CN113236695B - 一种摩擦体、制动闸瓦闸片及制动闸瓦闸片的制备方法 - Google Patents
一种摩擦体、制动闸瓦闸片及制动闸瓦闸片的制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开一种摩擦体、制动闸瓦闸片及制动闸瓦闸片的制备方法，涉及列车制动技术领域，以解决现有的闸瓦闸片在雨雪天气制动距离延长的问题。所述摩擦体包括：粘接组分、增强组分和填充组分。所述粘接组分包括乙丙橡胶、粘度增强剂、酚醛树脂和硫化剂；所述填充组分包括铸铁粉、摩擦调整剂和吸水性材料。所述制动闸瓦闸片包括上述摩擦体和钢背，摩擦体固定在钢背上。本发明还提供一种制动闸瓦闸片的制备方法，应用于上述制动闸瓦闸片。本发明提供的制动闸瓦闸片的制备方法用于制造制动闸瓦闸片。
Description
技术领域
本发明涉及列车制动技术领域，尤其涉及一种摩擦体、制动闸瓦闸片及制动闸瓦闸片的制备方法。
背景技术
在列车制动领域，尤其是高铁动车组、地铁、货运车辆等对制动距离的要求都比较严格。但是在雨雪天气，由于铁轨和车轮制动盘上覆盖大量的雨水，当车辆制动时，闸瓦闸片与车轮制动盘中间夹杂大量水分，由于雨雪的存在，改变了常规的摩擦状态，从而导致制动性能降低，制动距离延长，此时需要列车操作人员提前进行制动，以保证制动安全。因此，为了提高制动安全性，降低列车运行操作过程中的难度，急需一款能够有较强的抗雨雪能力的闸瓦闸片。
发明内容
本发明的目的在于提供一种摩擦体、制动闸瓦闸片及制动闸瓦闸片的制备方法，以解决现有的闸瓦闸片在雨雪天气制动距离延长的问题。
为了达到上述目的，本发明提供一种摩擦体。该摩擦体包括：粘接组分、增强组分和填充组分。所述粘接组分包括乙丙橡胶、粘度增强剂、酚醛树脂和硫化剂。所述填充组分包括铸铁粉、摩擦调整剂和吸水性材料。所述乙丙橡胶至少与所述粘度增强剂在硫化剂的作用下发生交联反应。
与现有技术相比，本发明提供的摩擦体中，由于乙丙橡胶的主链由化学性质稳定的饱和烃组成，只有侧链中含有不饱和双键，所以乙丙橡胶基本上属于一种饱和型橡胶，稳定性较好。且乙丙橡胶的分子结构内无极性取代基，分子内聚能低，故其分子链可在较宽的温度范围内保持柔顺性，使得乙丙橡胶具有优异的耐天候、耐臭氧、耐热、耐酸碱和耐水性，因此，使用该乙丙橡胶制得的摩擦体也具有耐水性。且通过向乙丙橡胶中加入粘度增强剂，在硫化剂的促进作用下，乙丙橡胶可以和粘度增强剂发生交联反应，形成稳定的大分子链，从而改善乙丙橡胶的粘结性，使得摩擦体具有耐水性且成形性好。在此基础上，酚醛树脂具有良好的耐酸性能、力学性能和耐热性能，即使在非常高的温度下，也能保持其结构的整体性和尺寸的稳定性，因此，通过加入酚醛树脂可以调节摩擦体的压缩性能，以获得较高的压缩模量，从而确保在潮湿工况下制动时，摩擦体承受压力后仍能保持较高的抗压能力，使得摩擦体能够穿透车轮/制动盘上的水膜，从而增加摩擦体与车轮/制动盘的接触面积，降低水对摩擦体的摩擦面的影响，以防止产生水衰退现象。
同时，由于铸铁粉的粒径大，且硬度较高，因此，在潮湿工况下制动时，大粒径的铸铁粉与车轮/制动盘的接触面积更大，且具有更强穿透水的能力，从而提供较高的制动力，使得在潮湿工况下的摩擦体的摩擦性能提升。又由于本发明提供的摩擦体包括吸水材料，在潮湿工况下制动时，由于吸水材料具有较高的孔隙率，可以吸收摩擦体的摩擦面上的水分，使得摩擦体的摩擦面上的水分减少，从而提高摩擦体的摩擦性能。且通过加入吸水材料，可以调整加入的铸铁粉的含量，以保证在潮湿工况下的摩擦件的摩擦系数提高的前提下，在干燥工况下的摩擦系数也处于正常的范围，减少轮胎抱死等危险的发生。
由上可知，当本发明提供的摩擦体应用在制动闸瓦闸片中时，可以在保证干燥工况下的摩擦系数也处于正常的范围的前提下，提升潮湿工况下的制动闸瓦闸片的摩擦系数，提升制动闸瓦闸片的抗雨雪能力，增强在雨雪环境下的列车的安全性。
本发明还提供一种制动闸瓦闸片。该制动闸瓦闸片包括上述技术方案或者上述技术方案任一可能的实现方式提供的摩擦体和钢背，所述摩擦体固定在钢背上。
