CN111779781A - 一种闸片及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种闸片及其制作方法，涉及列车制动技术领域，以解决闸片在重载机车运行制动过程中经常出现掉边、掉角、掉块、金属镶嵌、磨耗量异常等问题。所述闸片包括钢背和摩擦体，钢背和摩擦体为一体式结构。摩擦体包括基体组元、润滑组元和摩擦组元。钢背上开设有与摩擦体形状匹配的凹槽。所述包括上述技术方案所提的闸片。本发明提供的一种闸片及其制作方法用于提升闸片的寿命。
Description
技术领域
本发明涉及列车制动技术领域，尤其涉及一种闸片及其制作方法。
背景技术
重载铁路运输是提高铁路货运能力的有效途径，也是当今世界铁路货车技术的主要发展方向。
现有的重载机车制动系统使用的仍然是动车组列车所使用的粉末冶金闸片结构及相关材料配比。但由于重载机车的轴重和载重都比动车组列车要大得多，且重载机车运行速度与动车组列车运行速度差异较大，导致了粉末冶金闸片在重载机车运行制动过程中经常出现掉边、掉角、掉块、金属镶嵌、磨耗量异常等各种问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种闸片及其制作方法，用于解决传统粉末冶金闸片应用于重载机车中出现的掉边、掉角、掉块、金属镶嵌、磨耗量异常等问题。
为了实现上述目的，本发明提供一种闸片。该闸片包括钢背以及多个摩擦体，钢背和摩擦体为一体式结构。
每个摩擦体包括基体组元、润滑组元和摩擦组元。
钢背上开设有多个与摩擦体形状匹配的凹槽。
与现有技术相比，本发明提供的闸片通过将摩擦体按照材料对于产品摩擦系数的影响分为基体组元、润滑组元和摩擦组元。基体组元用于增加闸片的强度，由于刹车时对摩擦材料的冲击大，因此需要较高强度的摩擦料基体。润滑组元用于在大压力，在大轴重的条件下，减少对制动盘的伤害。摩擦组元用于提高材料的抗黏结性。通过基体组元，润滑组元以及摩擦组元的相互配合，使得本发明的闸片摩擦体使用寿命相较于传统闸片由显著提升。鉴于闸片大都采用浮动结构，即摩擦体组件与钢背之间使用蝶形弹片或支撑定位座进行连接。在制动时，摩擦体很有可能就随着车轮转动直接带掉或者掉块。本发明提供的闸片中，钢背上开设有多个与摩擦体形状匹配的凹槽，便于放置摩擦体，使得在闸片总厚度不变的情况下，摩擦体厚度大于传统列车组闸片的摩擦体厚度，从而提高本发明闸片的使用寿命。并且，钢背和摩擦体采用一体式结构设计，可以有效防止摩擦体在制动过程中出现的掉落或者掉块的现象，增加了闸片的使用寿命。同时，钢背和摩擦体一体式结构的设计节省了大量制造成本及制造时间，简化了安装工艺。
本发明还提供一种闸片的制作方法，应用于上述闸片，闸片的制作方法包括：
提供钢背；钢背上开设有多个与摩擦体形状匹配的凹槽。
将摩擦体的基本组元、润滑组元、摩擦组元以及钢背粘结材料分别进行混料作业，得到第一摩擦体和第一钢背粘结材料。
将第一摩擦体与第一钢背粘结材料进行压制作业，得到摩擦体组件；压制压力为8MPa～15MPa，压制时间15s～60s。
将摩擦体组件置于钢背上开设有与摩擦体形状匹配的凹槽内，获得烧结预制体。
对烧结预制体进行烧结作业，得到第一闸片。
对第一闸片进行磨平面作业，得到闸片。
与现有技术相比，本发明提供的闸片的制作方法的有益效果与上述技术方案闸片的有益效果相同，此处不做赘述。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例中闸片钢背的主视图；
图2为本发明实施例中闸片钢背的A-A剖面示意图；
图3为本发明实施例中闸片的主视图；
图4为本发明实施例中闸片的A-A剖面示意图；
图5为本发明实施例中闸片的立体图；
图6为本发明实施例中闸片制作方法的流程示意图一；
图7为本发明实施例中闸片制作方法的流程示意图二；
图8为本发明实施例中闸片制作方法的流程示意图三。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。“若干”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
