CN112475299A - 一种粉末冶金闸片摩擦体组件的加压式烧结工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种粉末冶金闸片摩擦体组件的加压式烧结工艺，包括下列步骤：S1，根据骨架组件规格选用相对应的石墨盘，将所述骨架组件放置于对应的所述石墨盘的放置槽内，放置完毕后将摩擦体放置在所述骨架组件上方；S2，使用行车将内胆放置在所述石墨盘的上方；S3，加压组件向所述加热罩加压，加压完毕后通过所述加热罩内进行烧结，烧结温度为890～1060℃，烧结时间为500‑600min；S4，加压烧结完毕后，进行冷却；S5，即完成加压烧结作业；S6，对加压烧结完毕后的产品进行物理性能测试，则得到粉末冶金闸片摩擦体组件，本发明缩短了烧结完毕后的冷却时间，提高了产品的产量。
Description
技术领域
本发明涉及铁路产品零部件加工技术领域，尤其涉及一种粉末冶金闸片摩擦体组件的加压式烧结工艺及其生产方法。
背景技术
近年来我国高速铁路有了突飞猛进的长足发展，高速铁路里程接近2万公里，覆盖50万人口以上的城市，我国将进入高铁时代。
随着列车速度的提高，如何将高速运行的列车安全地停下来是一个关系到生命和财产安全的重要问题。列车制动有电阻制动、磁轨制动、涡流制动、摩擦制动等多种方式，其中摩擦制动是不可缺少的。摩擦制动方式是通过摩擦把动能转化为热能，然后消散于大气。高速列车的摩擦制动通常采用的是盘式制动方式，利用制动盘和制动闸片间的相互摩擦作用达到消耗列车动能的目的。因此，这两个部件的性能成为一个关系到列车运行安全的重要方面。
当前中国铁路开行的高速动车组主要有CRH1、CRH2、CRH3、CRH5系列，全部使用盘式制动方式。高速动车组粉末冶金闸片按照安装接口形状不同可划分为燕尾型和非燕尾型两种粉末冶金闸片。以上两种闸片均采用钢背组件与摩擦体组件组装的方式制作成品闸片。
摩擦体组件主要有摩擦体及骨架组件经烧结工序烧结而成，在整个闸片制作流程中，烧结工序为一至关重要的工序。烧结工序不仅影响摩擦体组件的外观尺寸，更影响摩擦体的机械物理性能及摩擦磨耗性能。因此烧结工序被识别为特殊工序，烧结完成后的摩擦体组件需进行破坏性试验以检测其机械物理性能是否符合相关标准要求。
发明内容
本发明的提供一种粉末冶金闸片摩擦体组件的加压式烧结工艺。
本发明的方案是：
一种粉末冶金闸片摩擦体组件的加压式烧结工艺，包括下列步骤：
S1，根据骨架组件规格选用相对应的石墨盘，将所述骨架组件放置于对应的所述石墨盘的放置槽内，放置完毕后将摩擦体放置在所述骨架组件上方，然后将所述石墨盘罗列在烧结炉的水槽的圆台上；
S2，使用行车将内胆放置在所述石墨盘的上方；
S3，使用行车将加热罩放置于所述内胆上方，对所述内胆内部通入氢氮混合气体，通气完毕后通过加压组件向所述加热罩加压，加压完毕后通过所述加热罩内进行烧结，烧结温度为890～1060℃，烧结时间为500-600min；
S4，加压烧结完毕后，使用行车将所述加热罩调离，进行冷却；
S5，待所述内胆内温度降低至50℃以下时，依次调离冷却中使用的冷却罩、所述内胆，即完成加压烧结作业；
S6，对加压烧结完毕后的产品进行物理性能测试，符合产品标准规定，则得到粉末冶金闸片摩擦体组件。
作为优选的技术方案，所述步骤S1中包括多个所述石墨盘，多个所述石墨盘叠放在一起后，底部的所述石墨盘罗列在所述水槽的圆台上。
