CN106065912A - 合成闸瓦及其制备方法 - Google Patents

合成闸瓦及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106065912A
CN106065912A CN201610392159.1A CN201610392159A CN106065912A CN 106065912 A CN106065912 A CN 106065912A CN 201610392159 A CN201610392159 A CN 201610392159A CN 106065912 A CN106065912 A CN 106065912A
Authority
CN
China
Prior art keywords
brake shoe
friction
composite brake
composite
temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201610392159.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106065912B (zh
Inventor
黄建东
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Composite Mstar Technology Ltd
Original Assignee
Shanghai Composite Mstar Technology Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Composite Mstar Technology Ltd filed Critical Shanghai Composite Mstar Technology Ltd
Priority to CN201610392159.1A priority Critical patent/CN106065912B/zh
Publication of CN106065912A publication Critical patent/CN106065912A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106065912B publication Critical patent/CN106065912B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D69/00—Friction linings; Attachment thereof; Selection of coacting friction substances or surfaces
    • F16D69/02—Composition of linings ; Methods of manufacturing
    • F16D69/023—Composite materials containing carbon and carbon fibres or fibres made of carbonizable material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K3/00—Materials not provided for elsewhere
    • C09K3/14—Anti-slip materials; Abrasives
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D69/00—Friction linings; Attachment thereof; Selection of coacting friction substances or surfaces
    • F16D69/02—Composition of linings ; Methods of manufacturing
    • F16D69/025—Compositions based on an organic binder
    • F16D69/026—Compositions based on an organic binder containing fibres
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D69/00—Friction linings; Attachment thereof; Selection of coacting friction substances or surfaces