铁路运输尤其是重载铁路运输因其运能大、效率高、运输成本低而受到世界各国铁路部门的广泛重视，在世界范围内迅速发展。据统计，对于煤炭等大宗货物的运输，与公路相比，重载铁路运输的成本约为其1/4-1/3，能耗约为其1/14吨，公里事故损失额约为其1/73。重载铁路运输是全球公认的最具可持续发展的交通运输方式及铁路货运发展的主流方向。
目前我国并没有一款针对重载交流传动机车制动系统所设计的闸片，大都采用动车组所使用的粉末冶金闸片结构及相关材料配比。与动车组列车工况相比，重载列车时速较动车组列车低，动车组列车最高时速可达到400km/h，而重载列车最高时速为160km/h。重载列车的轴重与载重都比动车组列车要大的多。一般动车组列车轴重最大为17t，最大载重为68t，而重载列车最大轴重为27t，最大载重为200t。
随着重载交流传动机车的轴重及牵引力越来越大，且重载交流传动机车运行速度与动车组列车运行速度差异较大，导致了动车组粉末冶金闸片在重载交流传动机车运行制动过程中出现了掉边、掉角、掉块、金属镶嵌、磨耗量异常等各种质量问题。因此，市场上急需一种针对重载交流传动机车制动工况而研发的闸片.可以在大轴重、大压力、大直径制动工况上使用。
为了克服上述缺陷，本发明实施例提供了一种闸片。如图1-图5所示，该闸片包括钢背1和多个摩擦体5，钢背1和摩擦体5为一体式结构。这里的一体式结构可以是钢背1和摩擦体5是一体烧结成型的结构，也可以是其他满足本发明实施例要求的一体式结构，在此不作限定。
在实际应用中，如图1-图5所示，动车组列车时速可以达到400km/h，因此，在列车制动过程中将会产生非常大的热量，如果将摩擦体5与钢背1进行硬性连接，将导致闸片出现大面积金属镶嵌现象。所以动车组列车闸片大都采用浮动式结构，即摩擦体5与钢背1之间使用蝶形弹片或支撑定位座进行连接。此类连接方法可在制动过程中使摩擦体5产生小范围的浮动，便于闸片费屑及热量的排出，减少金属镶嵌现象的产生。而重载列车最高时速仅为160km/h，由于时速的降低，费屑及热量的产生量会相应减少，因此重载列车闸片并不需要采用目前闸片常用的摩擦体5与钢背1相分离的浮动式结构。在重载列车中使用摩擦体5与钢背1一体式结构非但不会对闸片的制动效果产生任何影响，还可以节省大量的制造成本、制造时间，克服传统闸片钢背和摩擦体5采用浮动式结构连接，在制动时造成摩擦体5掉块、甚至脱落的问题。且现有的动车组列车燕尾型闸片均采用分体式结构，即分为左右两片，成对安装的方式。分体式结构在日常安装过程中很容易出现左右两片闸片对齐出现偏差，从而导致的安装困难的情况。而本发明实施例的闸片使用一体式结构，安装相较于传统的动车组列车燕尾型闸片更加简单，节省安装时间。
如图1和图2所示，在该钢背1上开设有多个与摩擦体5形状匹配的凹槽2，以便于放置摩擦体5。摩擦体5的个数可以为两个，也可以为3个等。相应的，钢背1上开设的与摩擦体5形状匹配的凹槽2也对应的为2个或者3个等。例如：摩擦体5为2个时，钢背1上开设有2个与摩擦体5形状匹配的凹槽2。当摩擦体5为3个时，钢背1上开设有3个与摩擦体5形状匹配的凹槽2。由于在钢背1上还开设有与摩擦体5形状匹配的凹槽2，所以在闸片的总体厚度不变的情况下，摩擦体5厚度会增加，相较于传统闸片的摩擦体5厚度可以增加5 mm～10mm。例如：本发明实施例的闸片相较于传统闸片的摩擦体5厚度增加5 mm，本发明实施例的闸片相较于传统闸片的摩擦体5厚度增加7mm，本发明实施例的闸片相较于传统闸片的摩擦体5厚度增加10mm等。由上可知，通过钢背1和摩擦体5的一体式结构以及钢背1上开设的与摩擦体5形状匹配的凹槽2，增加了摩擦体5的厚度，提高了闸片的使用寿命。
在一种可选方式中，如图1和图2所示，上述凹槽2与凹槽2之间设置有 10mm～15mm的间距，相邻凹槽2与凹槽2之间的间距可以为10mm、11mm、 12mm、12mm、14mm、15mm等。该凹槽2可以为2个、3个等多个。例如：当凹槽2为2个时，相邻的凹槽2与凹槽2之间设置有10mm的间距。当凹槽2 为3个时，相邻的凹槽2与凹槽2之间设置有10mm的间距。当凹槽2为5个时，相邻的凹槽2与凹槽2之间设置有10mm的间距等。通过凹槽2间间距的设置，使得闸片在制动过程中排出多余费屑，以避免产生金属镶嵌的现象。
