。
【背景技術(shù)】
[0002]對于更輕、更硬、更廉價(jià)的結(jié)構(gòu)材料的需求漸增，優(yōu)選地具備這三種品質(zhì)，用這種結(jié)構(gòu)材料制作更好的產(chǎn)品。
[0003]與石墨箔層壓的不銹鋼是一種廣泛使用的材料，其具有使其適合于多種用途諸如制作墊圈的特性。這種墊圈能夠提供高的防爆性并且因此能夠用于具有高密封應(yīng)力的應(yīng)用中。這種材料在寬溫度范圍內(nèi)永久性地有彈性，諸如-200 °C至550 °C。這種材料不會老化，不易碎且提供無關(guān)于溫度長期均勻性和彈性，使其能夠承受高的壓縮應(yīng)力。這種材料還能夠承受高壓，諸如高達(dá)500巴。鋼或“載體”層典型地為0.10-0.12mm厚的“沖齒”不銹鋼板。然后，通過將石墨箔片壓到金屬板的各表面上從而形成具有典型地I至4_的厚度的層壓件來形成層壓件。金屬沖齒的使用使各層能夠機(jī)械地結(jié)合，不需要任何粘合劑，因?yàn)榻饘俚拿總€(gè)表面上的沖齒穿入被壓到各表面上的石墨箔。
[0004]這種金屬沖齒片材是通過金屬箔沖孔機(jī)而形成的，金屬箔沖壓機(jī)采用穿透箔的針，使得沖齒從片材的與針穿入的一側(cè)相反的一側(cè)延伸出。結(jié)果，片材由于穿孔而弱化。而且，如果金屬板僅層壓在一側(cè)上，未經(jīng)層壓的金屬表面由于穿孔不是平滑的。此外，金屬層的厚度受限制，因?yàn)樗仨氉銐虮∫允箾_孔機(jī)的針能夠穿過它。期望的是提供一種使得石墨箔層壓到不會遇到由于使用這種金屬沖齒而帶來缺陷的至少一側(cè)上的材料。
[0005]在圓盤閘卡鉗中，液壓致動的活塞通過作用力和反作用力迫使一對對置的制動襯塊夾住附接到車輪上的轉(zhuǎn)子。制動襯塊具有剛性的底板，摩擦摩擦墊附著到一側(cè)。薄型材料的墊片通常用在活塞所接觸的板的一側(cè)。墊片的作用是降低來自本來是機(jī)械上完美的制動器的大聲的、煩人的尖聲噪聲的發(fā)生頻率。至少一些噪聲來自于如下事實(shí):為防止堵塞，板具有一定的在卡鉗內(nèi)徑向移動的自由度，使得轉(zhuǎn)子能夠被釋放，而活塞具有極小的運(yùn)動自由度。在制動中，剛性的轉(zhuǎn)子由硬的制動襯塊(其又由其硬的底板支撐)摩擦接合。制動襯塊能夠抵靠剛性的活塞和卡鉗在一定程度上摩擦地滑動。在該滑動運(yùn)動期間產(chǎn)生高的摩擦力，這會導(dǎo)致尖聲。類似于以一定角度用力劃過剛性板的粉筆，摩擦?xí)?dǎo)致極其嚴(yán)重的振動噪聲。同樣，這些再發(fā)的力會導(dǎo)致活塞邊緣磨損和刨削。制動尖聲對于汽車和制動器制造商而言是非常昂貴的問題，因?yàn)轭櫩涂偸窍Ｍ诒Ｐ奁趦?nèi)改善噪聲，即使制動器本來很完美。
[0006]在過去幾年已經(jīng)嘗試了大量的使用各種材料的墊片設(shè)計(jì)以裝配在活塞與板之間以減少這種摩擦和所得到的尖聲。沒有任何一個(gè)設(shè)計(jì)令人非常滿意。雖然石墨片材具有使其非常適合用于降噪的特性，但是由于他的易碎性它本身不適合用作墊片。使用石墨箔和金屬沖齒的層壓件一般不適合，因?yàn)檫@種金屬沖齒不足夠強(qiáng)而不是很適合用于制動襯塊的墊片。期望的是提供一種適合用作墊片的在至少一側(cè)有石墨的材料。
[0007]發(fā)明概述
[0008]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種具有作為第一層狀體的相對硬質(zhì)的材料的層壓片，所述第一層狀體具有第一表面和第二表面。第一表面具有從其延伸出的可以為尖的穿刺結(jié)構(gòu)。每個(gè)結(jié)構(gòu)具有稱為末端的頂部。第二層狀體是石墨箔材料，其與相對硬質(zhì)的材料配合。所述配合是通過一些所述穿刺結(jié)構(gòu)突出到所述石墨箔材料中而穿刺所述石墨箔的內(nèi)表面來實(shí)現(xiàn)的。