    • F16D69/04—Attachment of linings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D69/00—Friction linings; Attachment thereof; Selection of coacting friction substances or surfaces
    • F16D69/04—Attachment of linings
    • F16D2069/0425—Attachment methods or devices
    • F16D2069/045—Bonding
    • F16D2069/0466—Bonding chemical, e.g. using adhesives, vulcanising
    • F16D2069/0475—Bonding chemical, e.g. using adhesives, vulcanising comprising thermal treatment
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D69/00—Friction linings; Attachment thereof; Selection of coacting friction substances or surfaces
    • F16D69/04—Attachment of linings
    • F16D2069/0425—Attachment methods or devices
    • F16D2069/0491—Tools, machines, processes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2200/00—Materials; Production methods therefor
    • F16D2200/006—Materials; Production methods therefor containing fibres or particles
    • F16D2200/0065—Inorganic, e.g. non-asbestos mineral fibres
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2200/00—Materials; Production methods therefor
    • F16D2200/0082—Production methods therefor
    • F16D2200/0086—Moulding materials together by application of heat and pressure

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Braking Arrangements (AREA)

Abstract

本发明公开了一种合成闸瓦及其制备方法，属于交通运输领域。该闸瓦包括以下原料组分及重量百分比：微晶石墨15%‑20%，酚醛树脂20%‑22%，N型树脂增韧剂5%‑8%，硫酸钡23%‑28%，碳纤维10%‑15%，玄武岩纤维3%‑7%，丁腈橡胶4%‑6%，氧化锌0.8%‑1.1%，蛭石2%‑5%，乌洛托品2%‑4%，促进剂1%‑3%，芳纶纤维5‑7%。本发明的合成闸瓦提高了摩擦系数，增强耐磨性能，改善闸瓦的脆性、耐热性，同时降低了摩擦噪音，有效防止了对环境的污染；减少了裂纹、断裂、崩缺等机械损伤的出现，延长使用寿命；采用本发明的制备方法制备的合成闸瓦背铁与摩擦体结合非常牢固，有效提高了闸瓦的抗剪切力。

Description

合成闸瓦及其制备方法
技术领域
本发明涉及交通运输领域，具体涉及一种合成闸瓦及其制备方法。
背景技术
火车、地铁、高铁等机车在运行过程中都需要制动，其中直接摩擦车轮使机车停车的制动零件就是闸瓦。
在机车制动过程中，制动装置需要将巨大的动能转变为热能消散于大气之中。这种制动效果的优劣在于摩擦热能的消散能力。由于闸瓦的摩擦面积较小，大部分热负荷由车轮来承担。因此，列车速度越高，制动车轮的热负荷越大。如果机车采用铸铁闸瓦，则该温度可使闸瓦熔化；即使使用较先进的合成闸瓦，温度也会高达400℃以上。当车轮踏面温度增高到一定程度时，就会使踏面磨耗、裂纹或剥离，既影响使用寿命也影响行车安全。所以传统的闸瓦适应不了现代机车的需要。
目前，现有的闸瓦主要有两类：铸铁闸瓦和合成闸瓦。铸铁闸瓦中又有灰铸铁闸瓦、中磷闸瓦、高磷闸瓦和合金铸铁闸瓦等。合成闸瓦中则有合成树脂闸瓦和橡胶基闸瓦等；按摩擦系数高低，又分为高摩擦系数合成闸瓦和低摩擦系数合成闸瓦。一般来说，灰铸铁闸瓦、中磷铸铁闸瓦、高磷铸铁闸瓦和低摩擦系数合成闸瓦都属于通用闸瓦。
对于现有的合成闸瓦，主要存在下列缺点：
(1)由于闸瓦与车轮接触时产生局部过热，形成热斑点进而产生热龟裂。
