CN103937452A - 一种矿井提升机软磁闸瓦材料配方及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种矿井提升机软磁闸瓦材料配方及其制作方法，材料配方由以下重量份的组分组成：有机粘结剂10～20份、增强纤维15～50份、摩擦性能调节剂10～50份、填料3～10份、软磁性材料5～30份。制作方法包括粉碎、混料、热压成型和热处理等。有益效果是：矿井提升机软磁闸瓦表现出稳定的摩擦磨损性能和良好的耐热性，较好的适应了高速、重载等极端制动工况。添加的软磁性材料使提升机闸瓦增大了摩擦系数和减小了磨损率，并使闸瓦具有较高的磁导率和磁感应强度，为制动摩擦过程的磁场控制提供了最基本的物质条件。矿井提升机软磁闸瓦制作方法相对简单，无需事先充磁，制动过程可通过外磁场调节磁性的大小来调节控制摩擦行为。

Description

一种矿井提升机软磁闸瓦材料配方及其制作方法

技术领域

本发明涉及一种闸瓦材料配方，具体涉及一种矿井提升机软磁闸瓦材料配方及其制作方法。

背景技术

随着社会的发展和科技的进步，人们对制动过程的安全性、可靠性和环保性有了越来越高的要求。传统的摩擦材料不能完全适应矿山机械各种复杂的工况，功能性摩擦材料不但有良好的物理机械性能和摩擦性能，还具有一些特异的效应（如：导磁、导电、发光等），可以弥补传统摩擦材料性能上的不足，是高性能摩擦材料的重要发展趋势，具有巨大的市场潜力。

传统的矿井提升机闸瓦大都采用石棉摩擦材料，由于导热性差、摩擦系数不稳定、制动噪声大、强致癌性等缺点，其逐渐被无石棉摩擦材料所取代。 但目前对于大多数矿井提升机无石棉闸瓦来说，在高速、重载等极端制动工况下，其组织成分极易在短时间内发生质变，从而导致制动器摩擦失效，酿成重大安全事故，给人们带来巨大的经济损失。

现有矿井提升机闸瓦工作环境中存在大功率电器设备，使其不可避免承受一定强度电磁场的影响，而相关资料已表明磁场也是摩擦学行为的重要影响因素之一，因此应该重视磁场对闸瓦摩擦磨损性能的影响。此外，由于磁场具有良好的可控性，若能充分利用磁场对制动摩擦行为的积极影响，并将其应用于对制动摩擦过程的主动控制，则可显著提高摩擦制动器的制动效能与可靠性，但由于现有闸瓦材料均为非金属、非铁磁性材料，使得对制动摩擦过程的磁场控制还不具备最基本的物质条件和技术基础。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种矿井提升机软磁闸瓦材料配方及其制作方法，该闸瓦材料耐热性好、摩擦磨损性能稳定，能较好适应矿井提升机高速、重载等极端制动工况，并具有新的功能性——磁性，可为将来发展磁场控制的摩擦制动技术奠定物质基础。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种矿井提升机软磁闸瓦材料配方，材料配方由以下重量份的组分组成：有机粘结剂10～20份、增强纤维15～50份、摩擦性能调节剂10～50份、填料3～10份、软磁性材料5～30份；

有机粘结剂是：酚醛树脂、改性酚醛树脂的一种或两种组合；

增强纤维是：玻璃纤维、海泡石纤维、针状硅灰石、纤维状水镁石、FKF纤维、硅酸铝纤维、岩棉、英特纤维ETF、芳纶纤维、碳纤维中的一种或者任意组合；

摩擦性能调节剂是：长石、重晶石、硅灰石、萤石、冰晶石、氧化铁、铬铁矿粉、氧化铝、锆英石、石英岩、刚玉、蛭石、沸石、石灰石、高岭土、硅藻土、白云石、铝矾土、石墨、二硫化钼、滑石、云母、硫化锑中的一种或者任意组合；