作为优选的技术方案，所述步骤S2中使用行车将内胆放置在多个叠放在一起的所述石墨盘的上方。
作为优选的技术方案，所述步骤S3中氢气与氮气的气体含量比例为3：1。
作为优选的技术方案，所述步骤S3中加压组件向所述加热罩加压，所述加热罩内压力为1.5～3.0Mpa，加压完毕后通过所述加热罩内进行烧结，所述加热罩内温度在890～910℃时，所述加热罩内的烧结压力为3.0～4.0Mpa，所述加热罩内温度在890～910℃时，所述加热罩内的烧结压力为3.0～4.0Mpa，所述加热罩内910～1060℃时，所述加热罩内的烧结压力为4.0～6.0Mpa。
作为优选的技术方案，所述步骤S4进行冷却为将冷却罩放置于所述内胆上方，通过所述加压组件对所述冷却罩加压，加压完毕后开启与所述水槽连接的冷却水循环系统，并开启与所述冷却罩连接的风冷机，对冷却罩内加压烧结物进行加压冷却。
作为优选的技术方案，加压组件对所述冷却罩加压，所述冷却罩内的压力在为4.0～6.0Mpa，当冷却罩内温度降到890～910℃时，所述冷却罩内的压力为3.0～4.0Mpa，当冷却罩内温度降到890℃以下时，所述冷却罩内的压力为1.5～3.0Mpa。
作为优选的技术方案，所述步骤S6中物理性能测试包括密度测试、硬度测试、剪切强度测试、粘接强度测试与摩擦系数测试。
由于采用了上述技术方案，一种粉末冶金闸片摩擦体组件的加压式烧结工艺，包括下列步骤：S1，根据骨架组件规格选用相对应的石墨盘，将所述骨架组件放置于对应的所述石墨盘的放置槽内，放置完毕后将摩擦体放置在所述骨架组件上方，然后将所述石墨盘罗列在烧结炉的水槽的圆台上；S2，使用行车将内胆放置在所述石墨盘的上方；S3，使用行车将加热罩放置于所述内胆上方，对所述内胆内部通入氢氮混合气体，通气完毕后通过加压组件向所述加热罩加压，加压完毕后通过所述加热罩内进行烧结，烧结温度为890～1060℃，烧结时间为500-600min；S4，加压烧结完毕后，使用行车将所述加热罩调离，进行冷却；S5，待所述内胆内温度降低至50℃以下时，依次调离冷却中使用的冷却罩、所述内胆，即完成加压烧结作业；S6，对加压烧结完毕后的产品进行物理性能测试，符合产品标准规定，则得到粉末冶金闸片摩擦体组件。
本发明的优点：
发明烧结工艺中能采用水冷及风冷结合的方式对产品进行冷却，缩短了产品烧结完毕后的冷却时间，又延长了烧结炉内胆的有效使用时间，提高了产品的产量；
本发明烧结出的产品，其剪切强度及粘接强度较现有产品均有明显提升，且产品摩擦系数稳定性较现有技术产品也具有明显提升。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例的工艺流程图。
图2是本发明实施例烧结炉的结构示意图；
图3是本发明实施例的内胆的结构示意图；
图4是本发明实施例烧结炉的石墨盘的结构示意图；
图5是本发明实施例烧结炉的冷却罩的结构示意图；
图中：1-底座；2-水槽；3-内胆；4-圆台；5-扩口；6-石墨盘；7-放置槽；8-安装孔；9-缺口；10-进气孔；11-出气孔；12-加热罩；13-冷却罩；14-加压组件；16-石墨限位环；18-圆槽；19-支撑块；20-立柱；21-导向条；22-第一定位块；24-第二定位块；26-定位爪；43-防护板；44-套管；50-冷却罩筒体；51-压板；52-进风管；54-压顶。
具体实施方式