[0009]所述相對硬質(zhì)的材料優(yōu)選地不被穿孔，所述第二表面可以是平坦的。至少一些所述穿刺結(jié)構(gòu)可以完全地延伸穿過所述石墨箔材料，穿過所述石墨箔的外表面突出而露出它們的末端。至少一些露出的所述穿刺結(jié)構(gòu)的末端可以被釘牢，意思是它們被翻轉(zhuǎn)到遍布于所述石墨箔材料上、翻轉(zhuǎn)到所述石墨箔材料上或者翻轉(zhuǎn)進(jìn)入到所述石墨箔材料中。在其他實(shí)施例中，所述穿刺結(jié)構(gòu)可以不完全地延伸穿過所述石墨箔材料，使得所述箔的外表面仍是均勻地平滑。
[0010]所述相對硬質(zhì)的材料優(yōu)選的是金屬，優(yōu)選地是鋼。該材料可具有至少0.2mm的厚度或者可以具有至少5.0mm的厚度，但是厚度可以小于或等于0.2mm。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種多層層壓片，其具有作為相對硬質(zhì)材料的雙面片材的第一層狀體，在該雙面片材的兩個(gè)表面上加紋理。所述表面紋理是通過多個(gè)凸起的以及大致尖銳的穿刺結(jié)構(gòu)形成的，每個(gè)結(jié)構(gòu)具有稱為末端的頂部。所述層壓件包括兩個(gè)石墨箔材料的外層，在雙面片材的每一個(gè)表面上各有一層。通過使所述相對硬質(zhì)材料構(gòu)成的穿刺結(jié)構(gòu)中的一些突出穿過箔的內(nèi)表面而進(jìn)入石墨箔材料，所述石墨箔材料與所述相對硬質(zhì)材料配合。所述相對硬質(zhì)材料優(yōu)選地不被穿孔。至少一些所述穿刺結(jié)構(gòu)可以完全地延伸穿過所述石墨箔材料的一層，突出穿過所述箔的外表面，而露出它們的末端?？梢酝ㄟ^翻轉(zhuǎn)到遍布于所述石墨箔材料上、翻轉(zhuǎn)到所述石墨箔材料上或者翻轉(zhuǎn)進(jìn)入到所述石墨箔材料中來釘牢至少一些露出的穿刺結(jié)構(gòu)的末端。在其他實(shí)施例中，所述穿刺結(jié)構(gòu)可以不完全地延伸穿過所述石墨箔材料，使得所述箔的外表面仍均勻地平滑。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供一種減噪墊片。該墊片具有相對硬質(zhì)材料構(gòu)成的第一層，所述相對硬質(zhì)材料具有第一表面和第二表面。所述第一表面具有多個(gè)凸起和大致尖銳的穿刺結(jié)構(gòu)并且與所述石墨箔材料的第二層配合，使得至少一些所述穿刺結(jié)構(gòu)穿透所述石墨箔材料。所述墊片可以被構(gòu)造為接合制動襯塊，使其充當(dāng)所述制動系統(tǒng)的所述底板與活塞之間的中間元件(或緩沖件)。
【附圖說明】
[0013]圖1示出了由兩個(gè)供給卷料生產(chǎn)層壓片材的連續(xù)的過程，下面的層狀體具有穿刺結(jié)構(gòu)，上面的層狀體由石墨箔材料制成。
[0014]圖2示出了相對硬質(zhì)材料的加紋理層狀體片材的細(xì)節(jié)，加紋理層狀體片材具有位于表面的穿刺結(jié)構(gòu)，穿刺結(jié)構(gòu)具有終止于尖銳末端的錐形截面。
[0015]圖3示出了結(jié)構(gòu)穿透過石墨箔材料并且尖銳的末端在其表面之上的實(shí)施例。
[0016]圖4示出了相對硬質(zhì)材料的加紋理層狀體片材的實(shí)施例，兩個(gè)面加有穿刺結(jié)構(gòu)這一紋理。
[0017]圖5示出了三層層壓件的另一實(shí)施例，其中相對硬質(zhì)材料的中央加紋理層狀體片材具有由穿刺結(jié)構(gòu)加紋理的兩個(gè)表面，并且外石墨箔層壓件已由穿刺結(jié)構(gòu)的帶尖的末端刺透。
[0018]圖6示出了釘牢的細(xì)節(jié)，其中末端順次地向下卷到可穿透石墨箔層狀體的上表面上的最終釘牢位置。