(2)在频繁使用闸瓦制动时会使车轮温度升高，由于合成摩擦材料局部摩擦过热膨胀，车轮踏面呈现沟状磨耗，温度越高，车轮踏面外侧磨耗越严重，沟状磨耗是闸瓦横向摩擦造成的。
(3)冬季积雪地区使用合成闸瓦，由于水介入闸瓦摩擦表面会引起车轮的凹形磨耗。
(4)而且，现有的合成闸瓦背铁与摩擦体的连接面为简式几何面，抗剪切力较弱，易产生摩擦体破裂或与背铁脱离。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明提出了地铁用合成闸瓦，解决了现有技术中存在的闸瓦容易龟裂、磨损严重、使用寿命短、抗剪切力弱等问题。
本发明的具体方案为：一种合成闸瓦，以所述闸瓦的原料组分的总质量为基准计，所述闸瓦包括以下原料组分及重量百分含量：微晶石墨15％-20％，酚醛树脂20％-22％，N型树脂增韧剂5％-8％，硫酸钡23％-28％，碳纤维10％-15％，玄武岩纤维3％-7％，丁腈橡胶4％-6％，氧化锌0.8％-1.1％，蛭石2％-5％，乌洛托品2％-4％，促进剂1％-3％，芳纶纤维5-7％。
优选地，所述微晶石墨的规格为WT75-3型，粒度<45μm。
优选地，所述硫酸钡的规格为C-60型，粒度<50μm。
优选地，所述蛭石的粒度为<50μm。
优选地，所述芳纶纤维的型号为1F538。
优选地，所述酚醛树脂规格为PF-6130型，粒径不小于180目。
优选地，所述N型树脂增韧剂规格为N-ES型，粒径不小于150目。
优选地，所述丁腈橡胶规格为HLN40-1型，粒度不小于45μm，丙烯腈含量为36-40％，易挥发物≤1％。
优选地，所述玄武岩纤维的长度为7mm±1％，直径为10-20μm。
优选地，所述碳纤维的规格为HTC451型，短切长度为6mm。
优选地，所述氧化锌为直接法氧化锌，氧化锌含量为98-99％。
优选地，所述促进剂为N-环已基-2-苯并噻唑次磺酰胺(别名：促进剂CBS或CZ)。
本发明还提供了一种制备合成闸瓦的方法，具体步骤为：(1)按重量百分比称取各原料组分，将碳纤维、玄武岩纤维、微晶石墨、硫酸钡、芳纶纤维置于犁耙式混料机中，常温下混炼；
(2)向步骤(1)中加入N型树脂增韧剂、丁腈橡胶、氧化锌、蛭石、乌洛托品、促进剂，常温下混炼；
(3)混炼结束后，出料、装袋或箱待用；
(4)将背铁放入模具形腔中，模具温度恒至135℃～150℃，在一定压力下，投入步骤(3)所得的混合料，固化，放气，固化；
(5)将步骤(4)所得产品，放入程控干燥箱中进行固化热处理，温度为室温～180℃，固化热处理结束后出料，制得成品。
进一步地，步骤(1)中混炼时间为15min。
进一步地，步骤(2)中混炼时间为30min。
进一步地，步骤(4)中压力设定为22Mpa。投入混合料后，固化30min，放气6次。
进一步地，步骤(5)中固化热处理时采用程序的阶梯升温方法，具体方法为：分别在60℃、75℃、100℃、130℃下保温2h、3h、4h、5.5h，分别在150℃、160℃、180℃下保温6h、7h、10h，其中每两个区间温度的升温时间为30min，提高了合成闸瓦的成品率，避免了后处理出现热裂纹和应力收缩裂纹。
更进一步地，步骤(5)中固化热处理结束后自然冷却到50℃以下出料。
本发明第三方面还提供了上述闸瓦在地铁车辆制动系统的用途。
本发明所提供的合成闸瓦，参照《TB/T2403-2010铁道货车用高摩擦系数合成闸瓦》进行制动摩擦磨耗性能的测试，参照《GB/T1041-2008塑料压缩性能的测定》和《GB/T1043.1-2008塑料简支梁冲击性能的测定第一部分：非仪器化冲击试验》进行压缩强度和冲击强度的测试，参照《TB/T2403-2010铁道货车用合成闸瓦》进行剪切强度测试，测试结果显示，本发明的合成闸瓦的各项性能指标满足：(1)摩擦系数：≥0.36；(2)冲击强度：≥3.5kJ/m2；(3)压缩强度：≥30MPa；(4)摩擦体与瓦背粘结剪切强度：≥1.5MPa；(5)闸瓦磨耗量：≤0.06cm3/MJ。
本发明所提供的合成闸瓦，具有以下有益效果：(1)与现有的合成闸瓦相比，对材料配方进行改进，提高了摩擦系数，增强耐磨性能，改善闸瓦的脆性、耐热性，同时降低了摩擦噪音，有效防止了对环境的污染；
(2)本发明的合成闸瓦在结构上得到改进，通过使用配方材料，均匀增加了微孔，使孔隙率达到20％，提高闸瓦的散热性能，提高材料压缩强度和韧性，减少合成闸瓦的金属镶嵌，确保在承受冲击、剪切、拉伸等强力作用下不至于出现裂纹、断裂、崩缺等机械损伤，延长使用寿命；
(3)本发明在制备过程中将背铁(列车制动机构与摩擦体连接的结构件，是闸瓦的部件)仰置于模具中，使突出片向上，把构成摩擦体的原料混合物倒入模具，将突出片植入摩擦体内进行固化，固化完成后，突出片嵌入摩擦体，背铁与摩擦体结合非常牢固，有效提高了闸瓦的抗剪切力。
附图说明
图1为本发明实施例1中合成闸瓦在制动初速度80km/h、闸瓦推力20.0kN条件下的瞬时摩擦系数-速度曲线图；
