CN104387634B - 一种hgm-c型高摩合成闸瓦及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种HGM-C型高摩合成闸瓦及其制备方法，属于材料技术领域。本发明首先将橡胶切块后经塑炼，加入辅料后进行混炼，然后通过轧胶片和切片称重、瓦背处理、热压成型和后处理得到产品HGM-C型高摩合成闸瓦。本发明经硫化后，产品的摩擦、磨耗性能符合运装货车[2002]《铁路货车高摩擦系数合成闸瓦技术条件（暂行）》要求，且装车使用过程中有效地抑制金属镶嵌、裂纹、掉块等现象，减少对车轮的损伤；具有较好的耐冲击性能，耐候性好的特点。

Description

一种HGM-C型高摩合成闸瓦及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种HGM-C型高摩合成闸瓦及其制备方法，尤其涉及HGM-C型高摩合成闸瓦所用的摩擦材料及其制备方法，属于材料技术领域。
背景技术
目前，高速重载将是我国铁路发展的主要方向，闸瓦是机车、车辆制动系统中不可缺少的一个部件。由于铁路运输特点，造成闸瓦工作条件极为复杂，它承受着高温、静载荷和动载荷的作用，这些因素影响到车轮与闸瓦这对摩擦件的工作性能。出现金属镶嵌、裂纹、掉块等现象，造成对车轮的划痕、热损伤、龟裂及行车安全，且使用寿命短，造成维修更换成本费用的增加。这就对摩擦材料及闸瓦制造提出了新的要求。因此需要制备一种摩擦性能稳定，且耐磨性好的闸瓦来满足铁路货车的制动要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种HGM-C型高摩合成闸瓦及其制备方法，制备了一种符合运装货车《铁路货车高摩擦系数合成闸瓦技术条件（暂行）》要求的闸瓦。
本发明的技术方案，HGM-C型高摩合成闸瓦，配方比例按重量份计：丁苯橡胶18～22份、顺丁橡胶2～10份、甲酚改性甲阶段酚醛树脂5～10份、钢纤维15～30份、氧化镁5～10份、石油焦5～10份、碳化硅2～5份、矿物纤维10～25份、氢氧化钙5～10份、硫酸钡5～10份、石墨5～10份、二硫化钼1～5份、铁粉6~10份、N539碳黑1～5份、硫磺1～3份、硫化锑1～3份和促进剂TMTD0.1~0.6份；
橡胶切块经塑炼，加入辅料后进行混炼，然后通过轧胶片和切片称重、瓦背处理、热压成型及后处理得到产品HGM-C型高摩合成闸瓦。
所述HGM-C型高摩合成闸瓦的制备方法，按步骤为：
（1）配料：按相应的重量份提取摩擦材料的各组分原料；
各组分的重量份分别为：丁苯橡胶18～22份、顺丁橡胶2～10份、甲酚改性甲阶段酚醛树脂5～10份、钢纤维15～30份、氧化镁5～10份、石油焦5～10份、碳化硅2～5份、矿物纤维10～25份、氢氧化钙5～10份、硫酸钡5～10份、石墨5～10份、二硫化钼1～5份、铁粉6~10份、N539碳黑1～5份、硫磺1～3份、硫化锑1～3份和促进剂TMTD0.1~0.6份；
（2）塑炼：取丁苯橡胶18～22份、顺丁橡胶2～10份，按照橡胶包装的厚度和宽度在长度方向上取200mm进行切块，于塑炼机中进行塑炼；将丁苯胶辊距调整为1mm，薄通10次，辊筒温度控制在35～45℃，再将顺丁胶投入进行并胶辊距调整为1mm，薄通10次，辊筒温度控制在35～45℃；放宽辊距至4mm，包辊至表面光滑，取样下卷称量停放；
（3）混炼：取步骤（2）所得的塑炼后的合并胶，于密闭式密炼机里，混炼温度为40~100℃，时间为2min，压力为0.5~0.7MPa；加入步骤（1）里所述其余各组分原料，混炼温度为40~100℃，时间为9min，压力为0.5~0.7MPa；
（4）轧胶片和切片称重：将步骤（3）里混炼好的混炼胶，在开炼机上下片，混炼胶放入开炼机上过辊5次，辊距在2-3mm，温度不高于60℃，然后辊距调节到6mm，表面平整后下片，温度也不高于60℃；将压好的片按75×340mm的尺寸进行开料，用精度为0.5g电子秤秤取2450g的重量；期间需停放8~72小时方可热压成型；