为了弥补以上不足，本发明提供了一种粉末冶金闸片摩擦体组件的加压式烧结工艺以解决上述背景技术中的问题。
一种粉末冶金闸片摩擦体组件的加压式烧结工艺，包括下列步骤：
S1，根据骨架组件规格选用相对应的石墨盘，将所述骨架组件放置于对应的所述石墨盘的放置槽内，放置完毕后将摩擦体放置在所述骨架组件上方，然后将所述石墨盘罗列在烧结炉的水槽的圆台上；
S2，使用行车将内胆放置在所述石墨盘的上方；
S3，使用行车将加热罩放置于所述内胆上方，对所述内胆内部通入氢氮混合气体，通气完毕后通过加压组件向所述加热罩加压，加压完毕后通过所述加热罩内进行烧结，烧结温度为890～1060℃，烧结时间为500-600min；
S4，加压烧结完毕后，使用行车将所述加热罩调离，进行冷却；
S5，待所述内胆内温度降低至50℃以下时，依次调离冷却中使用的冷却罩、所述内胆，即完成加压烧结作业；
S6，对加压烧结完毕后的产品进行物理性能测试，符合产品标准规定，则得到粉末冶金闸片摩擦体组件。
所述步骤S1中包括多个所述石墨盘，多个所述石墨盘叠放在一起后，底部的所述石墨盘罗列在所述水槽的圆台上。
所述步骤S2中使用行车将内胆放置在多个叠放在一起的所述石墨盘的上方。
所述步骤S3中氢气与氮气的气体含量比例为3：1。
所述步骤S3中加压组件向所述加热罩加压，所述加热罩内压力为1.5～3.0Mpa，加压完毕后通过所述加热罩内进行烧结，所述加热罩内温度在890～910℃时，所述加热罩内的烧结压力为3.0～4.0Mpa，所述加热罩内温度在890～910℃时，所述加热罩内的烧结压力为3.0～4.0Mpa，所述加热罩内910～1060℃时，所述加热罩内的烧结压力为4.0～6.0Mpa。
所述步骤S4进行冷却为将冷却罩放置于所述内胆上方，通过所述加压组件对所述冷却罩加压，加压完毕后开启与所述水槽连接的冷却水循环系统，并开启与所述冷却罩连接的风冷机，对冷却罩内加压烧结物进行加压冷却。
加压组件对所述冷却罩加压，所述冷却罩内的压力在为4.0～6.0Mpa，当冷却罩内温度降到890～910℃时，所述冷却罩内的压力为3.0～4.0Mpa，当冷却罩内温度降到890℃以下时，所述冷却罩内的压力为1.5～3.0Mpa。
所述步骤S6中物理性能测试包括密度测试、硬度测试、剪切强度测试、粘接强度测试与摩擦系数测试。
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
实施例：
S1，根据骨架组件规格选用相对应的石墨盘6，将所述骨架组件放置于对应的所述石墨盘6的放置槽内，放置完毕后将摩擦体放置在所述骨架组件上方，然后将所述石墨盘6罗列在烧结炉的水槽2的圆台4上；
S2，使用行车将内胆3放置在所述石墨盘6的上方；
S3，使用行车将加热罩12放置于所述内胆3上方，对所述内胆3内部通入氢氮混合气体，通气完毕后通过加压组件14向所述加热罩12加压，加压完毕后通过所述加热罩12内进行烧结，烧结温度为890～1060℃，烧结时间为500-600min；加热罩12盖上时用过底座氢氮混合气体进出管道向内胆内部充气，出气管道处点火以确保内部密封性并判断混合气体浓度是否合格。内胆3底部无密封件，产品烧结过程中，内胆3底部位于水槽2内，水槽2内充满循环水，用于冷却内胆3并保证内胆3的密封性；
S4，加压烧结完毕后，使用行车将所述加热罩13调离，进行冷却；
S5，待所述内胆3内温度降低至50℃以下时，依次调离冷却中使用的冷却罩13、所述内胆3，即完成加压烧结作业；