[0019]圖7示出了嵌入石墨箔層狀體的單個(gè)穿刺結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)，石墨箔層狀體過厚而不能刺穿。
[0020]圖8示出了另一實(shí)施例，其中芯材是較硬的穿刺層狀體，在兩個(gè)面上加了紋理，夕卜層狀體是可穿刺石墨箔材料并且被強(qiáng)壓到較硬的芯上。
[0021]圖9示出了呈制動襯塊墊片形式的兩層金屬-石墨層壓件的石墨箔側(cè)。
[0022]發(fā)明詳述
[0023]在下面的說明書中，詞語“釘牢”(釘牢，可釘牢、釘牢的)用于描述彎轉(zhuǎn)使得已經(jīng)刺穿兩個(gè)以上層且從其延伸出的銷或釘狀結(jié)構(gòu)的露出的頂部的動作。釘牢是木材建造交易上的慣常實(shí)踐。釘牢類似于在金屬工件中鉚接，或者類似于緊固件的任何其他變形以防止其易于退回。釘牢的目的是賦予如此連結(jié)的兩個(gè)層壓層之間的更大的附著力。
[0024]術(shù)語“帶尖的結(jié)構(gòu)”和“穿刺結(jié)構(gòu)“此處同義使用，作為描述任何類型的在材料表面上凸起(用于嵌入或刺入)而能夠穿刺以及隨后穿透石墨箔表面的釘或銷狀結(jié)構(gòu)(或帶鉤的或帶倒刺的結(jié)構(gòu))的一般術(shù)語。適當(dāng)選擇材料的硬度以及穿刺結(jié)構(gòu)的構(gòu)造的選擇來確保該穿刺能力。
[0025]在本發(fā)明中，穿刺結(jié)構(gòu)已經(jīng)從由諸如不銹鋼板的相對硬質(zhì)材料構(gòu)成的層狀體的表面凸出。它們可以刺入相鄰的石墨箔層狀體的內(nèi)表面，并且如果比石墨箔厚度長，則能夠穿透箔的外表面。突出的末端可以彎轉(zhuǎn)或釘牢以形成本發(fā)明的“鎖定層壓件”實(shí)施例。在層壓件中，第一層狀體與僅一個(gè)另一層狀體配合，第一層狀體的與另一層狀體配合的表面或面稱為內(nèi)表面，而不與另一層狀體配合的另一表面稱為外表面。
[0026]圖1示出了制成連續(xù)層壓金屬和石墨材料的過程。卷101供給加紋理金屬104的第一層狀體，一面加有穿刺結(jié)構(gòu)105這一紋理，穿刺結(jié)構(gòu)105具有帶尖的末端106。卷102供給石墨箔103的第二層狀體。兩層層狀體饋送到加壓輥100、10a之間。在來自輥100、10a的壓力下，兩個(gè)層狀體的內(nèi)表面被強(qiáng)壓在一起，而使得加紋理金屬板104的一些或者優(yōu)選地大部分或全部的穿刺結(jié)構(gòu)穿透石墨箔103的外表面。這些穿刺結(jié)構(gòu)可以不穿透石墨箔103的上表面，如圖1所示?？蛇x地，加紋理金屬板104的穿刺結(jié)構(gòu)可以穿透石墨箔103的上部，使得它們的頂部或“末端”露出(如圖3所示)，然后由第二輥套件(未示出)或其他工具釘牢。
[0027]第一層狀體可以由任何相對硬質(zhì)的合適材料形成，但是優(yōu)選地由諸如鋼板的可鍛材料制成?？墒褂酶鞣N材料。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，第一材料具有大于約80的布氏硬度。未加紋理的第一層狀體的一側(cè)(外表面)優(yōu)選地為平坦的且均勻地平滑，沒有孔或穿孔通過其中。
[0028]因此，兩個(gè)層壓件連續(xù)地鎖在一起作為層壓件108，層壓件108隨后可以被切割成層壓件的單個(gè)片材107?？蛇x地，層壓件108可以被收集為拾取卷軸(未示出)上的成批產(chǎn)品(因此，該過程可以是卷對卷過程)。成批產(chǎn)品可以進(jìn)一步被切割或成形而用于具體應(yīng)用，包括在施工現(xiàn)場的切割-測量應(yīng)用。
[0029 ]輥100、I OOa能夠擠壓“夾在”或只位于局域化區(qū)域(例如，邊緣)中的材料的整個(gè)寬度。
[0030]圖2示出了加紋理