（5）瓦背处理：将符合HGM-C型高摩合成闸瓦规格要求的瓦背放入抛丸机中，对瓦背表面进行除锈及消除应力；
（6）热压成型：取步骤（4）所得切片物料和步骤（5）处理好的瓦背装入HGM-C型高摩合成闸瓦模具中进行热压成型，其中热压成型条件为：硫化压力19~21MPa，采用蒸汽加热，温度为145~150℃，蒸汽压力为0.42~0.48MPa，正硫化时间为50min，排气次数2次，排气时间1s；热压成型完成后得到HGM-C型高摩合成闸瓦初品；
（7）后处理：将步骤（6）所得HGM-C型高摩合成闸瓦初品进行出模清整，对瓦背进行油漆，经检验后包装入库，得到产品HGM-C型高摩合成闸瓦。
本发明中丁苯橡胶、顺丁橡胶切块经塑炼，加入甲酚改性甲阶段酚醛树脂、钢纤维、氧化镁、石油焦、碳化硅、矿物纤维、氢氧化钙硫酸钡、石墨、二硫化钼、铁粉、N539碳黑、硫磺、硫化锑和促进剂TMTD经过密炼机密炼后得到一种高摩擦系数材料；然后通过瓦背处理、轧胶片、切片称重和硫化成型处理后得到HGM-C型高摩合成闸瓦初品。初品进行出模清整，对瓦背进行油漆，经检验后包装入库，得到产品HGM-C型高摩合成闸瓦。
制备的闸瓦适用于各型铁道货车；高摩擦系数稳定，温升低，具有良好的耐磨性，使用寿命长，符合环保要求。本闸瓦中不含石棉、铅、锌或其他化合物，制动过程中无不良气味；对轮轨粘着影响小，对车轮磨损小，HGM-C型高摩合成闸瓦采用粘着机理提高摩擦系数，通过使用晶须-橡胶骨架，优化组分中摩阻材料含量、粒度和种类，使闸瓦摩擦系数提高的同时不会增加对车轮的磨耗；对车轮热影响小，HGM-C型高摩合成闸瓦通过配方控制弹性模量，有效提高闸瓦与车轮的贴合性，降低了车轮踏面温度，保证闸瓦对车轮不会产生明显的热影响，特别利于保证长大坡道地区的运输安全；冲击强度高，实测闸瓦冲击强度可达10kJ/m2以上，明显高于标准规定。
本发明的有益效果：本发明制备得到的HGM-C型高摩合成闸瓦，其摩擦、磨耗性能符合运装货车[2002]《铁路货车高摩擦系数合成闸瓦技术条件（暂行）》要求，且装车使用过程中能够有效地抑制金属镶嵌、裂纹、掉块等现象，减少对车轮的损伤；高摩擦系数稳定，温升低，具有良好的耐磨性、耐冲击性能，使用寿命长的特点。
附图说明
图1是HGM-C型高摩合成闸瓦生产工艺流程示意图。
具体实施方式
实施例1
所述HGM-C型高摩合成闸瓦的制备方法，按重量份计步骤为：
（1）配料：按相应的重量百分比提取摩擦材料的各组分原料；
各组分的重量百分比分别为：丁苯橡胶18份、顺丁橡胶2份、甲酚改性甲阶段酚醛树脂5份、钢纤维15份、氧化镁5份、石油焦5份、碳化硅2份、矿物纤维10份、氢氧化钙5份、硫酸钡5份、石墨5份、二硫化钼1份、铁粉6份、N539碳黑1份、硫磺1份、硫化锑1份和促进剂TMTD0.1份；
（2）塑炼：取丁苯橡胶、顺丁橡胶，按照橡胶包装的厚度和宽度在长度方向上取200mm进行切块，于塑炼机中进行塑炼；将丁苯胶辊距调整为1mm，薄通10次，辊筒温度控制在35℃，再将顺丁胶投入进行并胶辊距调整为1mm，薄通10次，辊筒温度控制在35℃；放宽辊距至4mm，包辊至表面光滑，取样下卷称量停放；
（3）混炼：取步骤（2）所得的塑炼后的合并胶，于密闭式密炼机里，混炼温度为40℃，时间为2min，压力为0.5MPa；加入步骤（1）里所述其余各组分原料，混炼温度为40℃，时间为9min，压力为0.5MPa；
（4）轧胶片和切片称重：将步骤（3）里混炼好的混炼胶，在开炼机上下片，混炼胶放入开炼机上过辊5次，辊距在2-3mm，温度不高于60℃，然后辊距调节到6mm，表面平整后下片，温度也需不高于60℃；将压好的片按75×340mm的尺寸进行开料，用精度为0.5g电子秤秤取2450g的重量；期间需停放8~72小时方可热压成型；
（5）瓦背处理：将符合HGM-C型高摩合成闸瓦规格要求的瓦背放入抛丸机中，对瓦背表面进行除锈及消除应力；
（6）热压成型：取步骤（4）所得切片物料和步骤（5）处理好的瓦背装入HGM-C型高摩合成闸瓦模具中进行热压成型，其中热压成型条件为：硫化压力19MPa，采用蒸汽加热，温度为145℃，蒸汽压力为0.42MPa，正硫化时间为50min，排气次数2次，排气时间1s；热压成型完成后得到所诉HGM-C型高摩合成闸瓦初品；
（7）后处理：将步骤（6）所得HGM-C型高摩合成闸瓦初品进行出模清整，对瓦背进行油漆，经检验后包装入库，得到产品HGM-C型高摩合成闸瓦。
实施例2
所述HGM-C型高摩合成闸瓦的制备方法，按重量份计步骤为：
（1）配料：按相应的重量百分比提取摩擦材料的各组分原料；
各组分的重量百分比分别为：丁苯橡胶22份、顺丁橡胶10份、甲酚改性甲阶段酚醛树脂10份、钢纤维30份、氧化镁10份、石油焦10份、碳化硅5份、矿物纤维25份、氢氧化钙10份、硫酸钡10份、石墨10份、二硫化钼5份、铁粉10份、N539碳黑5份、硫磺3份、硫化锑3份和促进剂TMTD0.6份；
（2）塑炼：取丁苯橡胶22份、顺丁橡胶10份，按照橡胶包装的厚度和宽度在长度方向上取200mm进行切块，于塑炼机中进行塑炼；将丁苯胶辊距调整为1mm，薄通10次，辊筒温度控制在45℃，再将顺丁胶投入进行并胶辊距调整为1mm，薄通10次，辊筒温度控制在45℃；放宽辊距至4mm，包辊至表面光滑，取样下卷称量停放；
（3）混炼：取步骤（2）所得的塑炼后的合并胶，于密闭式密炼机里，混炼温度为100℃，时间为2min，压力为0.7MPa；加入步骤（1）里所述其余各组分原料，混炼温度为100℃，时间为9min，压力为0.7MPa；
（4）轧胶片和切片称重：将步骤（3）里混炼好的混炼胶，在开炼机上下片，混炼胶放入开炼机上过辊5次，辊距在3mm，温度不高于60℃，然后辊距调节到6mm，表面平整后下片，温度也需不高于60℃；将压好的片按75×340mm的尺寸进行开料，用精度为0.5g电子秤秤取2450g的重量；期间需停放8~72小时方可热压成型；
（5）瓦背处理：将符合HGM-C型高摩合成闸瓦规格要求的瓦背放入抛丸机中，对瓦背表面进行除锈及消除应力；
（6）热压成型：取步骤（4）所得切片物料和步骤（5）处理好的瓦背装入HGM-C型高摩合成闸瓦模具中进行热压成型，其中热压成型条件为：硫化压力21MPa，采用蒸汽加热，温度为150℃，蒸汽压力为0.48MPa，正硫化时间为50min，排气次数2次，排气时间1s；热压成型完成后得到所诉HGM-C型高摩合成闸瓦初品；
（7）后处理：将步骤（6）所得HGM-C型高摩合成闸瓦初品进行出模清整，对瓦背进行油漆，经检验后包装入库，得到产品HGM-C型高摩合成闸瓦。
实施例3
所述HGM-C型高摩合成闸瓦的制备方法，按重量份计步骤为：
（1）配料：按相应的重量百分比提取摩擦材料的各组分原料；
各组分的重量百分比分别为：丁苯橡胶20份、顺丁橡胶8份、甲酚改性甲阶段酚醛树脂8份、钢纤维25份、氧化镁8份、石油焦7份、碳化硅3份、矿物纤维18份、氢氧化钙8份、硫酸钡6份、石墨9份、二硫化钼4份、铁粉7份、N539碳黑4份、硫磺3份、硫化锑3份和促进剂TMTD0.3份；
（2）塑炼：取丁苯橡胶、顺丁橡胶，按照橡胶包装的厚度和宽度在长度方向上取200mm进行切块，于塑炼机中进行塑炼；将丁苯胶辊距调整为1mm，薄通10次，辊筒温度控制在40℃，再将顺丁胶投入进行并胶辊距调整为1mm，薄通10次，辊筒温度控制在40℃；放宽辊距至4mm，包辊至表面光滑，取样下卷称量停放；
（3）混炼：取步骤（2）所得的塑炼后的合并胶，于密闭式密炼机里，混炼温度为80℃，时间为2min，压力为0.6MPa；加入步骤（1）里所述其余各组分原料，混炼温度为60℃，时间为9min，压力为0.6MPa；
（4）轧胶片和切片称重：将步骤（3）里混炼好的混炼胶，在开炼机上下片，混炼胶放入开炼机上过辊5次，辊距在2mm，温度不高于60℃，然后辊距调节到6mm，表面平整后下片，温度也需不高于60℃；将压好的片按75×340mm的尺寸进行开料，用精度为0.5g电子秤秤取2450g的重量；期间需停放50小时方可热压成型；