图2为本发明实施例1中合成闸瓦在制动初速度105km/h、闸瓦推力20.0kN条件下的瞬时摩擦系数-速度曲线图；
图3为本发明实施例1中合成闸瓦在闸瓦推力10.0kN时，不同制动初速度下的瞬时摩擦系数-速度曲线图；
图4为本发明实施例2中合成闸瓦在闸瓦推力10.0kN时，不同制动初速度下的瞬时摩擦系数-速度曲线图；
图5为本发明实施例1中合成闸瓦在闸瓦推力20.0kN时，不同制动初速度下的瞬时摩擦系数-速度曲线图；
图6为本发明实施例2中合成闸瓦在闸瓦推力20.0kN时，不同制动初速度下的瞬时摩擦系数-速度曲线图；
图7为本发明实施例1中合成闸瓦在闸瓦推力5.0kN、平均速度40km/h时的瞬时摩擦系数-速度曲线图(t＝0～20min)；
图8为本发明实施例1中合成闸瓦在闸瓦推力5.0kN、平均速度40km/h时的瞬时摩擦系数-速度曲线图(t＝20～40min)；
图9为本发明实施例1中合成闸瓦在闸瓦推力5.0kN、平均速度60km/h时的瞬时摩擦系数-速度曲线图(t＝0～10min)；
图10为本发明实施例1的静摩擦系数曲线图；
图11为本发明实施例1中合成闸瓦在闸瓦推力10.0kN、一次停止制动潮湿状态下的瞬时摩擦系数-速度曲线图；
图12为本发明实施例3中合成闸瓦在闸瓦推力10.0kN、一次停止制动潮湿状态下的瞬时摩擦系数-速度曲线图。
具体实施方式
下面借助具体实施例来描述本发明。在下面的描述中，阐述了许多具体细节以便使所属技术领域的技术人员能够更好地了解本发明。但是，对于所属技术领域内的技术人员来说明显的是，本发明的实现可不具有这些具体细节中的一些。此外，应当理解的是，本发明并不限于所介绍的特定实施例。相反，可以考虑用下面的特征的任意组合来实施本发明，而无论它们是否涉及不同的实施例。因此，下面的实施例和优点仅作说明之用，而不应被看作是对权利要求的限定，除非在权利要求中明确提出。
本发明实施例中所用到的原料组分及其重量百分比为：微晶石墨15％-20％，酚醛树脂20％-22％，N型树脂增韧剂5％-8％，硫酸钡23％-28％，碳纤维10％-15％，玄武岩纤维3％-7％，丁腈橡胶4％-6％，氧化锌0.8％-1.1％，蛭石2％-5％，乌洛托品2％-4％，促进剂1％-3％，芳纶纤维5-7％。
其中：微晶石墨的规格为WT75-3型，粒度<45μm。硫酸钡的规格为C-60型，粒度<50μm。所述芳纶纤维的型号为1F538。蛭石的粒度为<50μm。酚醛树脂规格为PF-6130型，粒径不小于180目。N型树脂增韧剂规格为N-ES型，粒径不小于150目。所述丁腈橡胶规格为HLN40-1型，粒度为45μm，丙烯腈含量为36-40％，易挥发物≤1％。玄武岩纤维的长度为7mm±1％，直径为10-20μm。碳纤维的规格为HTC451型，短切长度为6mm。氧化锌为直接法氧化锌，氧化锌含量为98-99％。促进剂为N-环已基-2-苯并噻唑次磺酰胺(CBS或CZ)。
本发明中，制动摩擦磨耗性能的测试参考标准：《TB/T2403-2010铁道货车用高摩擦系数合成闸瓦》；压缩强度测试参考标准：《GB/T1041-2008塑料压缩性能的测定》；冲击强度的测试参考标准：《GB/T1043.1-2008塑料简支梁冲击性能的测定第一部分：非仪器化冲击试验》；剪切强度测试参照标准：《TB/T2403-2010铁道货车用合成闸瓦》。
上述各原料的配比不同，可以构成不同的实施例，具体如下：
实施例1
合成闸瓦各原料组分及重量百分比：微晶石墨15.5％，酚醛树脂20.5％，N型树脂增韧剂5.2％，硫酸钡24％，碳纤维11％，玄武岩纤维4％，丁腈橡胶4.5％，芳纶纤维7％，氧化锌0.8％，蛭石2％，乌洛托品4％，促进剂1.5％。
具体制备步骤为：(1)按重量百分比称取各原料组分，将碳纤维、玄武岩纤维、微晶石墨、硫酸钡、芳纶纤维置于犁耙式混料机中，常温下混炼15min；
(2)向步骤(1)中加入N型树脂增韧剂、丁腈橡胶、氧化锌、蛭石、乌洛托品、促进剂，常温下混炼30min；
(3)混炼结束后，出料、装袋或箱待用；
(4)将背铁放入模具形腔中，模具温度恒至135℃，在压力为22Mpa下，投入步骤(3)所得的混合料，固化30min，放气6次；
(5)将步骤(4)所得产品，放入程控干燥箱中进行固化热处理，温度为室温～180℃；固化热处理时采用程序的阶梯升温方法，具体方法为：分别在60℃、75℃、100℃、130℃下保温2h、3h、4h、5.5h，分别在150℃、160℃、180℃下保温6h、7h、10h，其中每两个区间温度的升温时间为30min，固化热处理结束后，自然冷却到50℃以下出料，制得成品。
所制得的成品合成闸瓦未发现明显的外观缺陷。
将所得产品用于车轮直径为840mm、轴重16.6t的地铁上，以1:1制动动力试验台为基准进行制动摩擦磨耗性能试验：