与现有技术相比，本发明提供的制动闸瓦闸片的有益效果与上述技术方案或者上述技术方案任一可能的实现方式提供的摩擦体的有益效果相同，此处不做赘述。
本发明还提供一种制动闸瓦闸片的制备方法，应用于上述制动闸瓦闸片。该制动闸瓦闸片的制备方法包括：
提供加压密炼处理的混合组分以及钢背；所述混合组分包括所述粘接组分、所述增强组分和所述填充组分；
对所述加压密炼处理的混合组分进行破碎过筛处理，得到颗粒混合组分；
对所述颗粒混合组分和所述钢背进行压制作业，得到预制件；
对所述预制件进行分段式升温热处理，得到制动闸瓦闸片。
与现有技术相比，本发明提供的制动闸瓦闸片的制备方法的有益效果与上述技术方案或者上述技术方案任一可能的实现方式提供的摩擦体的有益效果相同，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为本发明实施例中一种制动闸瓦闸片的制备方法的流程框图。
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。
制动闸瓦闸片是列车制动的主要部件，当我们在惯性试验台上模拟实车制动时，如果对车轮或制动盘进行喷水，如喷水量14L/h至45L/h时，同样的产品在该状态下所表现出的摩擦系数与干燥状态下所表现的摩擦系数波动一般为10％～15％，有一些抗水衰退差的产品则更高。尤其是当喷水量大于25L/h时，绝大多数制动产品的摩擦系数会从0.35衰退到0.05至0.15，这种情况下如果是在实车运行中，当遇到极端雨雪天气时，将会对制动安全造成影响，不仅需要列车驾驶人员提前预判并提前制动，并且摩擦系数的波动也将导致制动的不平稳，影响制动安全的同时也影响制动的舒适性。因此，为了提高制动安全性，降低列车运行操作过程中的难度，急需一款能够有较强的抗雨雪能力的制动闸瓦闸片。
为了克服上述缺陷，本发明实施例提供一种制动闸瓦闸片。该制动闸瓦闸片包括摩擦体和钢背，摩擦体固定在钢背上。本发明实施例提供的制动闸瓦闸片具有抗水衰退性，在雨雪天气制动时，安全性较高。
上述摩擦体包括粘接组分、增强组分和填充组分。其中，粘接组分包括乙丙橡胶、粘度增强剂、酚醛树脂和硫化剂。填充组分包括铸铁粉和吸水性材料。乙丙橡胶至少与粘度增强剂在硫化剂的作用下发生交联反应。
在本发明实施例提供的摩擦体中，由于乙丙橡胶的主链由化学性质稳定的饱和烃组成，只有侧链中含有不饱和双键，所以乙丙橡胶基本上属于一种饱和型橡胶，稳定性较好。且乙丙橡胶的分子结构内无极性取代基，分子内聚能低，故其分子链可在较宽的温度范围内保持柔顺性，使得乙丙橡胶具有优异的耐天候、耐臭氧、耐热、耐酸碱和耐水性，因此，使用该乙丙橡胶制得的摩擦体也具有耐水性。且通过向乙丙橡胶中加入粘度增强剂，在硫化剂的促进作用下，乙丙橡胶可以和粘度增强剂发生交联反应，形成稳定的大分子链，从而改善乙丙橡胶的粘结性，使得摩擦体具有耐水性且成形性好。在此基础上，酚醛树脂具有良好的耐酸性能、力学性能和耐热性能，即使在非常高的温度下，也能保持其结构的整体性和尺寸的稳定性，因此，通过加入酚醛树脂可以调节摩擦体的压缩性能，以获得较高的压缩模量，从而确保在潮湿工况下制动时，摩擦体承受压力后仍能保持较高的抗压能力，使得摩擦体能够穿透车轮/制动盘上的水膜，从而增加摩擦体与车轮/制动盘的接触面积，降低水对摩擦体的摩擦面的影响，以防止产生水衰退现象。
同时，由于铸铁粉的粒径大，且硬度较高，因此，在潮湿工况下制动时，大粒径的铸铁粉与车轮/制动盘的接触面积更大，且具有更强穿透水的能力，从而提供较高的制动力，使得在潮湿工况下的摩擦体的摩擦性能提升。又由于本发明提供的摩擦体包括吸水材料，在潮湿工况下制动时，由于吸水材料具有较高的孔隙率，可以吸收摩擦体的摩擦面上的水分，使得摩擦体的摩擦面上的水分减少，从而提高摩擦体的摩擦性能。且通过加入吸水材料，可以调整加入的铸铁粉的含量，以保证在潮湿工况下的摩擦件的摩擦系数提高的前提下，在干燥工况下的摩擦系数也处于正常的范围，减少轮胎抱死等危险的发生。
