CN107477116B - 一种具有多孔结构的降噪摩擦体的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及制动闸片的摩擦体技术领域，具体涉及一种具有多孔结构的降噪摩擦体，包括：粉末冶金摩擦体本体(1)，内部成型有若干个孔径大于所述粉末冶金摩擦体本体(1)自身孔隙(3)的孔径的孔洞(4)，若干个所述孔洞(4)在所述粉末冶金摩擦体本体(1)内部不规则分布。本发明还提供了一种具有多孔结构的降噪摩擦块。还提供了一种降噪摩擦体的制备方法，包括以下步骤：将造孔剂与粉末冶金材料按照质量比为1:4‑1:3混合均匀后，在压力为5.0‑6.0MPa下压制成型，然后高温烧结后得到所述降噪摩擦体。本发明提供了一种在列车制动过程中降噪效果好的具有多孔结构的降噪摩擦体和降噪摩擦块及制备方法。

Description

一种具有多孔结构的降噪摩擦体的制备方法

技术领域

本发明涉及制动闸片的摩擦体技术领域，具体涉及一种具有多孔结构的降噪摩擦体和降噪摩擦块及制备方法。

背景技术

中国是世界上高速铁路发展最快，建设里程最长的国家。随着高铁事业的发展，对高速列车质量及舒适度提出了越来越高的要求。高速列车闸片普遍采用粉末冶金材料，高铁速度快、制动压力大，在制动过程中普遍存在很大的噪音。噪声污染，尤其是高铁制动过程中的噪音问题，一直是制动系统行业领域关注度较高且难解决的问题。

高铁的制动过程为复合制动，首先是再生制动(电动机反转变为发电机，从而将动车组的动能转变为电能，送给接触网，供相邻区间其他动车组使用)，然后是盘式制动(当动车组速度很低，即将停站时，再生制动的效果比较差，就会改为盘形制动，或者是在接触网故障停电，需要触发紧急制动时，就会使用盘形制动)。随着制动过程的进行，摩擦体温度的变化，与制动盘接触的摩擦体表面会出现局部凸起的“粘着”与“分离”，引起摩擦特性发生变化；随着高铁速度的升高，制动压力的增大，摩擦磨损磨耗的增加，摩擦副各组件间相对位置发生变化，出现振动，特别是在高速制动条件下，振动尤为剧烈，从而产生噪音。

为了解决上述技术问题，中国专利文献CN202418362U公开了一种静噪音抗震动的轿车刹车片，包括摩擦块、隔热层和蜂窝状基片，蜂窝状基片采用粉末冶金多孔材料制成。在该专利文献中由于将传统的钢板支架换成粉末冶金多孔材料制成的蜂窝状金属基片，因此有效地吸收了因摩擦而产生的噪音，并起到了减轻振动的目的。但是该专利文献中改变的是基片的材质，与刹车盘直接接触的摩擦块本身并没有发生任何改变，因此降噪效果有限，并不能满足高速行驶的列车的降噪需求。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术在列车运行速度较快，制动压力较大时，摩擦体降噪效果不理想的缺陷，从而提供一种在列车制动过程中降噪效果好的具有多孔结构的降噪摩擦体和降噪摩擦块及制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种具有多孔结构的降噪摩擦体，包括：

粉末冶金摩擦体本体，内部成型有若干个孔径大于所述粉末冶金摩擦体本体自身孔隙的孔径的孔洞，若干个所述孔洞在所述粉末冶金摩擦体本体内部不规则分布。

所述的具有多孔结构的降噪摩擦体，所述粉末冶金摩擦体本体自身孔隙的孔径为20-45μm，所述粉末冶金摩擦体本体的孔洞的孔径为60-120μ m。

本发明还提供了一种具有多孔结构的降噪摩擦块，包括所述的降噪摩擦体。

本发明还提供了一种具有多孔结构的降噪摩擦体的制备方法，包括以下步骤：

将造孔剂与粉末冶金材料按照质量比为1:4-1:3混合均匀后，在压力为 5.0-6.0MPa下压制成型，然后高温烧结后得到所述降噪摩擦体。

所述的具有多孔结构的降噪摩擦体的制备方法，所述造孔剂的粒度为 100-200目，颗粒大小为75-150μm。

所述的具有多孔结构的降噪摩擦体的制备方法，所述造孔剂为丙烯酸类树脂。

所述的具有多孔结构的降噪摩擦体的制备方法，所述造孔剂为聚甲基丙烯酸甲酯或甲基丙烯酸羟丙酯。

所述的具有多孔结构的降噪摩擦体的制备方法，所述高温烧结的温度为850-900℃，压力为1.0-1.5MPa。

所述的具有多孔结构的降噪摩擦体的制备方法，所述粉末冶金材料包括铜粉、石墨、碳化硅、氧化钼和锆英石。

所述的具有多孔结构的降噪摩擦体的制备方法，所述降噪摩擦体自身孔隙的孔径为20-45μm，所述降噪摩擦体的孔洞的孔径为60-120μm。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供的具有多孔结构的降噪摩擦体，粉末冶金摩擦体本体内部成型有若干个孔径大于所述粉末冶金摩擦体本体自身孔隙的孔径的孔洞。这样在列车制动时产生的噪音可以通过粉末冶金摩擦体本体的自身孔隙和成型的孔洞同时进行降噪，孔洞的孔径大于孔隙的孔径，对噪声产生的粘滞阻力较大，衰减作用较强，这样大部分噪声在经过孔洞的衰减后，剩余部分噪声可以通过摩擦体本体自身孔隙衰减，既保证了摩擦体的降噪效果，同时兼顾了摩擦体的使用强度，满足了实际需求。粉末冶金材料是一种内部均匀分布着细小的、相互贯通的微孔的降噪材料。粉末冶金材料衰减声能有两个原因，一是粘滞阻力耗能，当声波经过材料表面引起孔隙内部空气振动时，空气与固体经络间产生相对运动，由于空气的粘滞性产生相应的粘滞阻力，使振动空气动能不断转化为热能，从而使声波能量衰减。二是声波通过时发生空气绝热压缩升温，与粉末冶金材料的热交换和热传导也衰减声能。

2.本发明提供的具有多孔结构的降噪摩擦体，所述粉末冶金摩擦体本体自身孔隙的孔径为20-45μm，所述粉末冶金摩擦体本体的孔洞的孔径为 60-120μm。这是由于当粉末冶金摩擦体本体的孔洞的孔径小于60μm时容易形成闭环，降低材料的降噪效果；而当孔径大于120μm时，材料的强度降低，本发明制备的降噪摩擦体的孔洞的孔径为60-120μm，则同时兼顾了材料的降噪效果和使用强度。

3.本发明提供的具有多孔结构的降噪摩擦体的制备方法，包括以下步骤：将造孔剂与粉末冶金材料按照质量比为1:4-1:3混合均匀后，在压力为 5.0-6.0MPa下压制成型，然后高温烧结后得到所述降噪摩擦体。本发明通过控制造孔剂与粉末冶金材料的混合比例以及压制成型的压力，获得了孔洞孔径大于粉末冶金材料自身孔隙的摩擦体，制备方法简单，成本较低，同时满足了强度和降噪需求。

4.本发明提供的具有多孔结构的降噪摩擦体的制备方法，所述造孔剂的粒度为100-200目，颗粒大小为75-150μm。严格控制造孔剂的粒度和颗粒大小，从而制备了符合预期要求的孔径的摩擦体，保证了产品的质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的具有多孔结构的降噪摩擦块的示意图；

图2为实施例3制备的降噪摩擦体的表面形貌图。

附图标记说明：

1-粉末冶金摩擦体本体；2-钢背；3-自身孔隙；4-孔洞。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

如图1和2所示的具有多孔结构的降噪摩擦体的一种具体实施方式，包括粉末冶金摩擦体本体1，内部成型有若干个孔径大于所述粉末冶金摩擦体本体1自身孔隙3的孔径的孔洞4，若干个所述孔洞4在所述粉末冶金摩擦体本体1内部不规则分布。即粉末冶金摩擦体本体1自身孔隙3和成型的孔洞4相互包围分布。具体地，所述粉末冶金摩擦体本体1自身孔隙3 的孔径为20-45μm，所述粉末冶金摩擦体本体1的孔洞4的孔径为60-120 μm。

实施例2

一种具有多孔结构的降噪摩擦块，包括所述的降噪摩擦体和设置在降噪摩擦体下方的钢背2，降噪摩擦体和钢背2烧结在一起。

实施例3

一种具有多孔结构的降噪摩擦体的制备方法，包括以下步骤：

将粒度为100目，颗粒大小为150μm的聚甲基丙烯酸甲酯与由铜粉、石墨、碳化硅、氧化钼和锆英石组成的粉末冶金材料按照质量比为1:4在常温下混合180min，混合均匀后，在压力为5.0MPa下将混合物压制成型，然后在温度为900℃，压力为1.0MPa的条件下高温烧结，以除去聚甲基丙烯酸甲酯，形成孔洞，得到所述降噪摩擦体A。所述降噪摩擦体A自身孔隙的孔径为40-45μm，所述降噪摩擦体A的孔洞的孔径为100-120μm。

实施例4

一种具有多孔结构的降噪摩擦体的制备方法，包括以下步骤：

将粒度为200目，颗粒大小为75μm的甲基丙烯酸羟丙酯与由铜粉、石墨、碳化硅、氧化钼和锆英石组成的粉末冶金材料按照质量比为1:3在常温下混合100min，混合均匀后，在压力为6.0MPa下将混合物压制成型，然后在温度为850℃，压力为1.5MPa的条件下高温烧结，以除去甲基丙烯酸羟丙酯，形成孔洞，得到所述降噪摩擦体B。所述降噪摩擦体B自身孔隙的孔径为20-30μm，所述降噪摩擦体B的孔洞的孔径为60-80μm。

实施例5

一种具有多孔结构的降噪摩擦体的制备方法，包括以下步骤：

将粒度为150目，颗粒大小为120μm的聚甲基丙烯酸甲酯与由铜粉、石墨、碳化硅、氧化钼和锆英石组成的粉末冶金材料按照质量比为1:4在常温下混合140min，混合均匀后，在压力为5.5MPa下将混合物压制成型，然后在温度为880℃，压力为1.2MPa的条件下高温烧结，以除去聚甲基丙烯酸甲酯，得到所述降噪摩擦体C。所述降噪摩擦体C自身孔隙的孔径为30-40μm，形成孔洞，所述降噪摩擦体C的孔洞的孔径为80-100μm。

对比例1

一种降噪摩擦体的制备方法，包括以下步骤：

将由铜粉、石墨、碳化硅、氧化钼和锆英石组成的粉末冶金材料在常温下混合100min，混合均匀后，在压力为5.0MPa下将混合物压制成型，然后在温度为900℃，压力为1.0MPa的条件下高温烧结，得到所述降噪摩擦体D。所述降噪摩擦体D自身孔隙的孔径为40-45μm。

对比例2

一种具有多孔结构的降噪摩擦体的制备方法，包括以下步骤：

将粒度为100目，颗粒大小为150μm的聚甲基丙烯酸甲酯与由铜粉、石墨、碳化硅、氧化钼和锆英石组成的粉末冶金材料按照质量比为1:5在常温下混合180min，混合均匀后，在压力为10.0MPa下将混合物压制成型，然后在温度为900℃，压力为1.0MPa的条件下高温烧结，以除去聚甲基丙烯酸甲酯，形成孔洞，得到所述降噪摩擦体E。所述降噪摩擦体E自身孔隙的孔径为40-45μm，所述降噪摩擦体E的孔洞的孔径为50-55μm。

效果验证

1.用扫描电子显微镜对实施例3制备的降噪摩擦体的表面形貌进行扫描，结果如图2所示。

从图2可以看出，采用本发明的方法制备的降噪摩擦体的孔洞的孔径明显大于粉末冶金材料自身的孔径，且孔洞的分布相对均匀，进一步保证了降噪效果。

2.用积分声级计读取实施例3-5和对比例1-2制备的降噪摩擦体A-E在列车制动过程中的等效声级L_eq[dB]，结果如下表1所示。

表1

	降噪摩擦体A	降噪摩擦体B	降噪摩擦体C	降噪摩擦体D	降噪摩擦体E
						等效声级	50	55	60	90	85

从上表可以看出，采用本发明的方法制备的降噪摩擦体在列车制动过程中的等效声级明显低于对比例1-2制备的降噪摩擦体，说明本发明制备的降噪摩擦体在列车制动过程中的降噪效果优异。

3.用万能试验机对摩擦体A-E的剪切强度进行检测，结果见表2：

表2

从表2中可以看出，实施例3-5制备的摩擦体内部虽然形成了若干个孔洞，但其剪切强度和对比例1-2制备的摩擦体的剪切强度基本相同，说明孔洞的增加并没有影响摩擦体本身的机械强度。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (5)

1.一种具有多孔结构的降噪摩擦体的制备方法，包括以下步骤：

将造孔剂与粉末冶金材料按照质量比为1:4-1:3混合均匀后，在压力为5.0-6.0MPa下压制成型，然后高温烧结后得到所述降噪摩擦体；所述降噪摩擦体内部成型有若干个孔径大于所述降噪摩擦体自身孔隙(3)的孔径的孔洞(4)，若干个所述孔洞(4)在所述降噪摩擦体(1)内部不规则分布；所述降噪摩擦体自身孔隙的孔径为20-45μm，所述降噪摩擦体的孔洞的孔径为60-120μm；

所述造孔剂的粒度为100-200目，颗粒大小为75-150μm。

2.根据权利要求1所述的具有多孔结构的降噪摩擦体的制备方法，其特征在于，所述造孔剂为丙烯酸类树脂。

3.根据权利要求2所述的具有多孔结构的降噪摩擦体的制备方法，其特征在于，所述造孔剂为聚甲基丙烯酸甲酯或甲基丙烯酸羟丙酯。

4.根据权利要求1-3任一项所述的具有多孔结构的降噪摩擦体的制备方法，其特征在于，所述高温烧结的温度为850-900℃，压力为1.0-1.5MPa。

5.根据权利要求1-3任一项所述的具有多孔结构的降噪摩擦体的制备方法，其特征在于，所述粉末冶金材料包括铜粉、石墨、碳化硅、氧化钼和锆英石。

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