如图3所示，闸片钢背1的正面形状根据实际车轮的半径跟形状设计，可以设计为扇形，也可以是平行四边形等。闸片摩擦体5的形状可以设计为三角形形状，三个角分别倒相同半径的圆角，也可以是其他的形状。
在一种可选方式中，如图2和图4所示，钢背1的背面设有一凸起3，该凸起3顶端开设有一凹槽4。根据燕尾型闸片的安装方式及相关标准要求在闸片钢背1水平中心线位置设计一横截面积为燕尾型的凸起3，用于将闸片安装在重载列车的闸片托上。该凸起3与钢背1背面角度根据燕尾型闸片标准设计，凸起3 四周倒圆角。同时，为了减轻闸片重量并节省钢背1生产成本，在钢背1背面凸起3的顶端开有一凹槽4，该凹槽4的形状可以与钢背1背面凸起3的形状相同，也可以是其他形状。凹槽4四周倒角。倒角的目的是去除毛刺，使成品更美观，减少应力集中，加强零件的强度，使其装配容易。
由于重载列车的制动工况轴重大，最大可达到27t，每个制动盘分摊的载荷13.5t，制动压力大，双侧压力60kN，制动盘直径1250mm，制动时线速度大，对闸片的冲击较大，因此需要提高闸片的摩擦体材料基体组元的强度。并且重载列车没有电制动，为减少检修次数和机车行车安全需要提高闸片摩擦体的使用寿命。
为了克服上述问题，本发明实施例的闸片对摩擦体材料进行调整。按照材料对于该摩擦体摩擦系数的影响分为基体组元、润滑组元和摩擦组元。
在一种可选方式中，上述基体组元包括纳米铜粉、铜镍合金、粒径为 4μm～8μm的铁粉、钼铁合金和碳含量为8％～12％的高碳锰铁。润滑组元包括二硫化钨、鳞片石墨和煅烧石油焦。摩擦组元包括氧化铝、莫来石和锆英砂。该 4μm～8μm的铁粉的粒径可以为4μm，也可以为5μm，6μm，7μm或8μm等。碳含量为8％～12％的高碳锰铁的碳含量可以为8％，9％，10％，11％或12％等。
其中，以质量百分比计，纳米铜粉的质量百分数为30％-40％、铜镍合金的质量百分数为10％-20％，粒径为4μm～8μm的铁粉的质量百分数为15％-20％，钼铁合金粉的质量百分数为2％-5％、碳含量为8％～12％的高碳锰铁的质量百分数为2％-5％；二硫化钨的质量百分数为3％-5％，鳞片石墨的质量百分数为5％-8％，煅烧石油焦的质量百分数为2％-4％；氧化铝的质量百分数为2％-4％，莫来石的质量百分数为2％-3％，锆英砂的质量百分数为1％-2％。
在实际应用中，由于重载列车用闸片的工况特点是轴重大，没有电制动，刹车时对摩擦体的冲击大，因此要求与传统配方相比摩擦料基体要有较高的强度。本发明实施例的闸片的摩擦体选择纳米铜粉为基体，且添加活化烧结的辅料铜镍合金(Ni含量为25％)，使得基体组元与其他金属粉末和其他组元融合性较高，在较低的烧结温度下可以获得较高强度的摩擦材料。本发明实施例的闸片的摩擦体中添加润滑性能好的润滑组元为适应大轴重大压力大半经的制动环境，且不对制动盘产生伤，保证闸片自身的寿命。并且在摩擦体材料中添加硬度比较高的摩擦组元，提高了摩擦体材料的抗黏结性。通过对上述摩擦体材料的改进，降低摩擦体的磨耗，提高闸片摩擦体的使用寿命。
在一种可选方式中，该闸片还包括钢背粘结材料。钢背粘结材料包括纳米铜粉、粒径为4μm～8μm的铁粉和锡粉。该4μm～8μm的铁粉的粒径可以为4μm，也可以为5μm，6μm，7μm或8μm等。其中，以质量百分比计，上述纳米铜粉的质量百分数为50％-60％，粒径为4μm～8μm的铁粉的质量百分数为30％-40％，锡粉的质量百分数为5％-10％。
本发明实施例还提供闸片的制作方法，应用于上述闸片。如图6所示，该闸片的制作方法包括：
步骤100：将摩擦体的润滑组元、摩擦组元所含的材料进行烘料作业。烘料温度80℃～120℃，烘料时间60min～120min。通过将摩擦组元和润滑组元中所有材料分别放入烘箱中进行烘料作业，可以将物料中的水分、油脂等挥发类杂质去掉，提高烧结时的致密性。
步骤200：提供钢背。钢背上开设有与摩擦体形状匹配的凹槽。
步骤300：将摩擦体的基本组元、润滑组元、摩擦组元以及钢背粘结材料分别进行混料作业，得到第一摩擦体和第一钢背粘结材料。混料设备可以包括V 型混料机、螺带式双混机、双轴混料机、高速混料机等。
