CN1038190C - 无公害低摩擦系数合成闸瓦的制造方法及其产品 - Google Patents

Abstract

一种无公害低摩擦系数合成闸瓦的制造方法。由合成橡胶(丁苯胶加顺丁胶)塑炼、加塑料粉初混炼成片，加入填料、防老剂、硫化促进剂后再混炼、成片，切片、叠切片于成型瓦背压制成型和硫化处理工序组成。其优点是生产效率高、无废品、闸瓦强度高、摩擦系数低、磨损量低、无公害、散热性好、踏面温度可小于200℃、成本低。

Description

无公害低摩擦系数合成闸瓦的制造方法及其产品

本发明涉及火车以及各种车辆制动闸瓦的制造方法，尤其涉及一种无公害低摩擦系数合成闸瓦的制造方法及其产品。

火车中的闸瓦自1853年以来采用生铁闸瓦已有百余年，随着车速的提高，火车铸铁闸瓦高速行驶摩擦形成的火花易酿成火灾、噪音大而且磨耗太快等缺点就成为突出矛盾，于是人们就开始使用合成瓦。目前，常用的合成闸瓦其制造方法如图1的工序流程图所示，它先将橡胶塑料分别塑炼，然后两者合在一起混炼，再将混炼物粉碎，并在其内加入铁粉、填料、防老剂、促进剂等混合物及粉碎的石棉或麻或玻璃纤维，最后将这些料一起混合均匀后放入模具中压制并硫化固化而得。上述工艺主要存在问题有：

1、橡胶、塑料分别塑炼，然后在混炼中设有铁粉，填粉、防老剂、促进剂，所以其分子活化能水平低，分子链结合力不强，产品易脆裂。

2、将压制与硫化工艺合二为一，从表面看来似乎简单了，而实际上由于硫化过程需要150-160℃高温1-1.5小时的长时间，而压制过程中需要高压设备，一个模具又仅能一次生产一个闸瓦，因此，这样的组合不仅生产效率低，对设备要求高，而且硫化工序时间长，使得生产率低，成本高而不经济。

3、由于压制与硫化合一，而硫化后的闸瓦很硬，因此一旦因压制后有缺陷的产品就无法中间得以修补，而硬的闸瓦产品不合格就只能报废，由此可见这种工序不仅会造成废品率高，而且材料浪费大。

4、由于材料结合力差，必须加入石棉、玻璃纤维，而石棉和玻璃纤维有致癌作用，对环保影响亦很大，目前世界先进国家已禁止使用。

5、目前的合成闸瓦摩擦系数过高，亦不能直接代替铸铁闸瓦，使用时问题多。

据于上述这些存在问题，必须研制一种新工艺，以高质、高效生产优质合成闸瓦乃是当务之急。

本发明的目的在于研制出一种用新配方、新工艺来制作合成闸瓦的方法，以克服上述弊病，并以快速制作出高质量闸瓦。

本发明的目的是这样实现的，一种无公害低摩擦系数合成闸瓦制造方法由合成橡胶(丁苯加顺丁胶)塑炼、成片、加入填料、防老剂、硫化促进剂后再混炼、成片、切片、叠切片于成型瓦背、压制成形、硫化处理工序组成。其优点生产效率高，无废品，闸瓦强度高，摩擦系数低，摩损量低，无公害，散热性好，踏面温度可小于200℃，成本低。

上述合成闸瓦新工艺，因其采用塑炼、初混炼和再混炼的新工序和在新的配方中加入了石墨、丁苯橡胶、塑料、碳纤维等物，以及对配合剂进行了改进，使所得成片胶具有分子活化能水平高、分子链结合力强的优点；而其将模具压制与硫化工序分开，可使模压工序以快速进行而提高效率，设备得以充分利用，而硫化可将每个压制闸瓦设置于硫化模内，并将多个硫化模设置于小车内，集中送入烘箱内加温硫化处理，这样因集中硫化处理，使得硫化时间长的问题，得以补偿。

经测试本发明所制的闸瓦其制动可达到95公里/小时车速，且其在车速为90公里/小时可连续制动，而且制动距离可由800米减小到350米，其摩擦系数可小到0.16以下，其寿命可为铸铁的10-30倍，为树脂合成闸瓦的3-5倍，而其重量仅为铸铁闸瓦的1/3，此外由于使用本发明的合成闸瓦的机车无滑行现象，所以对车辆的车轮踏面无热裂、无损伤、无掉块，相应地延长了钢轨的寿命。上述这些优点就足以使本发明的目的得以实现。另外，本发明的方法还可用来制造高摩擦系数合成闸瓦，此时仅需适当降低石墨含量即可。

下面我们将对本发明的方法予以详细叙述。

附图说明

图1为已有合成闸瓦制作的工艺流程图。

图2为本发明合成闸瓦制作工艺的流程图。

由图2所示可见，一种无公害低摩擦系数合成闸瓦制造方法，其内容为：

(一)按下列材料及其含量备料、配料(％重量)：

1、顺丁胶    5-9.5％，         2、丁苯胶        6-9.5％，

3、石墨      45-55％，         4、铁粉          7-15％，

5、硫磺      6.5-8％，         6、硫酸钡        3.6-4％，

7、氧化锌      1-2％，       8、铝矾土          2％，

9、酚醛树脂粉  5-9％，       10、碳纤维         0.1-0.2％，

11、防老剂D          N-苯基-2-萘胺              0.3-0.7％，

12、促进剂TT   双(二甲基硫代氨基甲酰)二硫化物   0.3-0.8％。

(二)塑炼：

1、将顺丁胶与丁苯按1∶1配合送轧胶机靠近齿轮传动端加入。

2、加入轧胶机的冷却循环水水温应为4-25℃。

3、先用1-3mm辊距塑炼3-5分钟。

4、后用5-10mm辊距塑炼2-3分钟。

5、重复上面3、4，2-3次。

6、再用1-3mm辊距连续不断地“薄通”塑炼，最后用0.5-1mm辊距塑炼3-5次。

7、放置不动1-10天。

(三)初混炼：

1、将酚醛树脂粉均匀加入已塑炼好的胶片内一起进入轧胶机内混炼，一直以辊距1-3mm薄通5-6次即可。

2、将初混炼好的(橡胶+塑料粉)片取出备用。

(四)混炼：

1、将配置好的石墨、铁粉、硫磺粉、硫酸钡、氧化锌、碳纤维、防老剂D、促进剂TT、铝矾土混合均匀。

2、将轧胶机前辊温度比后辊温度低10℃，以使其轧胶时胶片不易脱辊。

3、加料：

(1)将辊距定为3-6mm，从辊距中以包辊方式加入初混炼好的胶片，并打开通风设备不断均匀地加入1所述的混合料。

(2)加料总量：

对XK-360轧胶机，          其总量为15-25千克。

对XK-400轧胶机，          其总量为35千克。

4、混炼20-30分钟，直到胶片均匀成形，厚度根据需要为3-6mm。

(五)制作瓦背：

1、备料：

将4mm厚钢板、6mm厚钢板裁剪为下列尺寸作瓦背、锁鼻毛坯。

制作品             瓦背               锁鼻

带轮缘闸瓦       333×210-213×4      105×75×6，

无轮缘闸瓦       333×153×4          105×25×6，

1号煤水水车闸瓦  333×(80-82)×4      95×40×6，

将φ6-8mm钢筋裁剪成1米长。

2、冲压成形：

将上述1中毛坯料分别用模具、液压机、压力机将其模压成形，将钢筋压制成波形。

3、将锁鼻与瓦背、钢筋焊成一体即为瓦背。

4、清除瓦背上焊渣和多余物。

(六)切片、叠片：

1、制备胶浆：

将混炼好的胶料碎片切成小粒浸入汽油中24小时，而后搅拌即成，并以浓度不同分为三种：

(1)稀胶浆         胶料浓度为15％，

(2)稠胶浆         胶料浓度为25％，

(3)修补用胶浆     胶料浓度为50％。

2、瓦背处理：

将(五)制好的瓦背用碱水脱脂、再酸洗、再清洗、然后恒温加热、保持100-120℃取出，并在其粘片面上均匀涂稀、稠两层胶浆粘接剂。

3、将胶片切成与成型模相当的裁片，其重量为：

带轮缘闸瓦            4.8±0.1千克，

无轮缘闸瓦            5.4±0.1干克，

1号煤水水车间瓦       2.8±0.1千克。

4、在瓦背的波纹钢筋夹缝中嵌入散碎胶料。

5、将裁好胶片叠放在瓦背上。

(七)压制成形：

1、将叠好胶片的闸瓦放入涂好脱模剂的压制模中，此脱模剂为肥皂水或硅油。

2、用阳模轻轻地将胶片全部压入模中。

3、用压力不小于9.8×10⁷×90牛顿液压机将上述2压制成形。

4、保持压力3-5分钟。

5、用顶出机构将成形的闸瓦顶出。

(八)修整：

用修补胶修补抹平。

(九)硫化：

1、将具有锁紧机构的硫化模放入恒温箱中加热到50-120℃并保持10-15分钟。

2、将模取出并在其内涂上一层肥皂水脱模剂。

3、将闸瓦速放入硫化模中，拧紧锁紧用螺栓，装车送入恒温箱。

4、箱温升到145-150℃，保温45-55分钟。

5、取出。

(十)检验入库：

1、目测无裂纹，无微小划伤和损伤。

2、邵氏硬度上、中、下三点均需为95±5。

3、1000块中抽4-8块作各种物理机能鉴定。

4、在瓦背上涂漆、贴合格证入库。

实施例

实施例1：

其制作工艺流程与上述完全相同，其中各材料的配方为(％重量)：

        顺丁胶               7％，     丁苯胶        7％，

        酚醛树脂粉           7％，     石墨          52％，

        铁粉                 12％，    硫磺          7％，

        铝矾土               2％。     氧化锌        1％，

        硫酸钡               4％，     碳纤维        0.2％，

        防老剂        N-苯基-2-萘胺                  0.3％

        促进剂(二甲基硫代氨基甲酰)二硫化物           0.5％

实施例2：

其制作工艺与上述的方法工艺完全相同，其所用材料的配方为(％重量)，

        顺丁胶             6％，         丁苯胶          6％，

        酚醛树脂           12％，        石墨            48％，

        铁粉               14％，        硫磺            6％，

        铝矾土             2％，         氧化锌          2％，

        硫酸钡             3.4％，       碳纤维          0.1％，

        防老剂        N-苯基-2-萘胺                      0.2％

        促进剂双(二甲基硫代氨基甲酰)二硫化物             0.3％。

上述实施例制得的闸瓦经测试其摩擦系数低为0.16-0.18，故其寿命可为现今的合成闸瓦要高3-5倍，它无石棉、玻璃纤维等致癌的公害，强度高，磨损量小，价格便宜，由此可见本发明具有很好的经济和实用价值，并已在厂矿、支线中得到试用。

Claims (3)