S6，对加压烧结完毕后的产品进行物理性能测试，符合产品标准规定，则得到粉末冶金闸片摩擦体组件。
所述步骤S1中包括多个所述石墨盘6，多个所述石墨盘6叠放在一起后，底部的所述石墨盘6罗列在所述水槽2的圆台上。
所述步骤S2中使用行车将内胆3放置在多个叠放在一起的所述石墨盘6的上方。
所述步骤S3中氢气与氮气的气体含量比例为3：1。
所述步骤S3中加压组件14向所述加热罩13加压，所述加热罩12内压力为1.5～3.0Mpa，加压完毕后通过所述加热罩12内进行烧结，所述加热罩12内温度在890～910℃时，所述加热罩12内的烧结压力为3.0～4.0Mpa，所述加热罩12内温度在890～910℃时，所述加热罩12内的烧结压力为3.0～4.0Mpa，所述加热罩12内910～1060℃时，所述加热罩12内的烧结压力为4.0～6.0Mpa。
所述步骤S4进行冷却为将冷却罩13放置于所述内胆3上方，通过所述加压组件14对所述冷却罩13加压，加压完毕后开启与所述水槽2连接的冷却水循环系统，并开启与所述冷却罩13连接的风冷机，对冷却罩13内加压烧结物进行加压冷却。
加压组件14对所述冷却罩13加压，所述冷却罩13内的压力在为4.0～6.0Mpa，当冷却罩13内温度降到890～910℃时，所述冷却罩13内的压力为3.0～4.0Mpa，当冷却罩13内温度降到890℃以下时，所述冷却罩13内的压力为1.5～3.0Mpa。
所述步骤S6中物理性能测试包括密度测试、硬度测试、剪切强度测试、粘接强度测试与摩擦系数测试。
实施例中使用的烧结炉为加压式烧结炉,包括底座，所述底座1上设有圆形的水槽2，所述水槽2与冷却水循环系统连接，所述水槽2的上方设有下端开口内胆3，所述内胆3呈圆柱状态，所述水槽2内同轴固定安装有圆台4，所述内胆3的下端设有与所述圆台4相匹配的扩口5，所述内胆3的扩口5伸入所述水槽2的液面以下，用于保证在加压烧结过程中所述内胆3的气密封，另外在加压冷却过程中，通过开启冷却水循环系统以对所述内胆3进行冷却。所述圆台4与所述内胆3的顶部之间罗列有多个用于放置摩擦体组件的石墨盘6，所述石墨盘6的顶部设有多个用于放置摩擦体组件的放置槽7，所述放置槽7的形状根据摩擦体组件的形状设置，在本实施例中，所述底座1上还设有三个向上穿透所述圆台4的安装孔8，用于安装热电偶，以便读取所述内胆3内的温度，所述石墨盘6的边缘设有供热电偶穿过的缺口9，以防止损伤热电偶，另外所述底座1上设有向上穿透所述圆台4的进气孔10和出气孔11，以便向所述内胆3内部通入氢氮混合气体，以保证加压烧结过程中摩擦体组件内部的金属物料不会产生氧化还原反应。所述底座1上可拆卸安装有用于压住所述内胆的加热罩12和冷却罩13，所述底座1上还设有用于对所述加热罩12或所述冷却罩13加压的加压组件14。
将本发明实施例烧结工艺与现有技术烧结工艺进行实验，参与实验的骨架组件配比、摩擦提配比相同，均采用加压式烧结炉：
其中现有烧结工艺中出现如表1所示：
表1现有烧结工艺而本发明烧结工艺中出现如表2所示
表2本发明实施例所采用烧结工艺
并且将现有烧结工艺生产出的产品与本发明实施例采用的烧结工艺产出的产品进行比较
表3出炉后产品各项性能对比
表1为目前现有烧结炉所采用的烧结工艺，表2为本发明实施例的烧结工艺。可以看出在保持保温时间不变的情况下，本发明的烧结工艺中升温时间及降温时间较现有烧结工艺升温时间短。大大提高了产品烧结效率。
使用相同物料配比的情况下，采用新旧两种烧结工艺，烧结完毕后对产品进行机械物理性能及摩擦性能检测。所测试结果如表3所示，可看出，本发明实施例的工艺所烧结产品剪切强度及粘接强度较现有产品均有明显提升，且产品摩擦系数稳定性较原有产品也具有明显提升。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (8)
1.一种粉末冶金闸片摩擦体组件的加压式烧结工艺，其特征在于，包括下列步骤：
S1，根据骨架组件规格选用相对应的石墨盘，将所述骨架组件放置于对应的所述石墨盘的放置槽内，放置完毕后将摩擦体放置在所述骨架组件上方，然后将所述石墨盘罗列在烧结炉的水槽的圆台上；
S2，使用行车将内胆放置在所述石墨盘的上方；
S3，使用行车将加热罩放置于所述内胆上方，对所述内胆内部通入氢氮混合气体，通气完毕后通过加压组件向所述加热罩加压，加压完毕后通过所述加热罩内进行烧结，烧结温度为890～1060℃，烧结时间为500-600min；
S4，加压烧结完毕后，使用行车将所述加热罩调离，进行冷却；
S5，待所述内胆内温度降低至50℃以下时，依次调离冷却中使用的冷却罩、所述内胆，即完成加压烧结作业；
S6，对加压烧结完毕后的产品进行物理性能测试，符合产品标准规定，则得到粉末冶金闸片摩擦体组件。
2.如权利要求1所述的一种粉末冶金闸片摩擦体组件的加压式烧结工艺，其特征在于：
所述步骤S1中包括多个所述石墨盘，多个所述石墨盘叠放在一起后，底部的所述石墨盘罗列在所述水槽的圆台上。
3.如权利要求1所述的一种粉末冶金闸片摩擦体组件的加压式烧结工艺，其特征在于：
所述步骤S2中使用行车将内胆放置在多个叠放在一起的所述石墨盘的上方。
4.如权利要求1所述的一种粉末冶金闸片摩擦体组件的加压式烧结工艺，其特征在于：所述步骤S3中氢气与氮气的气体含量比例为3：1。
5.如权利要求1所述的一种粉末冶金闸片摩擦体组件的加压式烧结工艺，其特征在于：所述步骤S3中加压组件向所述加热罩加压，所述加热罩内压力为1.5～3.0Mpa，加压完毕后通过所述加热罩内进行烧结，所述加热罩内温度在890～910℃时，所述加热罩内的烧结压力为3.0～4.0Mpa，所述加热罩内温度在890～910℃时，所述加热罩内的烧结压力为3.0～4.0Mpa，所述加热罩内910～1060℃时，所述加热罩内的烧结压力为4.0～6.0Mpa。
6.如权利要求1所述的一种粉末冶金闸片摩擦体组件的加压式烧结工艺，其特征在于：所述步骤S4进行冷却为将冷却罩放置于所述内胆上方，通过所述加压组件对所述冷却罩加压，加压完毕后开启与所述水槽连接的冷却水循环系统，并开启与所述冷却罩连接的风冷机，对冷却罩内加压烧结物进行加压冷却。
7.如权利要求6所述的一种粉末冶金闸片摩擦体组件的加压式烧结工艺，其特征在于：加压组件对所述冷却罩加压，所述冷却罩内的压力在为4.0～6.0Mpa，当冷却罩内温度降到890～910℃时，所述冷却罩内的压力为3.0～4.0Mpa，当冷却罩内温度降到890℃以下时，所述冷却罩内的压力为1.5～3.0Mpa。
8.如权利要求1所述的一种粉末冶金闸片摩擦体组件的加压式烧结工艺，其特征在于：所述步骤S6中物理性能测试包括密度测试、硬度测试、剪切强度测试、粘接强度测试与摩擦系数测试。
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