CN105001471A - 一种高摩擦系数合成闸瓦及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高摩擦系数合成闸瓦，其包括钢背和摩擦材料，所述摩擦材料包括以下重量份原料：芳纶纤维1-5份、丁腈橡胶8-12份、硬脂酸0.5-1份、促进剂0.3-1份、硫磺0.6-1份、氧化锌0.5-1份、酚醛树脂4-7份、无机复合纤维10-20份、铁粉8-15份、硫酸钡10-20份、钛铁矿粉7-15份、钢棉纤维5-10份、铝矾土1-3份、钾长石粉8-15份、云母2-5份、鳞片石墨2-5份、海泡石纤维5-15份、二硫化钼2-5份。本发明所提供的合成闸瓦，可使其磨损率随速度的变化轮轨的粘着系数的变化基本吻合，达到车辆制动时磨损量小，制动时不衰竭，保证了行车安全。并同时提供其生产方法。
Description
技术领域
本发明属于铁路车辆技术领域，具体涉及一种高摩擦系数合成闸瓦及其生产方法。
背景技术
高摩擦系数合成闸瓦是铁路货车配件之一，属于基础制动装置，基础制动装置由左、右制动梁，固定杠杆支点、闸瓦等组成。铁道货车闸瓦作用是在制动时抱紧车轮踏面，通过摩擦材料与车轮踏面摩擦使车轮停止转动。
随着铁路运输的不断发展，铁道货车重量、速度不断增加，制动能随之加大，因而铁道货车闸瓦压力成倍增加，从而导致铁道货车闸瓦磨耗加快。而现有的铁道货车闸瓦出现的问题有：摩擦体破损、耐磨性差、偏磨，难以满足铁路货车的运行安全。
为了克服现有技术的缺陷，本领域发明人进行了大量的改进和研究，申请号为200810230368.1，名称为“用于机车制动闸瓦上的耐磨材料”的中国专利申请公开了一种用于机车制动闸瓦的耐磨材料，该耐磨材料由重量比为酚醛树脂18-25%、海泡石绒18-28%、还原铁粉15-22% 、硅石粉4-5% 、硫酸坝2-3% 、橡胶粉8-15% 、长石粉3.8-4.8% 、重晶石粉4-5.5% 、重钙粉5.5-7% 、焦炭粉3-4.5% 和红铁粉2-3.2% 制成。
申请号为200810225631.8 的中国专利申请公开了一种铁路货车用高磨合成闸瓦及其制造方法，在该合成闸瓦的闸瓦本体由重量组分为丁腈橡胶8-13、丁苯橡胶2-10、甲酚改性甲阶段酚醛树脂5-10、钢纤维15-30、氧化镁10-15、煅烧石油焦炭5-10、碳化硅2-5、矿物纤维10-25、氧化钙5-10、硫酸坝10-20、石墨5-10、二硫化钼1-5、炭黑1-5、硫磺1-3和促进剂1-3 制成，其中的矿物纤维为绿铁矿物纤维。
申请号为201210117213.3的中国专利公开了一种合成闸瓦，以重量份计，该合成闸瓦包括：酚醛树脂3-5份、丁腈橡胶1.5-3.5份、石墨1.5-3.5份、还原铁粉3.5-5.5份、钢纤维4.5-6.5 份、硅灰石1.5-3.5份、海泡石2.5-4.5 份、钾长石3.5-5. 5份、氧化铝0.05-0.20份、硫磺0.15-0.40份和促进剂0.05-0.20份。
但是通过上述专利技术得到的产品，仍然得不到令人满意的耐磨性。有鉴于此，需要发明一种性能优异耐磨性好的铁道高摩擦系数合成闸瓦，保障铁道货车运行安全。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种性能优异耐磨性好的高摩擦系数合成闸瓦
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
本发明一方面提供了一种高摩擦系数合成闸瓦，其包括钢背和摩擦材料，所述摩擦材料固定在钢背上，所述摩擦材料包括以下重量份原料：
芳纶纤维1-5份、丁腈橡胶8-12份、硬脂酸0.5-1份、促进剂0.3-1份、硫磺0.6-1份、氧化锌0.5-1份、酚醛树脂4-7份、无机复合纤维10-20份、铁粉8-15份、硫酸钡10-20份、钛铁矿粉7-15份、钢棉纤维5-10份、铝矾土1-3份、钾长石粉8-15份、云母2-5份、鳞片石墨2-5份、海泡石纤维5-15份、二硫化钼2-5份。
作为本发明进一步的改进，所述摩擦材料包括以下重量份原料：
芳纶纤维3份、丁腈橡胶10份、硬脂酸0.5份、促进剂0.5份、硫磺0.8份、氧化锌0.5份、酚醛树脂4份、无机复合纤维10份、铁粉8份、硫酸钡10份、钛铁矿13. 份、钢棉纤维8份、铝矾土3份、钾长石粉12份、云母3份、鳞片石墨4份、海泡石纤维5份、二硫化钼5份。
作为本发明进一步的改进，所述高摩擦系数合成闸瓦通过以下方法制备，具体包括
1）摩擦材料的准备：
a．按上述重量份称取各原料；
b．将丁腈橡胶从进料口加入捏合机，同时加入促进剂、硬脂酸和氧化锌，开始塑炼，得到混合料；
c．将步骤b得到混合料投入捏炼机，同时加入酚醛树脂、芳纶纤维、无机复合纤维、铁粉、硫酸钡、钛铁矿、钢棉纤维、铝矾土、钾长石粉、云母、鳞片石墨、海泡石纤维、二硫化钼和硫磺进行混炼，得到混炼混合料；
d．将步骤c得到的混炼混合料，放入破碎机内，破碎，得到摩擦材料；
2）钢背处理：将合格的钢背进行抛丸、喷胶处理；
3）压制成型：对模具进行高温脱模剂热处理，模具设定温度170℃±10℃，放入摩擦材料并加入钢背，压力25Mpa，保温保压时间25min，将压制好的闸瓦进行后处理，后处理温度170℃±10℃，处理时间6小时，降至室温既得。
本发明另一方面提供了一种高摩擦系数合成闸瓦的生产方法，具体包括：
1）摩擦材料的准备：
a．按一下重量份称取各原料：
芳纶纤维1-5份、丁腈橡胶8-12份、硬脂酸0.5-1份、促进剂0.3-1份、硫磺0.6-1份、氧化锌0.5-1份、酚醛树脂4-7份、无机复合纤维10-20份、铁粉8-15份、硫酸钡10-20份、钛铁矿粉7-15份、钢棉纤维5-10份、铝矾土1-3份、钾长石粉8-15份、云母2-5份、鳞片石墨2-5份、海泡石纤维5-15份、二硫化钼2-5份；
b．将丁腈橡胶从进料口加入捏合机，同时加入促进剂、硬脂酸和氧化锌，开始塑炼，得到混合料；
c．将步骤b得到混合料投入捏炼机，同时加入酚醛树脂、芳纶纤维、无机复合纤维、铁粉、硫酸钡、钛铁矿、钢棉纤维、铝矾土、钾长石粉、云母、鳞片石墨、海泡石纤维、二硫化钼和硫磺进行混炼，得到混炼混合料；
d．将步骤c得到的混炼混合料，放入破碎机内，破碎，得到摩擦材料；
2）钢背处理：将合格的钢背进行抛丸、喷胶处理；
3）压制成型：对模具进行高温脱模剂热处理，模具设定温度170℃±10℃，放入摩擦材料并加入钢背，压力25Mpa，保温保压时间25min，将压制好的闸瓦进行后处理，后处理温度170℃±10℃，处理时间6小时，降至室温既得。
作为本发明进一步的改进，所述步骤b的塑料时间为5-6min。
作为本发明进一步的改进，所述步骤c具体的混炼工序为：将步骤b得到混合料投入捏炼机，同时加入酚醛树脂、芳纶纤维、无机复合纤维、铁粉、硫酸钡、钛铁矿、钢棉纤维、铝矾土、钾长石粉、云母、鳞片石墨、海泡石纤维和二硫化钼，开始混炼，5min后，加入硫磺，继续混炼7-8min；混炼时间控制在12-16min之间。
作为本发明进一步的改进，所述步骤c的捏炼机捏炼室的温度为100℃。
作为本发明进一步的改进，所述钢背处理包括以下步骤：
(1)将检验合格的高摩擦系数合成闸瓦钢背，挂在抛丸机内的抛丸筐上，进行抛丸除锈。
(2)抛丸变形超差的钢背，用工装逐一校正;
(3)将抛丸除锈校正的钢背，进行表面喷胶，喷好胶的钢背在喷胶架上晾干待用；
所述促进剂为促进剂CZ，分子式为C13H16N2S2。
与现有技术相比，本发明取得有益效果为：
本发明中采用有机纤维与无机纤维混合，相互扬长避短，增加强度。添加中高硬度的填料（铁粉、硫酸钡、钛铁矿、铝矾土和钾长石粉）使其达到一定的硬度和强度。添加云母与润滑剂（二硫化钼和磷片石墨）减少磨耗量，提高制品的耐磨性，减少制动噪音，各组分之间协调的达到使合成闸瓦具备高摩擦系数的目的。
本发明所提供的高摩擦系数合成闸瓦，可随着需要而进行相应的配置同时可使其磨损率随速度的变化轮轨的粘着系数的变化基本吻合，达到车辆制动时磨损量小，制动时不衰竭，在铁标基础上磨损率缩小了二十余倍，提高了铁路货车制动限速的目的，保证了行车安全。经检验本发明所提供的高摩擦系数合成闸瓦的各项物理机械性能符合JB/T2403-2010文件要求。
本发明的合成闸瓦制备方法经加压翻转式橡塑捏合机，高速混合后，还采用了程序的阶梯升温，后处理温度达到160℃，同时保持4小时，提高了闸瓦的成品率，避免了后处理出现热裂纹和收缩裂纹。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明进行进一步详细的叙述。
以下实施例中的无机复合纤维购自京柳恒业。
实施例1 一种高摩擦系数合成闸瓦的制备中添加了芳纶纤维，芳纶纤维初始热分解温度高达500℃，而且加热至分解也不熔融，这一点对摩擦材料特别重要，芳纶纤维增强的摩擦材料具有如下优点：高、低温的摩擦系数稳定、磨损小；增强效果好，有较强的抗冲击强度；制品硬度低，制品噪音低，不损伤制动对偶。
（1）钢背处理
1.1将检验合格的高摩擦系数合成闸瓦钢背，挂在抛丸机内的抛丸筐上，进行抛丸除锈。
1.2抛丸变形超差的钢背，用工装逐一校正。
1.3将抛丸除锈校正的钢背，进行表面喷胶，喷好胶的钢背在喷胶架上晾干待用。
（2）摩擦材料的准备
2.1按下述重量份称取各组分：芳纶纤维3kg、丁腈橡胶10kg、硬脂酸0.5kg、促进剂CZ 0.5kg、硫磺0.8kg、氧化锌0.5kg、酚醛树脂4kg、无机复合纤维10kg、铁粉8kg、硫酸钡10kg、钛铁矿13kg、钢棉纤维8kg、铝矾土3kg、钾长石粉12kg、云母3kg、鳞片石墨4kg、海泡石纤维5kg、二硫化钼5kg。
2.2将称重好的橡胶从进料口加入捏合机，同时加入促进剂、硬脂酸和氧化锌，开始塑炼，时间5-6min。
2.3将塑炼并称重好的橡胶按等分投入捏炼机，同时按等分加入酚醛树脂、芳纶纤维、无机复合纤维、铁粉、硫酸钡、钛铁矿、钢棉纤维、铝矾土、钾长石粉、云母、鳞片石墨、海泡石纤维、二硫化钼，开始混炼，5min后，加入硫磺，继续混炼7-8min。混炼时间控制在12-16min之间。
2.4捏炼室室温控制在100℃。
2.5将混炼好的的原料，放入破碎机内，破碎颗粒大小，以便于装填压制为宜。
2.6对模具进行高温脱模剂热处理，模具设定温度170℃±10℃，放入摩擦材料并加入钢背，压力25Mpa，保温保压时间25min。
2.7将压制好的闸瓦进行后处理，后处理温度170℃±10℃，处理时间6小时，降至室温既得。
按照JB/T2403-2010文件要求检测物理机械性能，具体见表1：
货车闸瓦物理机械性能
实施例2 一种高摩擦系数合成闸瓦的制备中添加了芳纶纤维，芳纶纤维初始热分解温度高达500℃，而且加热至分解也不熔融，这一点对摩擦材料特别重要，芳纶纤维增强的摩擦材料具有如下优点：高、低温的摩擦系数稳定、磨损小；增强效果好，有较强的抗冲击强度；制品硬度低，制品噪音低，不损伤制动对偶。
（1）钢背处理
1.1将检验合格的高摩擦系数合成闸瓦钢背，挂在抛丸机内的抛丸筐上，进行抛丸除锈。
1.2抛丸变形超差的钢背，用工装逐一校正。
1.3将抛丸除锈校正的钢背，进行表面喷胶，喷好胶的钢背在喷胶架上晾干待用。
（2）摩擦材料的准备