在实际应用中，上述混料作业可以包括：将烘料后的润滑组元所含的材料放入V型混料机中进行预混料作业，混料时间为60min～120min。将基体组元中所含的材料放入螺带式双混机中进行预混料作业，混料时间120min～240min。将烘料后的摩擦组元所含的材料放入双轴混料机中进行预混料作业，混料时间 120min～180min。将预混料完毕的基本组元、润滑组元、摩擦组元的物料全部放入高速混料机中，使用自动加注设备向高速混料机中加入上述物料总重量 5％～10％的航空煤油，进行混料作业，混料时间120min～240min，得到第一摩擦体。将钢背粘结材料中所有物料放置进V型混料机中进行混料作业，混料时间60min～180min，得到第一钢背粘结材料。通过将摩擦体的各种物料按照组元划分，进行预混料，可以有效提高混料的均匀性，减少后续混料时间，避免因混料时间过长导致的物料磨损和颗粒损失现象，提高摩擦体的强度。
步骤400：将第一摩擦体与第一钢背粘结材料进行压制作业，得到摩擦体组件。压制作业使用的设备可以为四柱液压机。
例如，当使用四柱液压机进行压制时，该压制作业可以为将得到的第一摩擦体放入自动称量送料系统物料仓内，设置称量物料重量。将得到的第一钢背粘结材料称量一块摩擦体所需规定重量后，放入四柱液压机送料盒钢背粘结材料储存腔内。应理解，第一钢背粘结材料称量的重量以保证压坯密度在4.8 g/cm3～5.0g/cm3为参考。送料盒由两个物料储存腔构成，前方储存腔储存第一钢背粘结材料，后方储存腔存放第一摩擦体，送料盒初始位置位于模具模腔后方。使用自动称量送料系统将称量后的第一摩擦体材料倒入送料盒的摩擦体物料储存腔内，下压开关，压机下模头上升至与液压机工作平台平齐。送料盒向前方运动，待送料盒钢背摩擦体物料储存腔运动至与下模头处于同一竖直中心线时，下模头下降至设定高度。开启物料储存腔下料开关，摩擦体物料进入模具模腔内。送料盒向后方运动，待钢背粘结材料储存腔与模具模腔处于同一竖直中心线时，开启钢背粘结材料储存腔下料开关，第一钢背粘结材料落入模具模腔内。进行压制作业，压制压力8MPa～15MPa,压制时间15s～60s。压制完毕后，即可得到摩擦体组件。
本发明实施例的闸片制作方法的压制工序创新的使用了将摩擦体材料与钢背粘结材料一体压制的方法，大大提高压制工序的工作时间，节省人工成本。
步骤500：将摩擦体组件置于钢背上开设有与摩擦体形状匹配的凹槽内，获得烧结预制体。该烧结预制体可以置于加压烧结工装内。
在实际应用中，获得烧结预制体的过程包括：将钢背放入加压烧结工的装燕尾槽凹槽内。该加压烧结工装根据重载列车钢背燕尾槽尺寸及钢背整体尺寸设计而成，以保证闸片产品在烧结过程中压力正常。将摩擦体组件放入钢背上开设有与摩擦体形状匹配的凹槽内，使用扭矩扳手将加压烧结工装上紧，获得烧结预制体。其中，使用扭矩扳手上紧加压烧结工装所需扭矩值为100N·m ～300N·m。
步骤600：对烧结预制体进行烧结作业，得到第一闸片。其中，烧结设备可以为链式烧结炉。
在实际应用中，当烧结设备为链式烧结炉时，得到第一闸片的过程可以包括：将加压烧结工装中各段烧结温度、烧结时间输入链式烧结炉控制面板中，以保证最终烧结温度985℃、烧结时间80min。将加压烧结工装放置于链式烧结炉传送带上。向链式烧结炉各通道内通入氢气与氮气混合气体，开启烧结系统开关，进行加压烧结作业，烧结压力范围为6Mpa～7Mpa。得到第一闸片。其中，氢气与氮气比例可以为3：2。
本发明实施例的闸片制作方法采用加压烧结的方式，提高了摩擦体的致密性，可以获得产品相关标准所要求的机械物理性能并具有较高的机械强度，避免了因机械强度过低导致的掉渣、掉块、脱落等现象，提高了闸片使用寿命。使用链式烧结炉可提高产品产出率及产品质量。为节省成本，降低使用纯氢易燃易爆的风险，使用氨分解气体作为保护气体。
步骤700：对第一闸片进行磨平面作业，得到闸片。
与现有技术相比，本发明实施例提供的闸片的制作方法的有益效果与上述实施例中提供的闸片的有益效果相同，在此不做赘述。
作为一种可能的实现方式，如图6所示，对烧结预制体进行烧结作业，得到第一闸片包括：