（5）瓦背处理：将符合HGM-C型高摩合成闸瓦规格要求的瓦背放入抛丸机中，对瓦背表面进行除锈及消除应力；
（6）热压成型：取步骤（4）所得切片物料和步骤（5）处理好的瓦背装入HGM-C型高摩合成闸瓦模具中进行热压成型，其中热压成型条件为：硫化压力20MPa，采用蒸汽加热，温度为148℃，蒸汽压力为0.45MPa，正硫化时间为50min，排气次数2次，排气时间1s；热压成型完成后得到所诉HGM-C型高摩合成闸瓦初品；
（7）后处理：将步骤（6）所得HGM-C型高摩合成闸瓦初品进行出模清整，对瓦背进行油漆，经检验后包装入库，得到产品HGM-C型高摩合成闸瓦。
再按上述方法生产的HGM-C型高摩合成闸瓦进行性能测试，测试结果见表1所示。
表1HGM-C型高摩合成闸瓦性能测试
综上所述，本闸瓦实施例中通过采用丁苯橡胶、顺丁橡胶、甲酚改性甲阶段酚醛树脂、钢纤维、氧化镁、石油焦、碳化硅、矿物纤维、氢氧化钙、硫酸钡、石墨、二硫化钼、铁粉、N539碳黑、硫磺、硫化锑和促进剂TMTD经过密炼机密炼后得到一种高摩擦系数材料；制备的闸瓦适用于各型铁道货车；高摩擦系数稳定,温升低,具有良好的耐磨性,使用寿命长；由上述提供的技术方案可以看出，利用该方法能够得到一种摩擦性能稳定且耐磨性较好的铁路货车闸瓦。

Claims (1)

1.一种HGM-C型高摩合成闸瓦的制备方法，其特征在于橡胶切块经塑炼，加入辅料后进行混炼，然后通过轧胶片和切片称重、瓦背处理、热压成型及后处理得到产品HGM-C型高摩合成闸瓦；具体步骤为：
（1）配料：按相应的重量份称取摩擦材料的各组分原料；
各组分的重量份分别为：丁苯橡胶18～22份、顺丁橡胶2～10份；其余各组分原料：甲酚改性甲阶段酚醛树脂5～10份、钢纤维15～30份、氧化镁5～10份、石油焦5～10份、碳化硅2～5份、矿物纤维10～25份、氢氧化钙5～10份、硫酸钡5～10份、石墨5～10份、二硫化钼1～5份、铁粉6~10份、N539碳黑1～5份、硫磺1～3份、硫化锑1～3份和促进剂TMTD0.1~0.6份；
（2）塑炼：取丁苯橡胶18～22份、顺丁橡胶2～10份，按照橡胶包装的厚度和宽度在长度方向上取200mm进行切块，于塑炼机中进行塑炼；将丁苯胶辊距调整为1mm，薄通10次，辊筒温度控制在35～45℃，再将顺丁胶投入并进行胶辊距调整为1mm，薄通10次，辊筒温度控制在35～45℃；放宽辊距至4mm，包辊至表面光滑，取样下卷称量停放；
（3）混炼：取步骤（2）所得的塑炼后的合并胶，于密闭式密炼机里，混炼温度为40~100℃，时间为2min，压力为0.5~0.7MPa；加入步骤（1）里其余各组分原料，混炼温度为40~100℃，时间为9min，压力为0.5~0.7MPa；
（4）轧胶片和切片称重：将步骤（3）里混炼好的混炼胶，在开炼机上下片，混炼胶放入开炼机上过辊5次，辊距在2-3mm，温度不高于60℃，然后辊距调节到6mm，表面平整后下片，温度也需在不高于60℃；将压好的片按75×340mm的尺寸进行开料，用精度为0.5g电子秤秤取2450g的重量；停放8~72h，热压成型备用；
（5）瓦背处理：将符合HGM-C型高摩合成闸瓦规格要求的瓦背放入抛丸机中，对瓦背表面进行除锈及消除应力；
（6）热压成型：取步骤（4）所得切片物料和步骤（5）处理好的瓦背装入HGM-C型高摩合成闸瓦模具中进行热压成型，其中热压成型条件为：硫化压力19~21MPa，采用蒸汽加热，温度为145~150℃，蒸汽压力为0.42~0.48MPa，正硫化时间为50min，排气次数2次，排气时间1s；热压成型完成后得到HGM-C型高摩合成闸瓦初品；
（7）后处理：将步骤（6）所得HGM-C型高摩合成闸瓦初品进行出模清整，对瓦背进行油漆，经检验后包装入库，得到产品HGM-C型高摩合成闸瓦。
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