2.1按下述重量份称取各组分：芳纶纤维1Kg、丁腈橡胶12Kg、硬脂酸0.5Kg、促进剂1Kg、硫磺0.6Kg、氧化锌1Kg、酚醛树脂4Kg、无机复合纤维20Kg、铁粉8Kg、硫酸钡20Kg、钛铁矿粉7Kg、钢棉纤维10Kg、铝矾土1Kg、钾长石粉15Kg、云母2Kg、鳞片石墨5Kg、海泡石纤维5Kg、二硫化钼5Kg。
2.2将称重好的橡胶从进料口加入捏合机，同时加入促进剂、硬脂酸和氧化锌，开始塑炼，时间5-6min。
2.3将塑炼并称重好的橡胶按等分投入捏炼机，同时按等分加入酚醛树脂、芳纶纤维、无机复合纤维、铁粉、硫酸钡、钛铁矿、钢棉纤维、铝矾土、钾长石粉、云母、鳞片石墨、海泡石纤维、二硫化钼，开始混炼，5min后，加入硫磺，继续混炼7-8min。混炼时间控制在12-16min之间。
2.4捏炼室室温控制在100℃。
2.5将混炼好的的原料，放入破碎机内，破碎颗粒大小，以便于装填压制为宜。
2.6对模具进行高温脱模剂热处理，模具设定温度170℃±10℃，放入摩擦材料并加入钢背，压力25Mpa，保温保压时间25min。
2.7将压制好的闸瓦进行后处理，后处理温度170℃±10℃，处理时间6小时，降至室温既得。
实施例3一种高摩擦系数合成闸瓦的制备中添加了芳纶纤维，芳纶纤维初始热分解温度高达500℃，而且加热至分解也不熔融，这一点对摩擦材料特别重要，芳纶纤维增强的摩擦材料具有如下优点：高、低温的摩擦系数稳定、磨损小；增强效果好，有较强的抗冲击强度；制品硬度低，制品噪音低，不损伤制动对偶。
（1）钢背处理
1.1将检验合格的高摩擦系数合成闸瓦钢背，挂在抛丸机内的抛丸筐上，进行抛丸除锈。
1.2抛丸变形超差的钢背，用工装逐一校正。
1.3将抛丸除锈校正的钢背，进行表面喷胶，喷好胶的钢背在喷胶架上晾干待用。
（2）摩擦材料的准备
2.1按下述重量份称取各组分：芳纶纤维5Kg、丁腈橡胶8Kg、硬脂酸1Kg、促进剂0.3Kg、硫磺1Kg、氧化锌0.5Kg、酚醛树脂7Kg、无机复合纤维10Kg、铁粉15Kg、硫酸钡10Kg、钛铁矿粉15Kg、钢棉纤维5Kg、铝矾土3Kg、钾长石粉8Kg、云母5Kg、鳞片石墨2Kg、海泡石纤维15Kg、二硫化钼2份。
2.2将称重好的橡胶从进料口加入捏合机，同时加入促进剂、硬脂酸和氧化锌，开始塑炼，时间5-6min。
2.3将塑炼并称重好的橡胶按等分投入捏炼机，同时按等分加入酚醛树脂、芳纶纤维、无机复合纤维、铁粉、硫酸钡、钛铁矿、钢棉纤维、铝矾土、钾长石粉、云母、鳞片石墨、海泡石纤维、二硫化钼，开始混炼，5min后，加入硫磺，继续混炼7-8min。混炼时间控制在12-16min之间。
2.4捏炼室室温控制在100℃。
2.5将混炼好的的原料，放入破碎机内，破碎颗粒大小，以便于装填压制为宜。
2.6对模具进行高温脱模剂热处理，模具设定温度170℃±10℃，放入摩擦材料并加入钢背，压力25Mpa，保温保压时间25min。
2.7将压制好的闸瓦进行后处理，后处理温度170℃±10℃，处理时间6小时，降至室温既得。
以上所述实施方式仅为本发明的优选实施例，而并非本发明可行实施的穷举。对于本领域一般技术人员而言，在不背离本发明原理和精神的前提下对其所作出的任何显而易见的改动，都应当被认为包含在本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (8)
1.一种高摩擦系数合成闸瓦，其包括钢背和摩擦材料，所述摩擦材料固定在钢背上，其特征在于，所述摩擦材料包括以下重量份原料：
芳纶纤维1-5份、丁腈橡胶8-12份、硬脂酸0.5-1份、促进剂0.3-1份、硫磺0.6-1份、氧化锌0.5-1份、酚醛树脂4-7份、无机复合纤维10-20份、铁粉8-15份、硫酸钡10-20份、钛铁矿粉7-15份、钢棉纤维5-10份、铝矾土1-3份、钾长石粉8-15份、云母2-5份、鳞片石墨2-5份、海泡石纤维5-15份、二硫化钼2-5份。
