经改进的用于处理摩擦元件的表面的处理方法技术

本发明专利技术涉及一种方法，该方法在于处理摩擦元件的表面，所述摩擦元件包括有机基质，该有机基质包含至少一种无机材料，所述摩擦元件诸如用于离合器的摩擦装置(10)的摩擦元件。通过用激光束沿着至少一个预定轨迹(25)扫描该表面的至少一个区域来处理该至少一个区域，该至少一个区域被称作待处理区域(27)。该激光束的能量密度为0.05至1J/cm2，频率为10Hz至10kHz，脉冲时长为1ps至1ns。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及具有经处理过的表面的摩擦衬垫的领域。
技术介绍
摩擦衬垫是特别用于机动车辆的离合器中的摩擦元件。已知地，在离合器中，在摩擦元件被夹置在压盘和发动机飞轮之间时，摩擦元件的功能为传递发动机转矩，并在发动机起动和速度改变时确保该转矩传递的渐进性。该渐进性参与驾驶舒适性。衬垫通过铆接被固定在盘(以下被称作摩擦盘)的两个面上。通常，将特别包括承载有衬垫的摩擦盘的装置称作“摩擦装置”。安装在摩擦盘上的、夹置在压盘和发动机飞轮或反作用盘之间的衬垫将转矩传输至变速箱。具有差质量的传递最终可导致离合器故障。转矩传递的质量和抗离心力的耐力与用于实现衬垫的材料的机械强度、及盘与其承载的衬垫之间的摩擦系数直接相关。良好的传递质量要求：-一方面，确保摩擦盘的表面和衬垫之间的尽可能大的静摩擦系数，和-另一方面，在通常的磨合阶段期间提高衬垫和压盘或发动机飞轮之间在优选的摩擦区域中的动摩擦系数。为了优化传递质量，已知对衬垫的表面进行处理。为此，文献FR2742503提出了第一类型的衬垫表面处理方法，在该方法中，在对流变性稳定化的衬垫加工之后，通过在200-300℃下对衬垫的过度焙烧使该衬垫表面地碳化。然而，该类型的方法高度消耗能量，因为在烘箱或炉子中实现的该过度焙烧是长时间的(该过度焙烧通常持续超过24小时)。而且，如此处理的衬垫的表面特性相对不规则。实际上，过度焙烧可能在衬垫的厚度中引起不受控的、自50至300μm而延伸的变化梯度。而且，过度焙烧对同一批次的衬垫的厚度的影响可彼此不同。第二类型的衬垫表面处理方法尤其在文献WO2009156700或DE102009002240中提出。在该情况下，在待处理衬垫表面上放置聚合物基(可选地，该聚合物是交联聚合物)或丙烯酸酯基的化学效应膜。该第二类型的处理方法允许更好地控制被处理的衬垫的厚度中的变化梯度。然而，局部地实施该处理是困难的。实际上，为了使该处理局部化，必须借助于遮盖物，这使得该方法的实施复杂化。因此，优选对整个表面实施处理，尤其是对该表面的不相关的区域实施处理。即使如在文献DE102005003507中所述，现有技术的近期发展已经允许得到可选择性地施用于衬垫表面的某些区域的表面处理方法，待处理区域的界定仍是相对不精确的。此外，通过施加聚合物基或丙烯酸酯基的化学效应膜来改进衬垫的静或动摩擦系数要求控制各种参数，诸如该膜的化学性质、其厚度和其粗糙度，这使得该处理方法的实施相对复杂。
技术实现思路
本专利技术的目的由此在于通过提供一种表面处理方法以克服这些缺陷，该表面处理方法有效并简单地施用于精确的待处理表面，以既改善衬垫和摩擦盘之间的静摩擦系数，又改善衬垫和压盘或发动机飞轮之间在优选的摩擦区域中的动摩擦系数。为此，本专利技术的主题为一种用于处理摩擦元件的表面的方法，该摩擦元件包括有机基质，该有机基质包含至少一种无机材料，所述摩擦元件诸如用于离合器的摩擦装置的摩擦元件，该方法的特征在于，通过用激光束沿着至少一个预定的轨迹扫描该表面的至少一个区域来处理该区域，所述至少一个区域被称作待处理区域，该激光束具有的能量密度为0.05至1J/cm2，频率为10Hz至10kHz，脉冲时长为介于1ps至1ns。当然，根据本专利技术，待处理区域可以被多个光束扫描。此外，每个光束可以影响一个或多个预定区域。激光束允许受益于可完全参数化的运行条件，允许对待处理区域进行非常精确地局部化的化学处理。激光束允许精确地选择待处理区域，免去由于处理不相关区域而造成的无用成本。根据本专利技术的方法还允许以完全受控的方式化学地改变被处理的区域的表面结构。传统地，摩擦衬垫由不含石棉的合成纤维(诸如玻璃纤维)组成。这些纤维被拉丝，可选地与铜线绞拧，然后浸入由热固性树脂和/或弹性体组成的有机基质，该有机基质称作连结基质。这些被连结基质包裹的纤维被卷绕以形成预成形件，并在模具中加压焙烧以形成衬垫。传统地，在焙烧之后，衬垫被加工以去除具有不规则性的、覆盖衬垫的模制表皮。激光束的使用允许以完全受控的方式在10至300μm的受控深度上改变有机基质的位于由热固性树脂或交联硫化弹性体形成的三维网络的网格内的分子结。根据本专利技术的方法由此例如通过有机连结剂的分子结构的受控改变和金属成分(诸如铜)的表面性氧化而改变基质的三维结构的密度。相反地，借助于激光束的处理不损害机械加固成分(诸如连续玻璃纤维或加固填料)和衬垫的连结基质之间的接合。根据本专利技术的方法还能够允许使某些化合物局部地消失，以产生特定的表面拓扑，例如根据所期望的功能改变粗糙度，尤其是改变静摩擦或动摩擦。而且，局部化的处理允许遵循摩擦元件的初始几何构造，该初始几何构造是通过对热固化材料的热压和加工来实现的。相比于使用化学效应膜，根据本专利技术的方法借助于激光束的使用，局部化表面处理更加容易很多，同时至少与使用化学效应膜同样好地控制在衬垫厚度中的处理。优选地，施加至待处理区域的激光束的能量密度小于0.3J/cm2。