填料是：腰果壳油摩擦粉、丁腈橡胶粉、丁苯橡胶粉、轮胎粉、胺基酯、脱模剂、偶联剂中的一种或者任意组合；

软磁性材料是：镍锌铁氧体、锰锌铁氧体、锰铁氧体、镍铁氧体、锰镍铁氧体、铁硅铝软磁粉末、羟基铁粉、铁钴镍粉、Ni81Mo2坡莫合金粉末中的一种或者任意组合。

一种矿井提升机软磁闸瓦的制作方法，包括以下步骤：

A．将所有原材料在烘干箱中，在温度40℃干燥处理6小时；

B．将增强纤维制成短纤维；

C．将块状物料经过粉碎机处理，粉碎成细粉碎；

D．将物料投入到混料机中进行高速混合15-30min；

E．将混合后的物料放入模具内，在温度150℃-190℃条件下加压20MPa-30MPa，压制成型，脱模；

F．定型处理：夹板定位在160℃-200℃条件下进行定型热处理6小时，脱模。

本发明的有益效果是：在配合外加磁场作用下，矿井提升机软磁闸瓦表现出稳定的摩擦磨损性能及良好的耐热性和抗热衰退性，较好的适应了高速、重载等极端制动工况；添加的软磁性材料是强磁性物质，使提升机闸瓦在磁场作用下增大了摩擦系数和减小了磨损率，并使闸瓦具有较高的磁导率和磁感应强度，为制动摩擦过程的磁场控制提供了最基本的物质条件。利用磁场的可控性和其对制动摩擦行为的积极影响，将软磁闸瓦应用于对矿井提升机制动摩擦过程的主动控制，可实现摩擦制动器的制动效能与可靠性的显著提高。此外，矿井提升机软磁闸瓦制作方法相对简单，无需事先充磁，制动过程可通过外磁场调节磁性的大小来调节控制摩擦行为。

具体实施方式

下面对本发明作进一步说明。

本矿井提升机软磁闸瓦材料配方，材料配方由以下重量份的组分组成：有机粘结剂10～20份、增强纤维15～50份、摩擦性能调节剂10～50份、填料3～10份、软磁性材料5～30份；

有机粘结剂是：酚醛树脂、改性酚醛树脂的一种或两种组合；

增强纤维是：玻璃纤维、海泡石纤维、针状硅灰石、纤维状水镁石、FKF纤维、硅酸铝纤维、岩棉、英特纤维ETF、芳纶纤维、碳纤维中的一种或者任意组合；

摩擦性能调节剂是：长石、重晶石、硅灰石、萤石、冰晶石、氧化铁、铬铁矿粉、氧化铝、锆英石、石英岩、刚玉、蛭石、沸石、石灰石、高岭土、硅藻土、白云石、铝矾土、石墨、二硫化钼、滑石、云母、硫化锑中的一种或者任意组合；

填料是：腰果壳油摩擦粉、丁腈橡胶粉、丁苯橡胶粉、轮胎粉、胺基酯、脱模剂、偶联剂中的一种或者任意组合；

软磁性材料是：镍锌铁氧体、锰锌铁氧体、锰铁氧体、镍铁氧体、锰镍铁氧体、铁硅铝软磁粉末、羟基铁粉、铁钴镍粉、Ni81Mo2坡莫合金粉末中的一种或者任意组合。

一种矿井提升机软磁闸瓦材料配方的制作方法，包括以下步骤：

制作矿井提升机软磁闸瓦时，将所有原材料在烘干箱中，在温度40℃干燥处理6小时；再将增强纤维制成短纤维；然后将块状物料经过粉碎机处理，粉碎成细粉碎；将物料投入到混料机中进行高速混合15-30min；将混合后的物料放入模具内，在温度150℃-190℃条件下加压20MPa-30MPa，压制成型，脱模；定型处理：夹板定位在160℃-200℃条件下进行定型热处理6小时，脱模；除毛刺，打光上漆，制成成品。

实施例一

有机粘结剂为腰果壳油改性酚醛树脂12份（腰果壳油改性酚醛树脂是改性酚醛树脂的一种），加以丁腈橡胶粉4份；增强纤维：玻璃纤维12份，芳纶纤维4份，FKF纤维18份；摩擦性能调节剂：石墨3份，锆英石2份，长石10份，重晶石15份；填料：腰果壳油摩擦粉6份，锆类偶联剂2份（锆类偶联剂是偶联剂的一种）, 脱模剂2份；软磁性材料：羟基铁粉10份。

实施例二

有机粘结剂为丁腈改性酚醛树脂（丁腈改性酚醛树脂是改性酚醛树脂的一种）12份，加以丁腈橡胶粉4份；增强纤维：玻璃纤维13份，海泡石纤维9份，FKF纤维12份；摩擦性能调节剂：石墨3份，刚玉2份，长石10份，重晶石15份；填料：腰果壳油摩擦粉6，硅烷偶联剂（硅烷偶联剂是偶联剂的一种）2份, 脱模剂2份；软磁性材料：镍锌铁氧体10份。

实施例三

有机粘结剂为腰果壳油改性酚醛树脂（腰果壳油改性酚醛树脂是改性酚醛树脂的一种）12份，加以丁苯橡胶粉4份；增强纤维：海泡石纤维12份，芳纶纤维4份，FKF纤维12份，针状硅灰石8份；摩擦性能调节剂：石墨3份，长石10份，重晶石15份；填料：腰果壳油摩擦粉6份，硅烷偶联剂（硅烷偶联剂是偶联剂的一种）2份, 脱模剂2份；软磁性材料：锰锌铁氧体10份。

将三种实施例闸瓦分别在摩擦标准试验机上进行恒压定速试验，压力为0.98MPa，速度为7.5m/s，分别在温度为100℃、150℃、200℃、250℃以及从250℃降到100℃五个温度范围下进行摩擦试验测定摩擦系数和磨损率，并对其在室温下的冲击强度、硬度、吸油率和吸水率进行测定（试验盘材料为16Mn钢板，表面粗糙度 Ra值应小于1.6μm，其硬度为150～160HB）。本发明参照国家标准JB/T 3721-1999《矿井提升机盘形制动器闸瓦》的有关技术规范，通过试验测试了其物理机械性能及摩擦磨损性能，结果如下表所示。

实施例一制备闸瓦摩擦性能测试表

实施例二制备闸瓦摩擦性能测试表

实施例三制备闸瓦摩擦性能测试表

从上述三个表可以看到，以上三种实施例制备的矿井提升及闸瓦全都满足并高于国家标准，并且摩擦系数表现稳定，磨损率都处于低位，其中实施例一摩擦系数相对实施例二较大，磨损率相对实施例三较小，其他指标均满足国家标准，结果表明上述添加软磁性材料的闸瓦配方全都合理且实施例一制备的矿井提升机闸瓦性能最佳。

再分别将三种实施例制备的闸瓦在磁场强度为12KA/m和其他实验条件与上述试验相同情况下用定速摩擦试验机进行试验，测试的摩擦系数和磨损率如下表所示。

实施例一制备闸瓦磁场摩擦性能测试表

实施例二制备闸瓦磁场摩擦性能测试表

实施例三制备闸瓦磁场摩擦性能测试表

从上述三个表可以看到，相对于不加磁场的相同闸瓦，磁场下的闸瓦摩擦系数较高且磨损率较低，综合摩擦磨损性能较好，磁场对软磁性闸瓦的摩擦磨损性能产生了有利的影响。

Claims (2)

1.一种矿井提升机软磁闸瓦材料配方，其特征在于，材料配方由以下重量份的组分组成：有机粘结剂10～20份、增强纤维15～50份、摩擦性能调节剂10～50份、填料3～10份、软磁性材料5～30份；

有机粘结剂是：酚醛树脂、改性酚醛树脂的一种或两种组合；

增强纤维是：玻璃纤维、海泡石纤维、针状硅灰石、纤维状水镁石、FKF纤维、硅酸铝纤维、岩棉、英特纤维ETF、芳纶纤维、碳纤维中的一种或者任意组合；

摩擦性能调节剂是：长石、重晶石、硅灰石、萤石、冰晶石、氧化铁、铬铁矿粉、氧化铝、锆英石、石英岩、刚玉、蛭石、沸石、石灰石、高岭土、硅藻土、白云石、铝矾土、石墨、二硫化钼、滑石、云母、硫化锑中的一种或者任意组合；

填料是：腰果壳油摩擦粉、丁腈橡胶粉、丁苯橡胶粉、轮胎粉、胺基酯、脱模剂、偶联剂中的一种或者任意组合；

软磁性材料是：镍锌铁氧体、锰锌铁氧体、锰铁氧体、镍铁氧体、锰镍铁氧体、铁硅铝软磁粉末、羟基铁粉、铁钴镍粉、Ni81Mo2坡莫合金粉末中的一种或者任意组合。

2. 制备如权利要求1所述的一种矿井提升机软磁闸瓦的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

A．将所有原材料在烘干箱中，在温度40℃干燥处理6小时；

B．将增强纤维制成短纤维；

C．将块状物料经过粉碎机处理，粉碎成细粉碎；

D．将物料投入到混料机中进行高速混合15-30min；

E．将混合后的物料放入模具内，在温度150℃-190℃条件下加压20MPa-30MPa，压制成型，脱模；

F．定型处理：夹板定位在160℃-200℃条件下进行定型热处理6小时，脱模。