2.根据权利要求1所述的一种高摩擦系数合成闸瓦，其特征在于，所述摩擦材料包括以下重量份原料：
芳纶纤维3份、丁腈橡胶10份、硬脂酸0.5份、促进剂0.5份、硫磺0.8份、氧化锌0.5份、酚醛树脂4份、无机复合纤维10份、铁粉8份、硫酸钡10份、钛铁矿13. 份、钢棉纤维8份、铝矾土3份、钾长石粉12份、云母3份、鳞片石墨4份、海泡石纤维5份、二硫化钼5份。
3.根据权利要求1或2所述的一种高摩擦系数合成闸瓦，其特征在于，其通过以下方法制备，具体包括
1）摩擦材料的准备：
a．按上述重量份称取各原料；
b．将丁腈橡胶从进料口加入捏合机，同时加入促进剂、硬脂酸和氧化锌，开始塑炼，得到混合料；
c．将步骤b得到混合料投入捏炼机，同时加入酚醛树脂、芳纶纤维、无机复合纤维、铁粉、硫酸钡、钛铁矿、钢棉纤维、铝矾土、钾长石粉、云母、鳞片石墨、海泡石纤维、二硫化钼和硫磺进行混炼，得到混炼混合料；
d．将步骤c得到的混炼混合料，放入破碎机内，破碎，得到摩擦材料；
2）钢背处理：将合格的钢背进行抛丸、喷胶处理；
3）压制成型：对模具进行高温脱模剂热处理，模具设定温度170℃±10℃，放入摩擦材料并加入钢背，压力25Mpa，保温保压时间25min，将压制好的闸瓦进行后处理，后处理温度170℃±10℃，处理时间6小时，降至室温既得。
4.一种如权利要求1或2所述的高摩擦系数合成闸瓦的生产方法，其特征在于，具体包括：
1）摩擦材料的准备：
a．按一下重量份称取各原料：
芳纶纤维1-5份、丁腈橡胶8-12份、硬脂酸0.5-1份、促进剂0.3-1份、硫磺0.6-1份、氧化锌0.5-1份、酚醛树脂4-7份、无机复合纤维10-20份、铁粉8-15份、硫酸钡10-20份、钛铁矿粉7-15份、钢棉纤维5-10份、铝矾土1-3份、钾长石粉8-15份、云母2-5份、鳞片石墨2-5份、海泡石纤维5-15份、二硫化钼2-5份；
b．将丁腈橡胶从进料口加入捏合机，同时加入促进剂、硬脂酸和氧化锌，开始塑炼，得到混合料；
c．将步骤b得到混合料投入捏炼机，同时加入酚醛树脂、芳纶纤维、无机复合纤维、铁粉、硫酸钡、钛铁矿、钢棉纤维、铝矾土、钾长石粉、云母、鳞片石墨、海泡石纤维、二硫化钼和硫磺进行混炼，得到混炼混合料；
d．将步骤c得到的混炼混合料，放入破碎机内，破碎，得到摩擦材料；
2）钢背处理：将合格的钢背进行抛丸、喷胶处理；
3）压制成型：对模具进行高温脱模剂热处理，模具设定温度170℃±10℃，放入摩擦材料并加入钢背，压力25Mpa，保温保压时间25min，将压制好的闸瓦进行后处理，后处理温度170℃±10℃，处理时间6小时，降至室温既得。
5.一种如权利要求4所述的高摩擦系数合成闸瓦的生产方法，其特征在于，所述步骤b的塑料时间为5-6min。
6.一种如权利要求4所述的高摩擦系数合成闸瓦的生产方法，其特征在于，所述步骤c具体的混炼工序为：将步骤b得到混合料投入捏炼机，同时加入酚醛树脂、芳纶纤维、无机复合纤维、铁粉、硫酸钡、钛铁矿、钢棉纤维、铝矾土、钾长石粉、云母、鳞片石墨、海泡石纤维和二硫化钼，开始混炼，5min后，加入硫磺，继续混炼7-8min；混炼时间控制在12-16min之间。
7.一种如权利要求4所述的高摩擦系数合成闸瓦的生产方法，其特征在于，所述步骤c的捏炼机捏炼室的温度为100℃。
8.一种如权利要求4所述的高摩擦系数合成闸瓦的生产方法，其特征在于，所述钢背处理包括以下步骤：
(1)将检验合格的高摩擦系数合成闸瓦钢背，挂在抛丸机内的抛丸筐上，进行抛丸除锈；
(2)抛丸变形超差的钢背，用工装逐一校正;
(3)将抛丸除锈校正的钢背，进行表面喷胶，喷好胶的钢背在喷胶架上晾干待用。
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