还优选地，影响待处理区域的激光束的截面为20至100μm，优选地等于大约35μm。优选地，施加至待处理区域的激光束的波长为550至1200nm。仍是优选地，施加至待处理区域的激光束的频率大于100Hz，脉冲时长大于100ps，并且波长为634至1064nm。激光束是可完全地参数化的，根据本专利技术的方法的处理能够根据能量域(波长)、所使用的脉冲长度、聚焦直径和能量密度来引起对有机连结剂的受控改变。该改变例如通过碳和杂性成分以受控的方式分离而在高分子结构水平处发生。这导致被处理的区域的表面结构的物理-化学改变，在被处理的区域中实现不同于未被处理的区域的表面张力和表面拓扑。根据本专利技术的教导的处理允许在实践上仅作用于有机基质，从而避免损害在材料体积中的机械加固物和基质之间的接合。所使用的激光源可以无差别地尤其从准分子激光、YVO4激光(以便具有在近红外光、可见光、甚或紫外光中的处理的灵活度)或YAG激光中选择。摩擦元件(诸如衬垫)的表面积为50至1000cm2，为了实现工业化的整体处理，可以同时使用多个激光束，尤其是来自于作为适于工业化配置的、用于将光束从源传输到目标对象的传输装置的光纤束。有利地，激光束根据这样的法则被操控：该法则允许对所述待处理区域的处理的深度效果的预定变化。待处理区域可位于摩擦元件的称作摩擦面的外部面上，该摩擦元件形成离合器摩擦装置的环形衬垫。激光束在待处理表面上的扫描由此允许在受控的测微厚度中改变待处理区域的材料的表面的表面粗糙度或化学性质，以一方面提高衬垫和摩擦盘之间的静摩擦系数，并在磨合阶段期间提高衬垫和压盘或发动机飞轮之间在优选的摩擦区域中的动摩擦系数。激光束在待处理表面上的扫描还允许使干式离合器中的摩擦装置匹配手动变速箱(单离合器)或自动变速箱(干式双和单离合器)。待处理区域可位于摩擦元件的称为支承面的内部面上，该摩擦元件形成离合器摩擦装置的环形衬垫。支承面的该待处理区域意于支承在离合器摩擦盘的渐变叶片的至少一个互补面上。优选地，待处理区域是渐变叶片的互补面的2至3倍。有利地，支承面的待处理区域设有用于使铆钉穿过的孔，所述铆钉用于将环形衬垫固定在摩擦盘的渐变叶片上。优选地，待处理区域围绕用于使铆钉穿过的孔延伸，并且待处理区域的面积优选地是该孔的面积本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于处理摩擦元件(14)的表面的方法，所述摩擦元件包括有机基质，该有机基质包含至少一种无机材料，所述摩擦元件诸如用于离合器的摩擦装置(10)的摩擦元件，该方法的特征在于，通过用激光束沿着至少一个预定轨迹(25)扫描该表面的至少一个区域来处理该至少一个区域，该至少一个区域被称作待处理区域(27)，该激光束具有的能量密度为0.05至1J/cm2，频率为10Hz至10kHz，脉冲时长为1ps至1ns。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.04.11 FR 14532441.一种用于处理摩擦元件(14)的表面的方法，所述摩擦元件包括有机基质，该有机基质包含至少一种无机材料，所述摩擦元件诸如用于离合器的摩擦装置(10)的摩擦元件，该方法的特征在于，通过用激光束沿着至少一个预定轨迹(25)扫描该表面的至少一个区域来处理该至少一个区域，该至少一个区域被称作待处理区域(27)，该激光束具有的能量密度为0.05至1J/cm2，频率为10Hz至10kHz，脉冲时长为1ps至1ns。2.根据权利要求1所述的方法，其中，施加至所述待处理区域(27)的激光束的能量密度小于0.3J/cm2，和/或施加至所述待处理区域(27)的激光束的频率大于100Hz，和/或施加至所述待处理区域(27)的激光束的脉冲时长大于100ps。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，影响所述待处理区域(27)的激光束的截面为20至100μm，优选地大约等于35μm。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，施加至所述待处理区域(27)的激光束的波长为550至1200nm，优选地为634至1064nm。5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述摩擦装置(10)的摩擦元件通过模制获得，并且其中，意于去除模制表皮的加工步骤在用激光束处理的步骤之前。6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，所述激光束根据这样的法则被操控：该法则允许对所述待处理区域(27)的处理的深度效果的预定变化。7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，待处理区域(27)位于所述摩擦元件的称作摩擦面(20)的外部面上，该摩擦元件形成离合器的摩擦装置(10)的环形衬垫(14)。8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，待处理区域(27)位于所述摩擦元件的称作支承面(22)的内部面上，该摩擦元件形成离合器的摩擦装...

【专利技术属性】
技术研发人员：I阿利克斯，G克罗斯兰，G加雷斯蒂尔，P佩雷特，
申请(专利权)人：法雷奥摩擦材料公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR