CN103821858A

CN103821858A - 一种直升机液压绞车用湿式摩擦材料及其制备方法

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Publication number: CN103821858A
Application number: CN201410066812.6A
Authority: CN
Inventors: 田玉清; 王飞; 陈广志; 孙阳; 许庆森
Original assignee: Central Iron and Steel Research Institute
Current assignee: Central Iron and Steel Research Institute
Priority date: 2014-02-26
Filing date: 2014-02-26
Publication date: 2014-05-28

Abstract

本发明属于冶金材料领域，特别涉及一种直升机液压绞车用湿式摩擦材料及其制备方法。一种直升机液压绞车用湿式摩擦材料，其特征在于：该材料最终产品的化学成分按质量％为：改性酚醛树脂：10～15；沥青粉：5～10；六钛酸钾晶须余量；该湿式摩擦材料通过以下方法制备：将六钛酸钾晶须、改性酚醛树脂和沥青粉进行充分混合，进行热压和固化，再进行机械加工和双面研磨。本发明湿式摩擦材料采用六钛酸钾晶须为主体材料，其摩擦力超过石棉纤维，耐磨损；材料中添加一定量的沥青粉，具有增摩作用；同时将酚醛树脂的添加量限定在15％以下，在一定程度上限制了其润滑性能，这些措施有利于提高湿式摩擦材料的摩擦系数。

Description

一种直升机液压绞车用湿式摩擦材料及其制备方法

技术领域

本发明属于冶金材料领域，特别涉及一种直升机液压绞车用湿式摩擦材料及其制备方法。

背景技术

液压绞车不仅用于空中救生、货物吊装、空运等，还可装备吊放声纳、搜索雷达等装置，执行反潜任务，是直升机的重要配套设备。其特殊性能要求为：可任意方向倾斜升降，任意高度都可悬停且不下滑，在应急情况下可以切断钢索，可靠性高。

绞车的制动装置是一种单盘自动夹紧结构，制动快速，稳定可靠。湿式摩擦片，如图1中标号21所示，是其关键部件，其工作条件是在仪表油中工作并经受温度冲击、霉菌、盐雾、加速度、振动等特种考验。因此，要求湿式摩擦材料具有摩擦平稳、磨损率低、防锈蚀、寿命长等功能，特别要求具备≥0.18的湿式动摩擦系数。

石棉是含水的镁硅酸盐，化学式为Mg₆(Si₄0₁₀)(OH)₈，在表面活性、增强性能、摩擦性能、价格等方面能全面满足湿式摩擦材料的特殊要求，因此，国内外原湿式摩擦材料广泛采用石棉。在现有技术中，石棉湿式摩擦材料采用的配方通常为：酚醛树脂22%，烃油2%，余量为石棉及少量石墨和铜粉颗粒。但石棉基湿式摩擦材料存在的技术缺陷是，在190～230℃产生灰化现象，使摩擦系数下降，摩擦性能出现衰减，并使耐磨性能下降。同时，石棉是强致癌物质，其危害主要是长期吸入石棉尘可导致石棉沉着病。因此，各国陆续限制或禁止使用石棉材料。湿式摩擦材料正朝着无石棉、无污染、低噪音的绿色环保的方向发展。

国内现有的无石棉湿式摩擦材料存在的主要问题是，纸基材料湿式动摩擦系数小，只有0.12～0.14，与要求的湿式μ_动≥0.18的指标相差较大，且质量不稳定，需筛选使用，影响生产交付周期；C/C复合材料制动力矩不够，不耐磨；含金属纤维的非石棉摩擦片噪音大。以上几种摩擦材料使用寿命低，无法满足直升机液压绞车的性能要求。如何解决这些问题便成了制备湿式摩擦片的技术关键。

目前，交通、卫生、防火、海难等救助活动不断增多，空中勘探、电网架设等空中作业任务不断加大，加上武器装备上的需要，研制湿式摩擦系数大、耐磨损、噪音小的湿式摩擦材料显得愈加重要。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种能够满足直升机液压绞车性能要求、摩擦力达到或超过石棉、磨损量小、噪音小、摩擦性能衰减小的直升机液压绞车用湿式摩擦材料。

本发明的另一目的是提供一种直升机液压绞车用湿式摩擦材料的制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种直升机液压绞车用湿式摩擦材料，该材料最终产品的化学成分按质量％为：改性酚醛树脂：10～15；沥青粉：5～10；六钛酸钾晶须余量；

该湿式摩擦材料通过以下方法制备：将六钛酸钾晶须、改性酚醛树脂和沥青粉进行充分混合，进行热压和固化，再进行机械加工和双面研磨。

该湿式摩擦材料的制备方法为：将混合粉装入钢模，在热压机上进行热压，热压温度150-180℃，压力15-20Mpa，热压时间为每毫米厚度90s；将热压品放入烘箱进行阶梯升温固化，固化温度150～180℃；固化后进行机械加工和双面研磨，制得湿式摩擦材料。

所述阶梯升温固化中，固化升温制度为：室温～120℃2小时，120～140℃1小时，140～160℃1小时，160～180℃1小时，150～180℃保温时间6～8小时。

一种直升机液压绞车用湿式摩擦材料的制备方法：

将六钛酸钾晶须、改性酚醛树脂和沥青粉进行充分混合，进行热压和固化，再进行机械加工和双面研磨，制得直升机液压绞车用湿式摩擦材料；该摩擦材料最终产品的化学成分按质量％为：改性酚醛树脂：10～15；沥青粉：5～10；六钛酸钾晶须余量。

将混合粉装入钢模，在热压机上进行热压，热压温度150-180℃，压力15-20Mpa，热压时间为每毫米厚度90s；将热压品放入烘箱进行阶梯升温固化，固化温度150～180℃；固化后进行机械加工和双面研磨，制得湿式摩擦材料。

将待平磨的摩擦材料毛坯进行双面磨削,达到不平行度小于0.04mm。

本发明的有益效果在于：

本发明的湿式摩擦材料具有以下特点：

①湿式摩擦系数高。本发明湿式摩擦材料采用六钛酸钾晶须为主体材料，其摩擦力超过石棉纤维，耐磨损；材料中添加一定量的沥青粉，具有增摩作用；同时将酚醛树脂的添加量限定在15％以下，在一定程度上限制了其润滑性能，这些措施有利于提高湿式摩擦材料的摩擦系数。

②摩擦性能稳定。六钛酸钾晶须对摩擦过程中能量的反射和能量的缓慢传递，使摩擦片温度升高缓慢，保持了摩擦系数的稳定性。六钛酸钾晶须不吸潮，不与水起化学反应，可消除衰减现象，维持稳定的摩擦性能；

③减少噪音污染。由于六钛酸钾晶须材料以TiO₆八面体通过共面和共棱连接而成连锁的隧道状结构，因此有吸音能力，可减少噪音。

④安全性能好。六钛酸钾晶须材料在刹车过程中，摩擦系数不发生大的变化，不会引起摩擦片失效或抱死，从而提高了摩擦片使用过程的安全性能。

⑤有利于环境保护。六钛酸钾晶须材料化学性能稳定，无毒无害，可避免对人体的伤害和对大气的污染。

本发明湿式摩擦材料和石棉湿式摩擦材料配方不同：石棉湿式摩擦材料以石棉为主体，本发明湿式摩擦材料以六钛酸钾晶须为主体。本发明湿式摩擦材料具有的优点是，充分利用六钛酸钾晶须材料独特的摩擦性能，大幅度提升湿式动摩擦系数，摩擦系数高，磨损量小，摩擦性能衰减小，摩擦性能稳定，噪音小，无毒无污染。

附图说明

图1为现有技术中绞车制动装置示意图；

图2为本发明的直升机液压绞车用湿式摩擦材料制备工艺流程图。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

一种直升机液压绞车用湿式摩擦材料，其化学组成成分重量％为：改性酚醛树脂10～15；沥青粉5～10；六钛酸钾晶须余量。

六钛酸钾晶须材料的化学式为K₂O·6TiO₂或K₂Ti₆O₁₃，为针状晶体，平均直径0.2～1.0μm，平均长度10～50μm，莫氏硬度4，真比重3.2±0.05，呈隧道状结构，即Ti原子的配位为6，以TiO₆八面体通过共面和共棱连接而成连锁的隧道状结构，K^＋离子占据隧道中间，隧道轴与纤维轴平行。由于K^＋离子被这种隧道状结构包裹住，从而使K^＋离子具有很高的化学稳定性。也正是由于这种隧道状结构，决定了六钛酸钾的某些特殊性能。用六钛酸钾晶须材料取代石棉有以下明显效果：

①摩擦力比石棉类纤维提高50％以上，可提高材料的摩擦系数；

②耐磨性能好，磨损量比石棉类纤维减少32％；

③摩擦性能稳定。六钛酸钾晶须对摩擦过程中能量的反射和能量的缓慢传递，使摩擦片温度升高缓慢，保持了摩擦系数的稳定性。六钛酸钾晶须不吸潮，不与水起化学反应，可消除衰减现象；石棉类摩擦材料190～230℃产生老化（灰化）现象，摩擦性能出现衰减；而使用六钛酸钾晶须的摩擦材料到350℃也没出现衰减现象，仍然能够维持稳定的摩擦性能；

④六钛酸钾晶须材料呈隧道状结构，有吸音能力，可减少噪音；

⑤六钛酸钾晶须材料化学性能稳定，无毒无害，可避免对人体的伤害和对大气的污染。

⑥安全性能高。在刹车过程中，能够使摩擦材料的摩擦系数不发生大的变化，不会引起摩擦片失效或抱死，从而提高了摩擦片使用过程的安全性能。

酚醛树脂采用美国卡德莱NX-2141改性树脂，为浅黄色细微颗粒，流动度15～70mm，硬化速度45～90s/150℃，游离酚＜6％，挥发份≤2％，细度200目＞90％，固化剂8～9％。

改性酚醛树脂是良好的摩擦材料粘结剂，但同时也是固体润滑剂，对提高湿式摩擦系数不利，因此，其含量限定在15％以下。

沥青粉有一定的粘结作用，同时也能起到一定的增摩作用。通过添加一定量的沥青粉，可在保证足够的粘结强度条件下，适当降低酚醛树脂的固体润滑作用，从而有利于摩擦系数的提高。由于沥青粉的粘接作用不如酚醛树脂，为了保证摩擦材料的粘接强度，沥青粉的添加量限定在10％以下。

按照上述湿式摩擦材料化学组成成分重量％，将六钛酸钾晶须、改性酚醛树脂和沥青粉进行充分混合，混合粉装入钢模，在热压机上进行热压，热压温度150-180℃，压力15-20Mpa，热压时间为每毫米厚度90s。将热压品放入烘箱进行固化，固化温度150～180℃。固化升温制度为：室温～120℃2小时，120～140℃1小时，140～160℃1小时，160～180℃1小时，150～180℃保温时间6～8小时。固化后进行机械加工和双面研磨，制得湿式摩擦片。其制备工艺流程如图2所示。

由于摩擦片对加工精度要求较高，特别是要求不平行度为0.04mm，采用一般的平磨工艺无法达到要求。为此，本发明将待平磨的湿式摩擦片毛坯进行双面磨削，样品的不平行度可达到0.04mm以下，满足了产品要求。

实施例：

采用本发明湿式摩擦材料和制造工艺，制得湿式摩擦材料试样3批。试样外径Ф28.5mm，厚度2mm。试样在FALEX-6摩擦磨损试验机上进行摩擦试验。试验条件：主轴速度635rpm；试验温度26℃，上试件材料40CrNiMoA，下试件材料为本发明湿式摩擦材料；润滑条件油中润滑；试验载荷50LBS；试验时间60min。试验结果如表3所示。

表1为制备湿式摩擦材料化学组成成分重量％，表2为制备湿式摩擦材料工艺参数。

表1湿式摩擦材料化学组成成分重量％

批号	六钛酸钾晶须	改性酚醛树脂	沥青粉
				1	80	15	5
2	83	10	7
				3	77	13	10

表2制备湿式摩擦材料工艺参数

表3湿式摩擦片试样摩擦磨损试验结果

由表3可知，本发明各批号摩擦材料试样湿式摩擦系数均达到技术指标≥0.18的要求。

采用上述表1中批号1的化学组成和表2批号1的工艺参数，按照本发明制造工艺，制得湿式摩擦材料，经机械加工和双面磨削，制成湿式摩擦片，其主要尺寸为：外径Ф90.55mm，内径Ф38.05mm,厚度3.05mm，，不平行度0.018。该摩擦片在MG-200摩擦磨损试验机上进行摩擦磨损试验。试验前浸泡于3＃精密仪表油24小时，在200N负荷下，转速600rpm工况下磨合20分钟。然后在负荷500N，转速1000rpm工况下进行摩擦性能试验。试验结果，湿式摩擦系数μ最大值为0.200，稳定值为0.192，平均值为0.196，摩擦系数平稳，无噪音，试验后摩擦片无磨损，厚度和不平行度无变化，满足了液压绞车对湿式摩擦材料的使用性能要求。

Claims

1.一种直升机液压绞车用湿式摩擦材料，其特征在于：该材料最终产品的化学成分按质量％为：改性酚醛树脂：10～15；沥青粉：5～10；六钛酸钾晶须余量；

2.根据权利要求1所述的直升机液压绞车用湿式摩擦材料，其特征在于：该湿式摩擦材料的制备方法为：将混合粉装入钢模，在热压机上进行热压，热压温度150-180℃，压力15-20Mpa，热压时间为每毫米厚度90s；将热压品放入烘箱进行阶梯升温固化，固化温度150～180℃；固化后进行机械加工和双面研磨，制得湿式摩擦材料。

3.根据权利要求2所述的直升机液压绞车用湿式摩擦材料，其特征在于：所述阶梯升温固化中，固化升温制度为：室温～120℃2小时，120～140℃1小时，140～160℃1小时，160～180℃1小时，150～180℃保温时间6～8小时。

4.一种如权利要求1所述的直升机液压绞车用湿式摩擦材料的制备方法，其特征在于：

5.根据权利要求4所述的直升机液压绞车用湿式摩擦材料的制备方法，其特征在于：将混合粉装入钢模，在热压机上进行热压，热压温度150-180℃，压力15-20Mpa，热压时间为每毫米厚度90s；将热压品放入烘箱进行阶梯升温固化，固化温度150～180℃；固化后进行机械加工和双面研磨，制得湿式摩擦材料。

6.根据权利要求5所述的直升机液压绞车用湿式摩擦材料的制备方法，其特征在于：所述阶梯升温固化中，固化升温制度为：室温～120℃2小时，120～140℃1小时，140～160℃1小时，160～180℃1小时，150～180℃保温时间6～8小时。

7.根据权利要求4所述的直升机液压绞车用湿式摩擦材料的制备方法，其特征在于：将待平磨的摩擦材料毛坯进行双面磨削,达到不平行度小于0.04mm。