本发明实施例提供的摩擦体使用的原材料均属于环境友好型材料，在制备和使用过程中对环境不会造成损害，属于环保型摩擦材料。
由上可知，当本发明提供的摩擦体应用在制动闸瓦闸片中时，可以在保证干燥工况下的摩擦系数也处于正常的范围的前提下，提升潮湿工况下的制动闸瓦闸片的摩擦系数，提升制动闸瓦闸片的抗雨雪能力，增强在雨雪环境下的列车的安全性。
上述粘接剂包括顺丁橡胶和丁苯乳胶。其中，乙丙橡胶、顺丁橡胶和丁苯乳胶的质量比为(3～6):(3～5)：(2～4)。当乙丙橡胶、顺丁橡胶和丁苯乳胶的质量比为(3～6):(3～5)：(2～4)的情况下，在硫化剂的促进作用下，乙丙橡胶、顺丁橡胶和丁苯乳胶之间可以发生交联反应，使得制备得到的摩擦体的耐水性以及成形性最好。
上述吸水性材料具有孔隙，该吸水材料包括膨胀蛭石、玻璃微珠和软木颗粒中的一种或多种。由于膨胀蛭石和软木颗粒都是较为松软的材料，且自身具备较高的孔隙率，能够通过吸收的方式来减少摩擦体的摩擦面的水，但是，膨胀蛭石和软木颗粒加入过多会导致该摩擦体的成形性不佳，因此，可以通过加入合适比例的玻璃微珠来提高摩擦体的成形性。玻璃微珠是中空结构，在受到压力破碎后可在闸瓦闸片中产生空隙，通过配合软木颗粒和膨胀蛭石，可进一步吸收摩擦面的水分，以尽快使摩擦体的摩擦面干燥，从而改善摩擦体的摩擦性能。同时，由于膨胀蛭石、玻璃微珠和软木颗粒的孔隙率较高，因此在常规制动过程中，还可以吸收制动噪音，提高舒适度。
上述酚醛树脂包括液体酚醛树脂、改性酚醛树脂中的一种或两种。通过在摩擦体中加入合适比例的酚醛树脂，可以调节摩擦体的压缩性能，使得摩擦体具有较高的压缩模量，以在制动时，增加摩擦体和车轮/制动盘的接触面积，以提高制动能力。
上述增强组分包括钢纤维、钛酸钾晶须、矿物纤维中的一种或多种。通过向摩擦体中加入上述增强材料以调整摩擦体的强度，增加摩擦体的寿命。
上述填充组分还包括摩擦调整剂、锆英石、氟化钙、硫酸钡、人造石墨和云母粉中的一种或多种。通过向摩擦体中加入上述材料可以调节摩擦体的摩擦系数，以保证该摩擦体在干燥工况下的摩擦系数处于正常范围，减少危险。
作为一种可能的实现方式，以质量份数计，上述摩擦体包括：1份～2.5份的硫化剂、1份～3份的液体酚醛树脂、6份～12份的改性酚醛树脂、25份～40份的钢纤维、4份～8份的矿物纤维、4份～8份的钛酸钾晶须、4份～8份的铸铁粉、0.2份～2份的摩擦调整剂、1份～2份的玻璃微珠、0.5份～1份的软木颗粒、1份～2份的膨胀蛭石、1份～2份的锆英石、4份～6份的氟化钙、4份～8份的硫酸钡、8份～15份的人造石墨、4份～8份的云母粉。应理解，这里的乙丙橡胶可以为二元乙丙橡胶或三元乙丙橡胶。硫化剂可以为BIPB或硫磺。铸铁粉的粒径可以为0.45mm～0.85mm，大粒径的铸铁粉可以增加铸铁粉和车轮/制动盘的接触面积，使得摩擦体的摩擦性能得到提升。
图1示例出本发明实施例提供的一种制动闸瓦闸片的制备方法的流程框图。本发明实施例提供的制动闸瓦闸片的制备方法可以用于制备上述制动闸瓦闸片。如图1所示，该制动闸瓦闸片的制备方法包括：
S100：提供加压密炼处理的混合组分以及钢背。该混合组分包括粘接组分、增强组分和填充组分。需要说明的是，为了使原料之间可以更好的发生交联反应，因此，上述混合组分需要在加压的条件下进行密炼。
具体的，当上述制动闸瓦闸片中的摩擦体包括乙丙橡胶3份～6份、顺丁橡胶3份～5份、丁苯乳胶2份～4份、硫化剂1份～2.5份、液体酚醛树脂1份～3份、改性酚醛树脂6份～12份、钢纤维25份～40份、矿物纤维4份～8份、钛酸钾晶须4份～8份、铸铁粉4份～8份、摩擦调整剂0.2份～2份、玻璃微珠1份～2份、软木颗粒0.5份～1份、膨胀蛭石1份～2份、锆英石1份～2份、氟化钙4份～6份、硫酸钡4份～8份、人造石墨8份～15份、云母粉4份～8份时，该提供加压密炼处理的混合组分可以包括：利用混料机对钢纤维、钛酸钾晶须和矿物纤维进行混合，得到第一混合物料。混料机的转速为30rad/min～50rad/min，混料时间为15min～25min。然后，对乙丙橡胶和顺丁橡胶进行第一次加压密炼，得到第二混合物料。第一次加压密炼的压力为7KPa～8KPa，时间为2min～4min。对第一混合物料和第二混合物料进行第二次加压密炼，得到第三混合物料。第二次加压密炼的压力为6KPa～8KPa，时间为2min～4min。对改性酚醛树脂、丁苯乳胶、液体酚醛树脂、摩擦调整剂、软木颗粒、云母粉、氟化钙和第三混合物料进行第三次加压密炼，得到第四混合物料。由于丁苯乳胶是液体，如果与乙丙橡胶和顺丁橡胶一起加入密炼机中可能会从设备中漏出，因此，只能等其他粘接组分的材料和增强组分的材料混合好后，再加入丁苯乳胶，酚醛树脂等材料会迅速将其固住，以防止其漏出。第三次加压密炼的压力为5KPa～7KPa，时间为2min～4min。对铸铁粉、玻璃微珠、膨胀蛭石、锆英石、硫酸钡、人造石墨和第四混合物料进行第四次加压密炼，得到第五混合物料。第四次加压密炼的压力为4KPa～6KPa，时间为2min～4min。对硫化剂和第五混合物料进行第五次加压密炼，得到加压密炼处理的混合组分。第五次加压密炼的压力为4KPa～6KPa，时间为1min～3min。通过分步式混合方式，可以将各个原料充分混合均匀，提高混合组分的均匀度。且由于硫化反应需要一定的温度，因此，在物料充分混合均匀的情况下，加入硫化剂可以使得混合均匀的物料和硫化剂之间充分反应，使得制备得到的摩擦体的成形性更好。
S110：对加压密炼处理的混合组分进行破碎过筛处理，得到颗粒混合组分。此处需要注意的是，在进行破碎过筛处理前，该加压密炼处理的混合组分要降温至40℃以下，以避免在高温情况下，由于加压密炼处理的混合组分粘度过高，会发生堵塞破碎装置的现象。
S120：对颗粒混合组分和钢背进行压制作业，得到预制件。其中，压制作业的压制压力为16MPa～18MPa，压制作业的压制时间为20s～90s。
S130：对预制件进行加压分段式升温热处理，得到制动闸瓦闸片。通过加压分段式升温热处理的方式，能够通过控制闸瓦闸片在热处理过程中的膨胀量，控制闸瓦闸片的密度，从而控制产品的孔隙率在较小的范围内波动，使产品的吸水能力以及摩擦系数都能处在一个更稳定的范围内。具体的，该对预制件进行加压分段式升温热处理可以包括：在预制件上施加3N/m2～8N/m2的压力，得到施加有压力的预制件。然后，对施加有压力的预制件进行第一热次处理。第一次热处理的处理温度大于室温且小于130℃，第一次热处理的升温时间为1.5h～2h，第一热次处理的保温时间为1h～3h。对第一热处理后的施加有压力的预制件进行第二次热处理。第二次热处理的处理温度为130℃～160℃，第二次热处理的升温时间为1h～2h，第二次热处理的保温时间为1h～4h。对第二热处理后的施加有压力的预制件进行第三次热处理。第三次热处理的处理温度为160℃～180℃，第三次热处理的升温时间为1h～3h，第三次热处理的保温时间为2h～8h。最后，对第三热处理后的施加有压力的预制件进行第四次热处理，得到制动闸瓦闸片。第四次热处理的处理温度为180℃～220℃，第四次热处理的升温时间为1h～2h。
与现有技术相比，本发明实施例提供的制动闸瓦闸片的制备方法的有益效果与上述实施例中提供的摩擦体的有益效果相同，在此不做赘述。
下面结合实施例具体说明本发明提供的摩擦体、制动闸瓦闸片及制动闸瓦闸片的制备方法，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。下述实施例中所使用的试验方法如无特殊说明，均为常规方法；下述实施例中所用的设备、原料等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
本发明实施例中所选用的原料的厂家及规格如表1所示，其余未公开厂家和规格的原料均为普通市售常规产品。
表1原料明细表
实施例1
本实施例选用的钢背的材质为Q235钢，由厚度为1mm的冷轧板冲压折弯而成。选用的乙丙橡胶为二元乙丙橡胶、选用的钢纤维的长度为0.8mm、含铁量96％以上。
本实施例中的制动闸瓦闸片的制备方法包括：
步骤1：提供钢背。
步骤2：利用混料机对25份钢纤维、4份钛酸钾晶须和4份矿物纤维进行混合，得到第一混合物料。混料机的转速为30rad/min，混料时间为15min。
步骤3：对3份二元乙丙橡胶和3份顺丁橡胶进行第一次加压密炼，得到第二混合物料，第一次加压密炼的压力为7KPa，时间为2min。
步骤4：对第一混合物料和第二混合物料进行第二次加压密炼，得到第三混合物料。第二次加压密炼的压力为6KPa，时间为2min。
步骤5：对6份改性酚醛树脂、2份丁苯乳胶、1份液体酚醛树脂、0.2份摩擦调整剂、0.5份软木颗粒、4份云母粉、4份氟化钙和第三混合物料进行第三次加压密炼，得到第四混合物料。第三次加压密炼的压力为5KPa，时间为2min。
步骤6：对4份铸铁粉、1份玻璃微珠、1份膨胀蛭石、1份锆英石、4份硫酸钡、8份人造石墨和第四混合物料进行第四次加压密炼，得到第五混合物料。第四次加压密炼的压力为4KPa，时间为2min。
步骤7：对1份硫磺和第五混合物料进行第五次加压密炼，得到加压密炼处理的混合组分。第五次加压密炼的压力为4KPa，时间为1min。
步骤8：对加压密炼处理的混合组分进行破碎过筛处理，得到颗粒混合组分。
步骤9：对颗粒混合组分和钢背进行压制作业，得到预制件。其中，压制作业的压制压力为16MPa，压制作业的压制时间为20s。
步骤10：在预制件上施加3N/m2的压力，得到施加有压力的预制件。
步骤11：对施加有压力的预制件进行第一热次处理。第一次热处理的处理温度为室温，第一次热处理的升温时间为1.5h，第一热次处理的保温时间为1h。
步骤12：对第一热处理后的施加有压力的预制件进行第二次热处理。第二次热处理的处理温度为130℃，第二次热处理的升温时间为1h，第二次热处理的保温时间为1h。
步骤13：对第二热处理后的施加有压力的预制件进行第三次热处理。第三次热处理的处理温度为160℃，第三次热处理的升温时间为1h，第三次热处理的保温时间为2h。
步骤14：对第三热处理后的施加有压力的预制件进行第四次热处理，得到制动闸瓦闸片。第四次热处理的处理温度为180℃，第四次热处理的升温时间为1h。
实施例2
本实施例选用的钢背的材质为Q235钢，由厚度为2mm的冷轧板冲压折弯而成。选用的乙丙橡胶为三元乙丙橡胶、选用的钢纤维的长度为1.2mm、含铁量96％以上。
本实施例中的制动闸瓦闸片的制备方法包括：
步骤1：提供钢背。
步骤2：利用混料机对35份钢纤维、6份钛酸钾晶须和6份矿物纤维进行混合，得到第一混合物料。混料机的转速为40rad/min，混料时间为20min。
步骤3：对5份三元乙丙橡胶和4份顺丁橡胶进行第一次加压密炼，得到第二混合物料，第一次加压密炼的压力为7.5KPa，时间为3min。
步骤4：对第一混合物料和第二混合物料进行第二次加压密炼，得到第三混合物料。第二次加压密炼的压力为7KPa，时间为3min。
步骤5：对8份改性酚醛树脂、3份丁苯乳胶、2份液体酚醛树脂、1份摩擦调整剂、0.7份软木颗粒、6份云母粉、5份氟化钙和第三混合物料进行第三次加压密炼，得到第四混合物料。第三次加压密炼的压力为6KPa，时间为3min。
步骤6：对6份铸铁粉、1.5份玻璃微珠、1.5份膨胀蛭石、1.5份锆英石、6份硫酸钡、12份人造石墨和第四混合物料进行第四次加压密炼，得到第五混合物料。第四次加压密炼的压力为5KPa，时间为3min。
步骤7：对2份硫磺和第五混合物料进行第五次加压密炼，得到加压密炼处理的混合组分。第五次加压密炼的压力为5KPa，时间为2min。
步骤8：对加压密炼处理的混合组分进行破碎过筛处理，得到颗粒混合组分。
步骤9：对颗粒混合组分和钢背进行压制作业，得到预制件。其中，压制作业的压制压力为17MPa，压制作业的压制时间为50s。
步骤10：在预制件上施加7N/m2的压力，得到施加有压力的预制件。
步骤11：对施加有压力的预制件进行第一热次处理。第一次热处理的处理温度为70℃，第一次热处理的升温时间为1.7h，第一热次处理的保温时间为2h。
步骤12：对第一热处理后的施加有压力的预制件进行第二次热处理。第二次热处理的处理温度为150℃，第二次热处理的升温时间为1.5h，第二次热处理的保温时间为3h。
步骤13：对第二热处理后的施加有压力的预制件进行第三次热处理。第三次热处理的处理温度为170℃，第三次热处理的升温时间为2h，第三次热处理的保温时间为7h。
步骤14：对第三热处理后的施加有压力的预制件进行第四次热处理，得到制动闸瓦闸片。第四次热处理的处理温度为200℃，第四次热处理的升温时间为1.5h。
实施例3
本实施例选用的钢背的材质为Q235钢，由厚度为5mm的冷轧板冲压折弯而成。选用的乙丙橡胶为三元乙丙橡胶、选用的钢纤维的长度为1.5mm、含铁量96％以上。
本实施例中的制动闸瓦闸片的制备方法包括：
步骤1：提供钢背。
步骤2：利用混料机对40份钢纤维、8份钛酸钾晶须和8份矿物纤维进行混合，得到第一混合物料。混料机的转速为50rad/min，混料时间为25min。
步骤3：对6份三元乙丙橡胶和5份顺丁橡胶进行第一次加压密炼，得到第二混合物料，第一次加压密炼的压力为8KPa，时间为4min。
步骤4：对第一混合物料和第二混合物料进行第二次加压密炼，得到第三混合物料。第二次加压密炼的压力为8KPa，时间为4min。
步骤5：对12份改性酚醛树脂、4份丁苯乳胶、3份液体酚醛树脂、2份摩擦调整剂、1份软木颗粒、8份云母粉、6份氟化钙和第三混合物料进行第三次加压密炼，得到第四混合物料。第三次加压密炼的压力为7KPa，时间为4min。
步骤6：对8份铸铁粉、2份玻璃微珠、2份膨胀蛭石、2份锆英石、8份硫酸钡、15份人造石墨和第四混合物料进行第四次加压密炼，得到第五混合物料。第四次加压密炼的压力为6KPa，时间为4min。
步骤7：对2.5份硫磺和第五混合物料进行第五次加压密炼，得到加压密炼处理的混合组分。第五次加压密炼的压力为6KPa，时间为3min。
步骤8：对加压密炼处理的混合组分进行破碎过筛处理，得到颗粒混合组分。
步骤9：对颗粒混合组分和钢背进行压制作业，得到预制件。其中，压制作业的压制压力为18MPa，压制作业的压制时间为90s。
步骤10：在预制件上施加8N/m2的压力，得到施加有压力的预制件。
步骤11：对施加有压力的预制件进行第一热次处理。第一次热处理的处理温度为130℃，第一次热处理的升温时间为2h，第一热次处理的保温时间为3h。
步骤12：对第一热处理后的施加有压力的预制件进行第二次热处理。第二次热处理的处理温度为160℃，第二次热处理的升温时间为2h，第二次热处理的保温时间为4h。
步骤13：对第二热处理后的施加有压力的预制件进行第三次热处理。第三次热处理的处理温度为180℃，第三次热处理的升温时间为3h，第三次热处理的保温时间为8h。
步骤14：对第三热处理后的施加有压力的预制件进行第四次热处理，得到制动闸瓦闸片。第四次热处理的处理温度为220℃，第四次热处理的升温时间为2h。
对比例1
本对比例提供的制动闸瓦闸片中采用的摩擦体具体组成为(按质量份数计)：12份～15份的丁腈橡胶，30份～40份的钢纤维，6份～10份的矿物纤维，10份～15份的酚醛树脂，10份～15份的碳酸钙，5份～10份的硫酸钡，2份～6份的颗粒石墨，1份～2份的硫化剂TMTD。其钢背组成、生产工艺均与实施例1相同，通过本对比例制得的制动闸瓦闸片记为对比例1产品。
对比例2
本对比例与实施例1的区别在于：使用氯丁橡胶代替乙丙橡胶，其余配方组成、生产工艺均与实施例1相同，通过本对比例制得的制动闸瓦闸片记为对比例2产品。
对比例3
本对比例与实施例1的区别在于：使用酚醛树脂代替改性酚醛树脂，其余配方组成、生产工艺均与实施例1相同，通过本对比例制得的制动闸瓦闸片记为对比例3产品。
对比例4
本对比例与实施例1的区别在于：使用硫酸钡代替膨胀蛭石和软木颗粒，其余配方组成、生产工艺均与实施例1相同，通过本对比例制得的制动闸瓦闸片记为对比例4产品。
对比例5
本对比例与实施例1的区别在于：使用还原铁粉代替铸铁粉，其余配方组成、生产工艺均与实施例1相同，通过本对比例制得的制动闸瓦闸片记为对比例5产品。
