CN102619914A - 石油钻机盘式制动片及其制备方法 - Google Patents

石油钻机盘式制动片及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉入一种石油钻机制动器的关键部件及其制造方法，尤其是一种石油钻机盘式制动片及其制造方法。它解决了现有技术中摩擦材料仍然未能达到要求等技术问题。它包括铁基骨架以及粘接固定在铁基骨架制动面上的摩擦材料层；制造方法主要包括1)按配方称取各种原材料备用；2)先将陶瓷纤维与其它原材料(除碳纤维外)投入高速混料机内；3)模压成型；4)热固化；5)对固化后的石油钻机盘式制动片表面进行加工。本发明的优点在于：符合环保要求，而且制造简便，成本较低，具有广阔的市场前景等优点。

Description

石油钻机盘式制动片及其制备方法
技术领域
本发明涉入一种石油钻机制动器的关键部件及其制造方法，尤其是一种石油钻机盘式制动片及其制造方法。 
背景技术
进入21世纪以来，全球经济复苏拉动油气需求快速增长，不断攀升的油气价格，促使各大石油公司不断增加油气勘探开发投资，扩大油气勘探开发投资的市场规模，这使得占油气勘探开发投资60％左右的石油钻井机市场规模随之加大，全球在用石油钻机数量、钻井数量等指标上涨，在全球油气勘探开发投资的带动下，近几年全球石油钻机市场总支出呈增长态势。全球石油钻机支出从2009年的1650亿美元增加到2010年的2280亿美元左右，增幅达到38％。 
随着中国经济建设和汽车制造业的高速发展，近几年对油气勘探开发投资也大幅增长，促进了国内对石油钻机需求量不断增长。目前石油钻机已成为油气勘探开发流程中的重要环节，是实现油气勘探开发不可或缺的一部分。同时，钻探量越来越大、工作速度越来越快、自动化程度越来越高，对石油钻机的能耗和可靠性也提出更高的要求。石油钻机盘式制动片，已广泛运用于各种规格的石油钻机中，是石油钻机不可或缺的一部分，关系着石油钻机的可靠性与安全性。 
石油钻机盘式制动片技术是一种构造简单、适用性广、安装维护方便的石油钻机制动技术；目前，石油钻机盘式制动片对摩擦材料有较高的要求：要有稳定的摩擦、磨损性能和一定的耐高温性并能满足上万次以上连续开启操作作业，使用性能保持稳定；同时材料还要求满足欧盟ROHS环保及相关限用物质指令的要求，不含石棉、铅、镉、汞、六价铬等影响人体健康的物质。现有的国内摩擦材料仍然未能达到上述要求，已成为制约我国石油钻机行业发展的重要因素。 
发明内容
本发明的目的是克服上述背景技术的不足，提供一种石油钻机盘式制动片的改进，该制动片应当制动力矩大、剪切强度高，并具有耐高温、耐磨损以及环保、低噪音的特点。 
本发明的另一个目的是提供一种石油钻机盘式制动片的制作方法，该方法应具有工艺简单、制作方便以及成本较低的特点。 
本发明提供的技术方案是：石油钻机盘式制动片，包括铁基骨架以及粘接固定在铁基骨架制动面上的摩擦材料层；其特征在于摩擦材料层中包含的成分及重量份为： 
硼-三聚氰胺双改性酚醛树脂10～15份，陶瓷纤维12～18份，碳纤维5～10份，剑麻纤维10～16份，沉淀硫酸钡10～22份，铝凡土1～3份，，硫化梯5～8份，氢氧化铝5～10份，硅澡土6～9份，陶土5～8份，硬脂酸锌0.5～1份，腰果壳油摩擦粉3～6份，人造石墨3～5份，泡沫铁粉3～8份，黄铜矿粉5～11份，粉末氢化丁腈胶2～4份。 
所述陶瓷纤维直径20um，长度4～8mm，所述碳纤维长度6～10mm；剑麻纤维直径15um，长度6～12mm 
所述硼-三聚氰胺双改性酚醛树脂、沉淀硫酸钡、铝凡土、硫化梯、氢氧化铝、硅澡土、陶土、硬脂酸锌、黄铜矿粉、粉末氢化丁腈胶粒度≥300目。 
所述腰果壳油摩擦粉、人造石墨、泡沫铁粉粒度40～60目。 
上述石油钻机盘式制动片的摩擦材料层的制备方法，按照以下步骤进行： 
1)按配方称取各种原材料备用； 
2)先将陶瓷纤维与其它原材料(除碳纤维外)投入高速混料机内，混拌6～7分钟，然后在把碳纤维投入高速混料机内，混拌时间为1～2分钟后取出； 
3)模压成型：在预热过的模具型腔内涂脱模剂，然后将混合物投入到模具型腔中进行模塑一次热压成型处理，其热压温度为160℃±10℃，热压时间为20～26分钟，热压压力为26Mpa±0.5Mpa； 
4)热固化：升温至150℃时保温1小时；接着在0.5小时内升温至160℃保温2小时；又在0.5小时内升温至170℃保温1小时；又在0.5小时内升温 至180℃保温2小时；又在0.5小时内升温至200℃保温2小时 