步骤6001：在加压条件下，将烧结预制体在混合气氛内进行烧结，获得第一闸片。烧结压力范围为6Mpa～7Mpa，其中，烧结压力可以为6Mpa、可以为 6.5Mpa、也可以为7Mpa等。混合气氛为氢气与氮气流量比例为(2～4)：(1～3) 的混合气体。其中，氢气与氮气流量比例可以为2：1，氢气与氮气流量比例可以为3：2，氢气与氮气流量比例也可以为4：3等。
作为一种可能的实现方式，如图7所示，对第一闸片进行磨平面作业，得到闸片包括；
步骤7001：对第一闸片进行磨平面作业，得到磨平面的闸片；
步骤7002：对磨平面的闸片进行打标、组装，得到闸片。
具体的，在烧结作业完成后，为了保证产品厚度、孔隙率及产品平面度，需要对产品进行磨平面作业，磨平面作业完毕后进行打标、组装即可得到闸片。
作为一种可能的实现方式，如图8所示，将摩擦体的基本组元、润滑组元、摩擦组元所含的材料以及钢背粘结材料所含的材料分别进行混料作业，得到第一摩擦体和第一钢背粘结材料包括：
步骤3001：将基体组元组元包括的纳米铜粉、铜镍合金、粒径为4μm～8μm 的铁粉、钼铁合金粉和碳含量为8％～12％的高碳锰铁进行预混料处理，得到第一预混物料，第一预混料处理的时间为120min～240min。
步骤3002：对润滑组元包括的二硫化钨、鳞片石墨和煅烧石油焦进行第二预混料处理，得到第二预混物料，第二预混料处理的时间为60min～120min。
步骤3003：对摩擦组元组元包括的氧化铝、莫来石和锆英砂进行第三预混料处理，得到第三预混物料，第三预混料处理的时间为120min～180min。
步骤3004：将第一预混物料、第二预混物料、第三预混物料与航空煤油一起进行第四预混料处理，得到第一摩擦体，第四预混料处理时间为120min ～240min；航空煤油的加入量为第一预混物料，第二预混物料和第三预混物料总重量5％-10％。
步骤3005：对纳米铜粉、超细铁粉和锡粉进行第五预混料处理，得到第一钢背粘结材料；第五预混料处理的时间为60min～180min。
下面结合实施例具体说明本发明提供的闸片及其制作方法，以下实施例仅仅是对本发明的解释，而不是限定。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有付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。
实施例一
本实施例提供一种闸片，摩擦体的数量为9个，相应的，钢背上的摩擦体形状的凹槽数量为9个。其中摩擦体和钢背粘结材料分别由以下组分制作而成。以质量百分比计，该摩擦体由以下组分制作而成：35％的纳米铜粉、20％的铜镍合金、17％的铁粉、3％钼铁合金、3％的高碳锰铁组成的基体组元，3％的二硫化钨、 8％的鳞片石墨、4％的煅烧石油焦组成的润滑组元，3％的氧化铝、2％的莫来石、2％的锆英砂组成的摩擦组元。其中，铁粉的粒径为4μm。高碳锰铁的碳含量为 8％。
以质量百分比计，该钢背粘结材料由以下组分制作而成：60％的纳米铜粉、 35％的铁粉和5％的锡粉。其中，铁粉的粒径为4μm。
本发明实施例提供的闸片制作方法包括以下步骤：
步骤1：将摩擦体的润滑组元、摩擦组元所含的材料放入烘箱中进行烘料作业。烘料温度120℃，烘料时间120min。
步骤2：提供钢背。钢背上开设有与摩擦体形状匹配的凹槽。
步骤3：将烘料完毕后的润滑组元放入V型混料机中进行预混料作业，混料时间60min。将基体组元所含的材料放入螺带式双混机中进行预混料作业，混料时间120min。将烘料后的摩擦组元所含的材料放入双轴混料机中进行预混料作业，混料时间120min。将预混料完毕的基本组元、润滑组元、摩擦组元的物料全部放入高速混料机中，使用自动加注设备向高速混料机中加入上述物料总重量5％的航空煤油，进行混料作业，混料时间120min，得到第一摩擦体。将钢背粘结材料中所有物料放置进V型混料机中进行混料作业，混料时间180min，得到第一钢背粘结材料。
步骤4：使用自动压制系统将得到的第一摩擦体与第一钢背粘结材料进行压制作业称料压制作业，保证压制压力15MPa,压制时间30s，压坯密度在4.8g/cm3，得到摩擦体组件。
步骤5：将钢背放入加压烧结工的装燕尾槽凹槽内，将摩擦体组件置于钢背上开设有与摩擦体形状匹配的凹槽内，使用扭矩扳手将加压烧结工装上紧，获得烧结预制体。其中所需扭矩值为150N·m。
步骤6：在6Mpa压力条件下，将烧结预制体在混合气氛内进行烧结。保证最终烧结温度985℃、烧结时间80min，获得第一闸片。其中，混合气氛为氢气与氮气的混合气体。氢气与氮气流量比例为3：2。
步骤7：对第一闸片进行磨平面作业，得到磨平面的闸片。对磨平面的闸片进行打标、组装，得到闸片。
实施例二
本实施例提供一种闸片，摩擦体的数量为15个，相应的，钢背上的摩擦体形状的凹槽数量为15个。其中摩擦体和钢背粘结材料分别由以下组分制作而成。以质量百分比计，该摩擦体由以下组分制作而成：40％的纳米铜粉、15％的铜镍合金、18％的铁粉、4％钼铁合金、4％的高碳锰铁组成的基体组元，4％的二硫化钨、 6％的鳞片石墨、4％的煅烧石油焦组成的润滑组元，2％的氧化铝、2％的莫来石、 1％的锆英砂组成的摩擦组元。其中，铁粉的粒径为5μm。高碳锰铁的碳含量为 10％。
以质量百分比计，该钢背粘结材料由以下组分制作而成：60％的纳米铜粉、 30％的铁粉和10％的锡粉。其中，铁粉的粒径为5μm。
本发明实施例提供的闸片制作方法包括以下步骤：
步骤1：将摩擦体的润滑组元、摩擦组元所含的材料放入烘箱中进行烘料作业。烘料温度80℃，烘料时间60min。
步骤2：提供钢背。钢背上开设有与摩擦体形状匹配的凹槽。
步骤3：将烘料完毕后的润滑组元放入V型混料机中进行预混料作业，混料时间120min。将基体组元所含的材料放入螺带式双混机中进行预混料作业，混料时间240min。将烘料后的摩擦组元所含的材料放入双轴混料机中进行预混料作业，混料时间180min。将预混料完毕的基本组元、润滑组元、摩擦组元的物料全部放入高速混料机中，使用自动加注设备向高速混料机中加入上述物料总重量8％的航空煤油，进行混料作业，混料时间240min，得到第一摩擦体。将钢背粘结材料中所有物料放置进V型混料机中进行混料作业，混料时间60min，得到第一钢背粘结材料。
步骤4：使用自动压制系统将得到的第一摩擦体与第一钢背粘结材料进行压制作业称料压制作业，保证压制压力8MPa,压制时间15s，压坯密度在5.0g/cm3，得到摩擦体组件。
步骤5：将钢背放入加压烧结工的装燕尾槽凹槽内，将摩擦体组件置于钢背上开设有与摩擦体形状匹配的凹槽内，使用扭矩扳手将加压烧结工装上紧，获得烧结预制体。其中所需扭矩值为100N·m。
步骤6：在6.5Mpa压力条件下，将烧结预制体在混合气氛内进行烧结。保证最终烧结温度985℃、烧结时间80min，获得第一闸片。其中，混合气氛为氢气与氮气的混合气体。氢气与氮气流量比例为2：1。
步骤7：对第一闸片进行磨平面作业，得到磨平面的闸片。对磨平面的闸片进行打标、组装，得到闸片。
实施例三
本实施例提供一种闸片，摩擦体的数量为19个，相应的，钢背上的摩擦体形状的凹槽数量为19个。其中摩擦体和钢背粘结材料分别由以下组分制作而成。以质量百分比计，该摩擦体由以下组分制作而成：30％的纳米铜粉、20％的铜镍合金、20％的铁粉、5％钼铁合金、5％的高碳锰铁组成的基体组元，5％的二硫化钨、 5％的鳞片石墨、2％的煅烧石油焦组成的润滑组元，4％的氧化铝、3％的莫来石、 1％的锆英砂组成的摩擦组元。其中，铁粉的粒径为8μm。高碳锰铁的碳含量为 12％。
以质量百分比计，该钢背粘结材料由以下组分制作而成：50％的纳米铜粉、 40％的铁粉和10％的锡粉。其中，铁粉的粒径为8μm。
本发明实施例提供的闸片制作方法包括以下步骤：
步骤1：将摩擦体的润滑组元、摩擦组元所含的材料放入烘箱中进行烘料作业。烘料温度100℃，烘料时间80min。
步骤2：提供钢背。钢背上开设有与摩擦体形状匹配的凹槽。
步骤3：将烘料完毕后的润滑组元放入V型混料机中进行预混料作业，混料时间80min。将基体组元所含的材料放入螺带式双混机中进行预混料作业，混料时间150min。将烘料后的摩擦组元所含的材料放入双轴混料机中进行预混料作业，混料时间150min。将预混料完毕的基本组元、润滑组元、摩擦组元的物料全部放入高速混料机中，使用自动加注设备向高速混料机中加入上述物料总重量10％的航空煤油，进行混料作业，混料时间150min，得到第一摩擦体。将钢背粘结材料中所有物料放置进V型混料机中进行混料作业，混料时间150min，得到第一钢背粘结材料。
步骤4：使用自动压制系统将得到的第一摩擦体与第一钢背粘结材料进行压制作业称料压制作业，保证压制压力10MPa,压制时间60s，压坯密度在4.9g/cm3，得到摩擦体组件。
步骤5：将钢背放入加压烧结工的装燕尾槽凹槽内，将摩擦体组件置于钢背上开设有与摩擦体形状匹配的凹槽内，使用扭矩扳手将加压烧结工装上紧，获得烧结预制体。其中所需扭矩值为300N·m。
步骤6：在7Mpa压力条件下，将烧结预制体在混合气氛内进行烧结。保证最终烧结温度985℃、烧结时间80min，获得第一闸片。其中，混合气氛为氢气与氮气的混合气体。氢气与氮气流量比例为4：3。
步骤7：对第一闸片进行磨平面作业，得到磨平面的闸片。对磨平面的闸片进行打标、组装，得到闸片。
实施例四
本实施例提供一种闸片，摩擦体的数量为17个，相应的，钢背上的摩擦体形状的凹槽数量为17个。其中摩擦体和钢背粘结材料分别由以下组分制作而成。以质量百分比计，该摩擦体由以下组分制作而成：40％的纳米铜粉、20％的铜镍合金、15％的铁粉、2％钼铁合金、2％的高碳锰铁组成的基体组元，3％的二硫化钨、 8％的鳞片石墨、3％的煅烧石油焦组成的润滑组元，2％的氧化铝、3％的莫来石、 2％的锆英砂组成的摩擦组元。其中，铁粉的粒径为6μm。高碳锰铁的碳含量为11％。
以质量百分比计，该钢背粘结材料由以下组分制作而成：52％的纳米铜粉、 40％的铁粉和8％的锡粉。其中，铁粉的粒径为6μm。
本发明实施例提供的闸片制作方法包括以下步骤：
步骤1：将摩擦体的润滑组元、摩擦组元所含的材料放入烘箱中进行烘料作业。烘料温度80℃，烘料时间60min。
步骤2：提供钢背。钢背上开设有与摩擦体形状匹配的凹槽。
步骤3：将烘料完毕后的润滑组元放入V型混料机中进行预混料作业，混料时间120min。将基体组元所含的材料放入螺带式双混机中进行预混料作业，混料时间240min。将烘料后的摩擦组元所含的材料放入双轴混料机中进行预混料作业，混料时间180min。将预混料完毕的基本组元、润滑组元、摩擦组元的物料全部放入高速混料机中，使用自动加注设备向高速混料机中加入上述物料总重量8％的航空煤油，进行混料作业，混料时间240min，得到第一摩擦体。将钢背粘结材料中所有物料放置进V型混料机中进行混料作业，混料时间60min，得到第一钢背粘结材料。
步骤4：使用自动压制系统将得到的第一摩擦体与第一钢背粘结材料进行压制作业称料压制作业，保证压制压力8MPa,压制时间15s，压坯密度在5.0g/cm3，得到摩擦体组件。
步骤5：将钢背放入加压烧结工的装燕尾槽凹槽内，将摩擦体组件置于钢背上开设有与摩擦体形状匹配的凹槽内，使用扭矩扳手将加压烧结工装上紧，获得烧结预制体。其中所需扭矩值为100N·m。
步骤6：在6.7Mpa压力条件下，将烧结预制体在混合气氛内进行烧结。保证最终烧结温度985℃、烧结时间80min，获得第一闸片。其中，混合气氛为氢气与氮气的混合气体。氢气与氮气流量比例为2：1。
步骤7：对第一闸片进行磨平面作业，得到磨平面的闸片。对磨平面的闸片进行打标、组装，得到闸片。
下面对上述实施例1至4中制得的闸片的物理性能、摩擦性能及磨耗量进行测试。
选用上述实施例一至四中制得的闸片和现有的闸片作为对比试验，以闸片相关标准要求为参考，按照闸片相关标准中提及的检测方法对上述实施例一至四中制得的闸片的性能和现有的闸片的性能进行检测，得到表1中的数据。
表1本发明实施例的闸片与现有闸片的性能对比表
由表1可见，本发明实施例中的闸片的磨损率远低于现有闸片磨损率，使得本发明实施例的闸片制作方法制得的闸片的寿命相较于传统闸片将提高一倍以上。因此，本发明实施例的闸片拥有非常广阔的市场应用前景。
在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种闸片，其特征在于，包括钢背多个摩擦体；所述钢背和所述摩擦体为一体式结构；每个所述摩擦体包括基体组元、润滑组元和摩擦组元；
所述钢背上开设有多个与所述摩擦体形状匹配的凹槽，每个所述摩擦体设在相应所述凹槽内，每个所述摩擦体的部分区域伸出相应所述凹槽。
2.根据权利要求1所述的闸片，其特征在于，所述基体组元包括纳米铜粉、铜镍合金、粒径为4μm～8μm的铁粉、钼铁合金和碳含量为8％～12％的高碳锰铁；所述润滑组元包括二硫化钨、鳞片石墨和煅烧石油焦；所述摩擦组元包括氧化铝、莫来石和锆英砂。
3.根据权利要求2所述的闸片，其特征在于，以质量百分比计，所述纳米铜粉的质量百分数为30％-40％、所述铜镍合金的质量百分数为10％-20％，所述粒径为4μm～8μm的铁粉的质量百分数为15％-20％，所述钼铁合金粉的质量百分数为2％-5％、所述碳含量为8％～12％的高碳锰铁的质量百分数为2％-5％；所述二硫化钨的质量百分数为3％-5％，所述鳞片石墨的质量百分数为5％-8％，所述煅烧石油焦的质量百分数为2％-4％；所述氧化铝的质量百分数为2％-4％的，所述莫来石的质量百分数为2％-3％，所述锆英砂的质量百分数为1％-2％。
4.根据权利要求1所述的闸片，其特征在于，所述闸片还包括钢背粘结材料；所述钢背粘结材料包括纳米铜粉、粒径为4μm～8μm的铁粉和锡粉。
5.根据权利要求4所述的闸片，其特征在于，以质量百分比计，所述纳米铜粉的质量百分数为50％-60％，粒径为4μm～8μm的铁粉的质量百分数为30％-40％，锡粉的质量百分数为5％-10％。
6.根据权利要求1-5任一项所述的闸片，其特征在于，所述凹槽与凹槽之间设置有10mm～15mm的间距；和/或，
所述钢背的背面设有一凸起；所述凸起顶端开设有一凹槽。
7.一种闸片的制作方法，其特征在于，应用于权利要求1-6中任一项所述闸片，所述闸片的制作方法包括：
提供钢背；所述钢背上开设有多个与所述摩擦体形状匹配的凹槽；
将所述摩擦体的基本组元、润滑组元、摩擦组元以及钢背粘结材料分别进行混料作业，得到第一摩擦体和第一钢背粘结材料；
将所述第一摩擦体与所述第一钢背粘结材料进行压制作业，得到摩擦体组件；压制压力为8MPa～15MPa，压制时间15s～60s。
将所述摩擦体组件置于所述钢背上开设有与所述摩擦体形状匹配的凹槽内，获得烧结预制体；
对所述烧结预制体进行烧结作业，得到第一闸片；
对所述第一闸片进行磨平面作业，得到所述闸片。
8.根据权利要求7所述的闸片的制作方法，其特征在于，所述将所述摩擦体的基本组元、润滑组元、摩擦组元所含的材料以及钢背粘结材料所含的材料分别进行混料作业前，所述闸片的制作方法还包括：
将所述摩擦体的润滑组元、摩擦组元所含的材料进行烘料作业；所述烘料温度80℃～120℃，烘料时间60min～120min；和/或，
所述对所述烧结预制体进行加压烧结作业，得到第一闸片包括：
在加压条件下，将所述烧结预制体在混合气氛内进行烧结，获得第一闸片；所述烧结压力范围为6Mpa～7Mpa；和/或，
所述对所述第一闸片进行磨平面作业，得到所述闸片包括；
对所述第一闸片进行磨平面作业，得到磨平面的闸片；
对所述磨平面的闸片进行打标、组装，得到所述闸片。
9.根据权利要求8所述的闸片的制作方法，其特征在于，所述将所述摩擦体的基本组元、润滑组元、摩擦组元所含的材料以及钢背粘结材料所含的材料分别进行混料作业，得到第一摩擦体和第一钢背粘结材料包括：
将所述纳米铜粉、铜镍合金、粒径为4μm～8μm的铁粉、钼铁合金粉和碳含量为8％～12％的高碳锰铁进行预混料处理，得到第一预混物料，第一预混料处理的时间为120min～240min；
对所述二硫化钨、鳞片石墨和煅烧石油焦进行第二预混料处理，得到第二预混物料，第二预混料处理的时间为60min～120min；
对所述氧化铝、莫来石和锆英砂进行第三预混料处理，得到第三预混物料，第三预混料处理的时间为120min～180min；
将所述第一预混物料、第二预混物料、第三预混物料与航空煤油一起进行第四预混料处理，得到第一摩擦体，第四预混料处理时间为120min～240min；所述航空煤油的加入量为所述第一预混物料，第二预混物料和第三预混物料总重量5％-10％；
对所述纳米铜粉、超细铁粉和锡粉进行第五预混料处理，得到第一钢背粘结材料；第五预混料处理的时间为60min～180min。
10.根据权利要求8或权利要求9所述的闸片的制作方法，其特征在于，所述混合气氛为氢气与氮气流量比例为(2～4)：(1～3)的混合气体。
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