产品在16.4℃温度、30％湿度下进行的磨合试验，闸瓦推力为20.0kN，初始速度为80km/h，连续进行10次一次停车制动试验，，试验过程中无火花、噪声，闸瓦表面无裂纹、无剥离凹陷等，路面最高温度＜400℃，相应的瞬时摩擦系数-速度曲线见图1，瞬时摩擦系数在允许范围内。
产品在15.9℃温度、32％湿度下进行的磨合试验，闸瓦推力为20.0kN，初始速度为105km/h，试验过程中无火花、噪声，闸瓦表面无裂纹、无剥离凹陷等，路面最高温度＜400℃，相应的瞬时摩擦系数-速度曲线见图1，瞬时摩擦系数在允许范围内。
图3为产品的一次停车制动试验(干燥状态)的瞬时摩擦系数-速度曲线，17.9℃温度、28％湿度下，闸瓦推力10.0kN，初始速度(km/h)的顺序为：105、95、75、55、35、35、55、75、95、105，瞬时摩擦系数在允许范围内。
图5为产品的一次停车制动试验(干燥状态)的瞬时摩擦系数-速度曲线，15.6℃温度、30％湿度下，闸瓦推力20.0kN，初始速度(km/h)的顺序为：105、95、75、55、35、35、55、75、95、105，瞬时摩擦系数在允许范围内。
图7为产品的坡道持续制动试验的瞬时摩擦系数-速度曲线，室温14.0℃、湿度30％下，闸瓦推力5.0kN，车轮平均速度为40km/h，踏面最高温度196.2℃，t＝0～20min，摩擦系数在规定制动时间内高于0.11，符合要求。
图8为产品的坡道持续制动试验的瞬时摩擦系数-速度曲线，室温14.0℃、湿度30％下，闸瓦推力5.0kN，车轮平均速度为40km/h，踏面最高温度196.2℃，t＝20～40min，摩擦系数在规定制动时间内高于0.11，符合要求。
图9为产品的坡道持续制动试验的瞬时摩擦系数-速度曲线，室温14.0℃、湿度30％下，闸瓦推力5.0kN，车轮平均速度为60km/h，踏面初始温度为32.5℃，踏面最高温度162.6℃，摩擦系数在规定制动时间内高于0.11，符合要求。
图10为产品的静摩擦试验得到的静摩擦系数曲线图，室温14.0℃、湿度30％下，闸瓦推力5.0kN，由图可看出，平均静摩擦系数高于0.20。
图11为产品的一次停车制动试验(潮湿状态)的瞬时摩擦系数-速度曲线，15.9℃温度、30％湿度下，闸瓦推力10.0kN，初始速度(km/h)的顺序为：105、95、75、55、35、35、55、75、95、105，瞬时摩擦系数在允许变化范围内。
实施例2
各原料组分及重量百分比：微晶石墨19.3％，酚醛树脂20％，N型树脂增韧剂7.8％，硫酸钡23％，碳纤维10％，玄武岩纤维3％，丁腈橡胶4％，芳纶纤维5％，氧化锌1.1％，蛭石2％，乌洛托品2％，促进剂2.8％。
具体制备步骤为：(1)按重量百分比称取各原料组分，将碳纤维、玄武岩纤维、微晶石墨、硫酸钡、芳纶纤维置于犁耙式混料机中，常温下混炼15min；
(2)向步骤(1)中加入N型树脂增韧剂、丁腈橡胶、氧化锌、蛭石、乌洛托品、促进剂，常温下混炼30min；
(3)混炼结束后，出料、装袋或箱待用；
(4)将背铁放入模具形腔中，模具温度恒至150℃，在压力为22Mpa下，投入步骤(3)所得的混合料，固化30min，放气6次；
(5)将步骤(4)所得产品，放入程控干燥箱中进行固化热处理，温度为室温～180℃；固化热处理时采用程序的阶梯升温方法，具体方法为：分别在60℃、75℃、100℃、130℃下保温2h、3h、4h、5.5h，分别在150℃、160℃、180℃下保温6h、7h、10h，其中每两个区间温度的升温时间为30min，固化热处理结束后，自然冷却到50℃以下出料，制得成品。
所制得的成品合成闸瓦未发现明显的外观缺陷。
将所得产品用于车轮直径为840mm、轴重16.6t的地铁上，以1:1制动动力试验台为基准进行制动摩擦磨耗性能试验：
图4为产品的一次停车制动试验(干燥状态)的瞬时摩擦系数-速度曲线，17.9℃温度、28％湿度下，闸瓦推力10.0kN，初始速度(km/h)的顺序为：105、95、75、55、35，瞬时摩擦系数在允许范围内。
图6为产品的一次停车制动试验(干燥状态)的瞬时摩擦系数-速度曲线，14.9℃温度、30％湿度下，闸瓦推力20.0kN，初始速度(km/h)的顺序为：105、95、75、55、35，瞬时摩擦系数在允许范围内。
实施例3
各原料组分及重量百分比：微晶石墨14.99％，酚醛树脂21.2％，N型树脂增韧剂4.98％，硫酸钡22.92％，碳纤维14.23％，玄武岩纤维3％，丁腈橡胶5.48％，芳纶纤维5％，氧化锌0.75％，蛭石4.45％，乌洛托品2％，促进剂1％。
具体制备步骤为：(1)按重量百分比称取各原料组分，将碳纤维、玄武岩纤维、微晶石墨、硫酸钡、芳纶纤维置于犁耙式混料机中，常温下混炼15min；
(2)向步骤(1)中加入N型树脂增韧剂、丁腈橡胶、氧化锌、蛭石、乌洛托品、促进剂，常温下混炼30min；
(3)混炼结束后，出料、装袋或箱待用；
(4)将背铁放入模具形腔中，模具温度恒至145℃，在压力为22Mpa下，投入步骤(3)所得的混合料，固化30min，放气6次；