下面对通过上述实施例和对比例中的方法制得的制动闸瓦闸片的摩擦系数进行测试。
一、测试方法
根据《城市轨道交通车辆制动系统第9部分:合成闸片技术规范》T.CAMET04004.9-2018的相关方法和标准对上述实施例以及对比例制得的制动闸瓦闸片的摩擦系数进行测试。
二、测试设备
采用的设备为西安顺通所生产的TM-1型缩比惯性试验台。
三、实验条件
实验条件分别为：
干燥工况(喷水量为0L/h)，分配到每个制动盘上的负载重量恒为8t的情况下，初速度分别为50km/h，80km/h，120km/h，140km/h，制动压力分别为14KN、28KN、42KN。
潮湿工况(喷水量45L/h)，分配到每个制动盘上的负载重量恒为8t的情况下，初速度分别为50km/h，80km/h，120km/h，140km/h，制动压力分别为14KN、28KN、42KN。
在上述每种条件下连续制动10次，取平均值得到对应的条件下的测试结果，其中测试结果如表2所示。
表2制动闸瓦闸片的摩擦系数表
由表2可知，实施例1～实施例3中的制动闸瓦闸片在不同制动条件下的平均摩擦系数均在0.31～0.4之间，且摩擦系数随着制动初速度和压力的变化波动不大，摩擦系数的稳定性较高，能够确保在使用过程中的有效制动，且在潮湿工况下，摩擦系数依然稳定在0.31～0.4范围内，相较于同等条件下的干燥制动，最大摩擦系数波动为1.64％，最小波动为0％。而对比例在不同条件下的摩擦系数随着制动初速度和压力的变化波动较大，摩擦系数在高压高速的制动条件下，有明显的下降，使得对比例中的产品的摩擦系数不稳定。且在潮湿工况下，对比例的制动闸瓦闸片的摩擦系数急促下降。
由上述对比结果可知：使用本发明实施例提供的润滑剂制得的制动闸瓦闸片的摩擦系数无论在潮湿工况还是干燥工况下都更稳定，且本发明实施例提供的制动闸瓦闸片能够有效的防止水衰退现象的产生。同时，在制动过程中，不会产生污染环境的气体。
基于上述描述，通过对本发明实施例提供的制动闸瓦闸片的孔隙率进行测试，进一步对本发明实施例提供的制动闸瓦闸片的摩擦系数的稳定性进行验证。
通过使用实施例1中的制动闸瓦闸片的制备方法制备得到3组制动闸瓦闸片，并对该3组闸瓦闸片的密度和孔隙率进行测试，测试结果如表3所示。
表3闸瓦闸片参数表
| 制动闸瓦闸片 | 密度g/cm<sup>3</sup> | 孔隙率 |
| 1 | 2.125 | 3.4％ |
| 2 | 2.119 | 3.7％ |
| 3 | 2.121 | 3.6％ |
通过表3中的数据可知，本发明实施例提供的制动闸瓦闸片的制备方法中，通过对预制件进行加压分段式升温处理，能够控制制动闸瓦闸片在热处理过程中的膨胀量，从而控制制动闸瓦闸片的密度，使得得到的制动闸瓦闸片的孔隙率在0.5％以内的范围内波动，使得本发明实施例提供的制动闸瓦闸片的吸水能力和摩擦系数都处于一个比较稳定的范围。
综上，本发明实施例提供的制动闸瓦闸片无论在潮湿工况下，还是干燥工况下，该制动闸瓦闸片的摩擦系数基本稳定，使得该制动闸瓦闸片在使用过程中可以有效制动，安全性更高。
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 (9)
1.一种摩擦体，其特征在于，包括：粘接组分、增强组分和填充组分；所述粘接组分包括乙丙橡胶、粘度增强剂、酚醛树脂和硫化剂；所述填充组分包括铸铁粉和吸水性材料；所述乙丙橡胶至少与所述粘度增强剂在硫化剂的作用下发生交联反应；所述粘度增强剂包括顺丁橡胶和丁苯乳胶，所述乙丙橡胶、所述顺丁橡胶和所述丁苯乳胶的质量比为(3～6):(3～5)：(2～4)；所述吸水性材料具有孔隙，所述吸水性材料由膨胀蛭石、玻璃微珠和软木颗粒组成；所述酚醛树脂为改性酚醛树脂。
2.根据权利要求1所述的摩擦体，其特征在于，所述增强组分包括钢纤维、钛酸钾晶须、矿物纤维中的一种或多种；和/或，
所述填充组分还包括摩擦调整剂、锆英石、氟化钙、硫酸钡、人造石墨和云母粉中的一种或多种。