5)对固化后的石油钻机盘式制动片表面进行静电喷塑在进行切槽、磨削加工后即成。
本发明的有益效果是：该制动片具有耐高温、耐磨损、低噪音以及摩擦制动力矩稳定、环保等特点；经测试：在300℃时摩擦系数仍高于同类产品12％，而磨损率(10-7cm3/N·m)则为同类产品70％；而且，所有原材料均可外购获得，不但符合环保要求，而且制造简便，成本较低，具有广阔的市场前景。 
附图说明
图1是本发明的主视结构示意图。 
图2是图1侧视图。 
图中，铁基骨架1、摩擦材料层2。 
具体实施方式
以下通过具体实施例作，对本发明的技术方案作进一步说明。 
实施例一，如图1和2所示，该石油钻机盘式制动片，包括异铁基骨架1以及粘接在铁基骨架1粘合面上的摩擦材料层2；其中摩擦材料层2是由以下原材料组成：硼-三聚氰胺双改性酚醛树脂10份，陶瓷纤维12份，碳纤维6份，剑麻纤维12份，沉淀硫酸钡18份，铝凡土1份，，硫化梯5份，氢氧化铝6份，硅澡土6份，陶土5份，硬脂酸锌0.5份，腰果壳油摩擦粉3份，人造石墨3份，泡沫铁粉3份，黄铜矿粉8份，粉末氢化丁腈胶2份。 
制备方法：称取原材料→将各种原材料混合搅拌7～9分钟→将混合好的物料投入模具中进行进行模塑一次热压成型处理，其热压温度为160℃±10℃，热压时间为20～26分钟，热压压力为26Mpa±0.5Mpa→热固化：升温至150℃时保温1小时；接着在0.5小时内升温至160℃保温2小时；又在0.5小时内升温至170℃保温1小时；又在0.5小时内升温至180℃保温2小时；又在0.5小时内升温至200℃保温2小时→对固化后的石油钻机盘式制动片表面进行静电喷塑在进行切槽、磨削加工后即成。 
实施例二，该石油钻机盘式制动片，包括异铁基骨架11以及粘接在铁基 骨架1粘合面上的摩擦材料层22；其中摩擦材料层2是由以下原材料组成：硼-三聚氰胺双改性酚醛树脂11份，陶瓷纤维15份，碳纤维6份，剑麻纤维10份，沉淀硫酸钡15份，铝凡土1份，，硫化梯6份，氢氧化铝7份，硅澡土6份，陶土5份，硬脂酸锌0.5份，腰果壳油摩擦粉3份，人造石墨3份，泡沫铁粉3份，黄铜矿粉6份，粉末氢化丁腈胶3份。 
制备方法：称取原材料→将各种原材料混合搅拌7～9分钟→将混合好的物料投入模具中进行进行模塑一次热压成型处理，其热压温度为160℃±10℃，热压时间为20～26分钟，热压压力为26Mpa±0.5Mpa→热固化：升温至150℃时保温1小时；接着在0.5小时内升温至160℃保温2小时；又在0.5小时内升温至170℃保温1小时；又在0.5小时内升温至180℃保温2小时；又在0.5小时内升温至200℃保温2小时→对固化后的石油钻机盘式制动片表面进行静电喷塑在进行切槽、磨削加工后即成。 
实施例三，该石油钻机盘式制动片，包括异铁基骨架11以及粘接在铁基骨架1粘合面上的摩擦材料层22；其中摩擦材料层2是由以下原材料组成：硼-三聚氰胺双改性酚醛树脂13份，陶瓷纤维16份，碳纤维5份，剑麻纤维14份，沉淀硫酸钡10份，铝凡土1份，，硫化梯8份，氢氧化铝5份，硅澡土6份，陶土5份，硬脂酸锌0.5份，腰果壳油摩擦粉4份，人造石墨3份，泡沫铁粉3份，黄铜矿粉5份，粉末氢化丁腈胶2份。 
制备方法：称取原材料→将各种原材料混合搅拌7～9分钟→将混合好的物料投入模具中进行进行模塑一次热压成型处理，其热压温度为160℃±10℃，热压时间为20～26分钟，热压压力为26Mpa±0.5Mpa→热固化：升温至150℃时保温1小时；接着在0.5小时内升温至160℃保温2小时；又在0.5小时内升温至170℃保温1小时；又在0.5小时内升温至180℃保温2小时；又在0.5小时内升温至200℃保温2小时→对固化后的石油钻机盘式制动片表面进行静电喷塑在进行切槽、磨削加工后即成。 
所以本发明中的硼-三聚氰胺改性酚醛树脂购自美国瀚森化工公司 
上述加工方法获得的制动片，经过了对比检测，获得数据如下： 
Figure BSA00000684964400051
表中数据可知：摩擦系数明显优于对比产品(国内外同类产品)；而磨损率则显著小于对比产品(国内外同类产品)。 
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。 
尽管本文较多地使用了铁基骨架1、摩擦材料层2等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。 

Claims (4)

1.一种石油钻机盘式制动片，包括铁基骨架(1)以及粘接固定在铁基骨架(1)制动面上的摩擦材料层(2)；其特征在于摩擦材料层(2)中包含的成分及重量份为硼-三聚氰胺双改性酚醛树脂10～15份，陶瓷纤维12～18份，碳纤维5～10份，剑麻纤维10～16份，沉淀硫酸钡10～22份，铝凡土1～3份，，硫化梯5～8份，氢氧化铝5～10份，硅澡土6～9份，陶土5～8份，硬脂酸0.5～1份，腰果壳油摩擦粉3～6份，人造石墨3～5份，泡沫铁粉3～8份，黄铜矿粉5～11份，粉末氢化丁腈胶2～4份。
2.根据权利要求1所述的一种石油钻机盘式制动片，其特征在于：所述陶瓷纤维直径20um，长度4～8mm，所述碳纤维长度6～10mm；剑麻纤维直径15um，长度8～15mm。
3.根据权利要求1或2所述的一种石油钻机盘式制动片，其特征在于：所述各种原材料中，硼-三聚氰胺双改性酚醛树脂、沉淀硫酸钡、铝凡土、硫化梯、氢氧化铝、硅澡土、陶土、硬脂酸锌、黄铜矿粉、粉末氢化丁腈胶粒度≥300目，所述腰果壳油摩擦粉、人造石墨、泡沫铁粉粒度为40～60目。
4.权利要求1所述的一种石油钻机盘式制动片的制备方法，按照以下步骤进行：
1)按配方称取各种原材料备用；
2)先将陶瓷纤维与其它原材料(除碳纤维外)投入高速混料机内，混拌6～7分钟，然后在把碳纤维投入高速混料机内，混拌时间为1～2分钟后取出；
3)模压成型：在预热过的模具型腔内涂脱模剂，然后将混合物投入到模具型腔中进行模塑一次热压成型处理，其热压温度为160℃±10℃，热压时间为20～26分钟，热压压力为26Mpa±0.5Mpa；
4)热固化：升温至150℃时保温1小时；接着在0.5小时内升温至160℃保温2小时；又在0.5小时内升温至170℃保温1小时；又在0.5小时内升温至180℃保温2小时；又在0.5小时内升温至200℃保温2小时
5)对固化后的石油钻机盘式制动片表面进行静电喷塑在进行切槽、磨削加工后即成。
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