(5)将步骤(4)所得产品，放入程控干燥箱中进行固化热处理，温度为室温～180℃；固化热处理时采用程序的阶梯升温方法，具体方法为：分别在60℃、75℃、100℃、130℃下保温2h、3h、4h、5.5h，分别在150℃、160℃、180℃下保温6h、7h、10h，其中每两个区间温度的升温时间为30min，固化热处理结束后，自然冷却到50℃以下出料，制得成品。
所制得的成品合成闸瓦未发现明显的外观缺陷。
图12为产品的一次停车制动试验(潮湿状态)的瞬时摩擦系数-速度曲线，16.4℃温度、30％湿度下，闸瓦推力10.0kN，初始速度(km/h)的顺序为：105、95、75、55、35，瞬时摩擦系数在允许变化范围内。
实施例4
各原料组分及重量百分比：微晶石墨15％，酚醛树脂20％，N型树脂增韧剂5％，硫酸钡28％，碳纤维10％，玄武岩纤维7％，丁腈橡胶4％，芳纶纤维5％，氧化锌1％，蛭石2％，乌洛托品2％，促进剂1％。
具体制备步骤为：(1)按重量百分比称取各原料组分，将碳纤维、玄武岩纤维、微晶石墨、硫酸钡、芳纶纤维置于犁耙式混料机中，常温下混炼15min；
(2)向步骤(1)中加入N型树脂增韧剂、丁腈橡胶、氧化锌、蛭石、乌洛托品、促进剂，常温下混炼30min；
(3)混炼结束后，出料、装袋或箱待用；
(4)将背铁放入模具形腔中，模具温度恒至145℃，在压力为22Mpa下，投入步骤(3)所得的混合料，固化30min，放气6次；
(5)将步骤(4)所得产品，放入程控干燥箱中进行固化热处理，温度为室温～180℃；固化热处理时采用程序的阶梯升温方法，具体方法为：分别在60℃、75℃、100℃、130℃下保温2h、3h、4h、5.5h，分别在150℃、160℃、180℃下保温6h、7h、10h，其中每两个区间温度的升温时间为30min，固化热处理结束后，自然冷却到50℃以下出料，制得成品。
所制得的成品合成闸瓦未发现明显的外观缺陷。
对实施例4得到的合成闸瓦，参考TB/T2403-2010铁道货车用高摩擦系数合成闸瓦，以1:1制动动力试验台为基准，在制动动力实验室内进行制动摩擦磨耗性能测试，测试结果见表1。
表1实施例4的合成闸瓦制动摩擦磨损性能测试结果
从上述表中可以看出，实施例4的合成闸瓦平均摩擦系数≥0.36。
对实施例4制得的合成闸瓦，参考《GB/T1041-2008塑料压缩性能的测定》和《GB/T1043.1-2008塑料简支梁冲击性能的测定第一部分：非仪器化冲击试验》，以3367型电子万能材料试验机N089、XJ-40A塑料冲击试验机N092为主要仪器设备，在金属化学检验站对本发明实施例的合成闸瓦进行压缩强度和冲击强度的测试，结果显示冲击强度(无缺口)为3.7kJ/m2，压缩强度为39.9Mpa。其中所检项目样品均为本发明实施例所制得的成品上取样，冲击强度(无缺口)试样尺寸为15×10×120(mm)，压缩强度试样尺寸为10.4×10.4×25(mm)。参考《TB/T2403-2010铁道货车用合成闸瓦》，进行剪切强度测试，结果显示摩擦体与瓦背粘结剪切强度为1.94Mpa。
综合以上，根据上述各项性能测试可以看出，本发明的合成闸瓦的各项性能指标满足：(1)摩擦系数：≥0.36；(2)冲击强度：≥3.5kJ/m2；(3)压缩强度：≥30MPa；(4)摩擦体与瓦背粘结剪切强度：≥1.5MPa；(5)闸瓦磨耗量：≤0.06m3/MJ。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种合成闸瓦，其特征在于，以所述闸瓦的原料组分的总质量为基准计，所述闸瓦包括以下原料组分及重量百分含量：微晶石墨15％-20％，酚醛树脂20％-22％，N型树脂增韧剂5％-8％，硫酸钡23％-28％，碳纤维10％-15％，玄武岩纤维3％-7％，丁腈橡胶4％-6％，氧化锌0.8％-1.1％，蛭石2％-5％，乌洛托品2％-4％，促进剂1％-3％，芳纶纤维5-7％。
2.根据权利要求1所述的合成闸瓦，其特征在于，所述微晶石墨的粒度<45μm。
3.根据权利要求1所述的合成闸瓦，其特征在于，所述促进剂为N-环已基-2-苯并噻唑次磺酰胺。
4.根据权利要求1所述的合成闸瓦，其特征在于，所述玄武岩纤维的长度为7mm±1％，直径为10-20μm。
5.一种制备权利要求1至4任一项所述合成闸瓦的方法，其特征在于，具体步骤为：(1)按重量百分比称取各原料组分，将碳纤维、玄武岩纤维、微晶石墨、硫酸钡、芳纶纤维置于犁耙式混料机中，常温下混炼；
(2)向步骤(1)中加入N型树脂增韧剂、丁腈橡胶、氧化锌、蛭石、乌洛托品、促进剂，常温下混炼；
(3)混炼结束后，出料、装袋或箱待用；
(4)将背铁放入模具形腔中，模具温度恒至135℃～150℃，在一定压力下，投入步骤(3)所得的混合料，固化，放气，固化；