3.根据权利要求2所述的摩擦体，其特征在于，以质量份数计，所述摩擦体包括1份～2.5份的硫化剂、1份～3份的液体酚醛树脂、6份～12份的改性酚醛树脂、25份～40份的钢纤维、4份～8份的矿物纤维、4份～8份的钛酸钾晶须、4份～8份的铸铁粉、0.2份～2份的摩擦调整剂、1份～2份的玻璃微珠、0.5份～1份的软木颗粒、1份～2份的膨胀蛭石、1份～2份的锆英石、4份～6份的氟化钙、4份～8份的硫酸钡、8份～15份的人造石墨、4份～8份的云母粉。
4.根据权利要求1～3任一项所述的摩擦体，其特征在于，所述乙丙橡胶为二元乙丙橡胶或三元乙丙橡胶；和/或，
所述硫化剂为BIPB或硫磺；和/或，
所述铸铁粉的粒径为0.45mm～0.85mm。
5.一种制动闸瓦闸片，其特征在于，包括权利要求1～4任一项所述的摩擦体和钢背，所述摩擦体固定在钢背上。
6.一种制动闸瓦闸片的制备方法，其特征在于，应用于权利要求5所述的制动闸瓦闸片，所述制动闸瓦闸片的制备方法包括：
提供加压密炼处理的混合组分以及钢背；所述混合组分包括所述粘接组分、所述增强组分和所述填充组分；
对所述加压密炼处理的混合组分进行破碎过筛处理，得到颗粒混合组分；
对所述颗粒混合组分和所述钢背进行压制作业，得到预制件；
对所述预制件进行加压分段式升温热处理，得到制动闸瓦闸片。
7.根据权利要求6所述的制动闸瓦闸片的制备方法，当所述制动闸瓦闸片中的摩擦体为权利要求3中的摩擦体时，所述提供加压密炼处理的混合组分包括：
利用混料机对所述钢纤维、所述钛酸钾晶须和所述矿物纤维进行混合，得到第一混合物料；
对所述乙丙橡胶和所述顺丁橡胶进行第一次加压密炼，得到第二混合物料；
对所述第一混合物料和所述第二混合物料进行第二次加压密炼，得到第三混合物料；
对所述改性酚醛树脂、所述丁苯乳胶、所述液体酚醛树脂、所述摩擦调整剂、所述软木颗粒、所述云母粉、所述氟化钙和所述第三混合物料进行第三次加压密炼，得到第四混合物料；
对所述铸铁粉、所述玻璃微珠、所述膨胀蛭石、所述锆英石、所述硫酸钡、所述人造石墨和所述第四混合物料进行第四次加压密炼，得到第五混合物料；
对所述硫化剂和所述第五混合物料进行第五次加压密炼，得到加压密炼处理的混合组分；和/或，
所述压制作业的压制压力为16MPa～18MPa，所述压制作业的压制时间为20s～90s。
8.根据权利要求7所述的制动闸瓦闸片的制备方法，其特征在于，所述混料机的转速为30rad/min～50rad/min，混料时间为15min～25min；所述第一次加压密炼的压力为7KPa～8KPa，时间为2min～4min；所述第二次加压密炼的压力为6KPa～8KPa，时间为2min～4min；所述第三次加压密炼的压力为5KPa～7KPa，时间为2min～4min；所述第四次加压密炼的压力为4KPa～6KPa，时间为2min～4min；所述第五次加压密炼的压力为4KPa～6KPa，时间为1min～3min。
9.根据权利要求6～8任一项所述的制动闸瓦闸片的制备方法，其特征在于，所述对所述预制件进行加压分段式升温热处理包括：
在所述预制件上施加3N/m2～8N/m2的压力，得到施加有压力的预制件；
对所述施加有压力的预制件进行第一热次处理；所述第一次热处理的处理温度大于室温且小于130℃，所述第一次热处理的升温时间为1.5h～2h，所述第一热次处理的保温时间为1h～3h；
对第一热处理后的所述施加有压力的预制件进行第二次热处理；所述第二次热处理的处理温度为130℃～160℃，所述第二次热处理的升温时间为1h～2h，第二次热处理的保温时间为1h～4h；
对第二热处理后的所述施加有压力的预制件进行第三次热处理；所述第三次热处理的处理温度为160℃～180℃，所述第三次热处理的升温时间为1h～3h，第三次热处理的保温时间为2h～8h；
对第三热处理后的所述施加有压力的预制件进行第四次热处理，得到制动闸瓦闸片；所述第四次热处理的处理温度为180℃～220℃，所述第四次热处理的升温时间为1h～2h。
Priority Applications (1)
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