1、一种无公害低摩擦系数合成闸瓦的制造方法，其特征在于：该制造方法依次包括如下步骤：

(一)配料，主要成分及含量为(％重量)：

    顺丁胶             6-9.5

    丁苯胶             6-9.5

    酚醛树脂粉         5-9

    石墨               45-55

    铁粉               7-15

    硫磺粉             6.5-8

    硫酸钡             3.6-4

    铝矾土             2

    氧化锌             1-2

    碳纤维             0.1-0.2

    防老剂             N-苯基-2-萘胺0.3-0.7

    促进剂             双(二甲基硫代氨基甲酰)二硫化物0.3-0.8。

(二)塑炼：

将顺丁胶与丁苯胶按1∶1配合送轧胶机，调节轧胶机的冷却循环水温度为4-25℃，先用1-3mm辊距塑炼3-5分钟，后用5-10mm辊距塑炼2-3分钟，重复2-3次；再用1-3mm辊距连续不断地“薄通”塑炼；最后用0.5-1mm辊距塑炼3-5次制成胶片，放置不动1-10天；

(三)初混炼：

将酚醛树脂粉均匀加入已塑炼好的胶片内一起进入轧胶内初混炼，一直以辊距1-3mm薄通5-6次即可，备用；

(四)混炼：

将石墨、铁粉、硫磺粉、硫酸钡、铝矾土、氧化锌、碳纤维、N-苯基-2-萘胺、双(二甲基硫代氨基甲酰)二硫化物制成混合料，调整轧胶机前辊温度比后辊温度低10℃，将辊距定为3-6mm，从辊距中以包辊方式加入初混炼好的胶片，并打开通风设备，不断均匀地加入的上述的混合料，混炼20-30分钟，直到胶片均匀形成，厚度为3-6mm；

(五)制作瓦背：

将4mm厚钢板、6mm厚钢板裁剪为瓦背333×(80-213)×4、锁鼻(95-105)×(25-40)×6毛坯，

将Φ6-8mm钢筋裁剪成1米长，将毛坯料模压成形，将钢筋压制成波形，将锁鼻与瓦背、钢筋焊成一体即为瓦背；

(六)切片、叠片：

将混炼好的胶料碎片切成小粒浸入汽油中24小时，而后搅拌成胶浆，

将制好的瓦背经碱水脱脂→酸洗→清洗→恒温加热保持100-120℃取出，并在其粘片面上均匀涂胶浆粘接剂，将胶片切成与成型相当的裁片，在瓦背的波纹钢筋夹缝中嵌入散碎胶料，将裁好胶片叠放在瓦背上；

(七)压制成形：

将叠好胶片的闸瓦放入涂好肥皂水脱剂的压制模中，用阳模轻轻地将胶片全部压入模中，用液压机压制成形，保持压力3-5分钟，用顶出机构将成形的闸瓦顶出，并修整抹平残点；

(八)硫化定型：

将具有锁紧机构的硫化模放入恒温箱中加热到50-120℃并保持10-15分钟，将模取出并在其内涂上一层肥皂水脱模剂，将闸瓦迅速放入硫化模中，拧紧锁紧用螺栓，装车送入恒温箱，升温到145-150℃，保温45-55分钟成型，再经成品检验入库。

2、按权利要求1所述的合成闸瓦的制造方法，其特征在于其所用材料的配比为(％重量)：

    顺丁胶              7

    丁苯胶              7

    酚醛树脂粉          7

    石墨                52

    铁粉                12

    硫磺                7

    铝矾           2

    氧化锌         1

    硫酸钡         4

    碳纤维         0.2

    防老剂         N-苯基-2-萘胺                 0.3

    促进剂         双(二甲基硫代氨基甲酰)二硫化物0.5。

3、一种无公害低摩擦系数合成闸瓦，其特征在于该合成闸瓦是用权利要求1所述的制造方法制造的，其所用材料的配比为(％重量)：

    顺丁胶                6-9.5

    丁苯胶                6-9.5

    酚醛树脂粉            5-9

    石墨                  45-55

    铁粉                  7-15

    硫磺粉                6.5-8

    硫酸钡                3.6-4

    铝矾土                2

    氧化锌                1-2

    碳纤维                0.1-0.2

    防老剂                N-苯基-2-萘胺                 0.3-0.7

    促进剂                双(二甲基硫代氨基甲酰)二硫化物0.3-0.8。

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