(5)将步骤(4)所得产品，放入程控干燥箱中进行固化热处理，温度为室温～180℃，固化热处理结束后出料，制得成品。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤(4)中压力设定为22Mpa。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤(4)中固化时间为30min，放气次数为6次。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤(5)中固化热处理时采用程序的阶梯升温方法，具体方法为：分别在60℃、75℃、100℃、130℃下保温2h、3h、4h、5.5h，分别在150℃、160℃、180℃下保温6h、7h、10h，其中每两个区间温度的升温时间为30min。
9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤(5)中固化热处理结束后自然冷却到50℃以下后出料。
10.权利要求1-4任一项所述闸瓦在地铁车辆制动系统的用途。
CN201610392159.1A 2016-06-03 2016-06-03 合成闸瓦及其制备方法 Active CN106065912B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610392159.1A CN106065912B (zh) 2016-06-03 2016-06-03 合成闸瓦及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610392159.1A CN106065912B (zh) 2016-06-03 2016-06-03 合成闸瓦及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106065912A true CN106065912A (zh) 2016-11-02
CN106065912B CN106065912B (zh) 2019-04-16

Family

ID=57420500

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610392159.1A Active CN106065912B (zh) 2016-06-03 2016-06-03 合成闸瓦及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106065912B (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106641033A (zh) * 2016-12-23 2017-05-10 北京天宜上佳新材料股份有限公司 一种摩擦材料，包含其的机车用闸瓦及制备方法
CN106949179A (zh) * 2017-04-27 2017-07-14 黄石金朝阳粉末材料有限责任公司 一种采用玄武岩纤维制备汽车刹车片的方法
CN107401567A (zh) * 2017-09-04 2017-11-28 厦门永煌兴刹车蹄片制造有限公司 一种刹车片及其制备方法
CN111594561A (zh) * 2020-04-23 2020-08-28 江苏铁科新材料股份有限公司 一种环保合成闸瓦材料及闸瓦制造方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101016925A (zh) * 2006-02-07 2007-08-15 铁道科学研究院金属及化学研究所 机车闸瓦及其制造工艺
CN101956775A (zh) * 2010-05-20 2011-01-26 湖南博云汽车制动材料有限公司 风力发电机用树脂基偏航刹车片及其制备方法
CN102900795A (zh) * 2012-09-18 2013-01-30 临安华龙摩擦材料有限公司 卷扬机刹车片及其制备方法
CN103059504A (zh) * 2011-10-24 2013-04-24 滁州格美特科技有限公司 一种增强耐磨汽车制动复合材料及其制备方法
JP2015165024A (ja) * 2010-08-09 2015-09-17 日立化成株式会社 摩擦材組成物、それを用いた摩擦材及び摩擦部材
CN105001471A (zh) * 2015-05-29 2015-10-28 河北辛集腾跃实业有限公司 一种高摩擦系数合成闸瓦及其生产方法
CN105114498A (zh) * 2015-08-06 2015-12-02 杭州科瑞特摩擦材料有限公司 聚对苯二甲酰对苯二胺复合纤维干式离合器面片及其制备方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101016925A (zh) * 2006-02-07 2007-08-15 铁道科学研究院金属及化学研究所 机车闸瓦及其制造工艺
CN101956775A (zh) * 2010-05-20 2011-01-26 湖南博云汽车制动材料有限公司 风力发电机用树脂基偏航刹车片及其制备方法
JP2015165024A (ja) * 2010-08-09 2015-09-17 日立化成株式会社 摩擦材組成物、それを用いた摩擦材及び摩擦部材
CN103059504A (zh) * 2011-10-24 2013-04-24 滁州格美特科技有限公司 一种增强耐磨汽车制动复合材料及其制备方法
CN102900795A (zh) * 2012-09-18 2013-01-30 临安华龙摩擦材料有限公司 卷扬机刹车片及其制备方法
CN105001471A (zh) * 2015-05-29 2015-10-28 河北辛集腾跃实业有限公司 一种高摩擦系数合成闸瓦及其生产方法
CN105114498A (zh) * 2015-08-06 2015-12-02 杭州科瑞特摩擦材料有限公司 聚对苯二甲酰对苯二胺复合纤维干式离合器面片及其制备方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106641033A (zh) * 2016-12-23 2017-05-10 北京天宜上佳新材料股份有限公司 一种摩擦材料，包含其的机车用闸瓦及制备方法
CN106641033B (zh) * 2016-12-23 2019-08-02 北京天宜上佳新材料股份有限公司 一种摩擦材料，包含其的机车用闸瓦及制备方法
CN106949179A (zh) * 2017-04-27 2017-07-14 黄石金朝阳粉末材料有限责任公司 一种采用玄武岩纤维制备汽车刹车片的方法
CN107401567A (zh) * 2017-09-04 2017-11-28 厦门永煌兴刹车蹄片制造有限公司 一种刹车片及其制备方法
CN111594561A (zh) * 2020-04-23 2020-08-28 江苏铁科新材料股份有限公司 一种环保合成闸瓦材料及闸瓦制造方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN106065912B (zh) 2019-04-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103410893B (zh) 一种城市轨道车辆用合成闸瓦及其制造方法
CN106065912A (zh) 合成闸瓦及其制备方法
CN103819765B (zh) 大轴重铁道货车闸瓦用摩擦材料及货车闸瓦的制备方法
CN102758870B (zh) 一种汽车用制动器摩擦衬片及其制备方法
CN106366366B (zh) 时速300km/h高速铁路制动用合成闸片
CN108839640A (zh) 一种高速动车组用研磨子及其制备方法
CN105020306B (zh) 一种闸瓦的生产方法
CN104151638B (zh) 一种常温压制大功率机车用合成闸瓦及其制备方法
CN104946200A (zh) 一种电动车/摩托车刹车片用无石棉摩擦材料及其制备方法
CN108916276A (zh) 一种摩擦材料、由其制成的制动闸片及制造该闸片的方法
CN102367536A (zh) 一种SiO2增强球墨铸铁基刹车盘的铸造方法
CN106238722B (zh) 一种具有高摩擦系数的制动闸片及其制备方法
CN108708922B (zh) 一种环保型高性能复合刹车片材料及制备方法
CN103059811B (zh) 摩擦粒子及摩擦材料与摩擦制品
CN108571545B (zh) 一种摩擦材料、由其制成的刹车片及制造该刹车片的方法
CN102643511B (zh) 一种合成闸瓦及其制备方法
CN109666454A (zh) 一种重型车用盘式刹车片摩擦材料及刹车片制备工艺
CN106402219A (zh) 铁路载重车用耐磨型闸瓦摩擦体及闸瓦
CN205260682U (zh) 合成闸瓦
CN102134397A (zh) 城轨车辆用合成闸瓦及其制造方法
US11396920B2 (en) Method for improving braking performance of microporous friction materials under wet conditions
CN102766436B (zh) 一种摩擦材料及其应用
KR100589634B1 (ko) 철도 차량용 고마찰 브레이크 슈와 그의 제조방법
CN112409750B (zh) 一种工程起重机电机刹车盘材料及制备方法
CN102691736A (zh) 环保型高耐磨无石棉刹车片及电磁热压工艺

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant