CN113586637B - 一种动力集中动车组车辆用合成闸片及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种动力集中动车组车辆用合成闸片及其制备方法，合成闸片的摩擦材料包含如下组分：三聚氰胺‑腰果壳油改性酚醛树脂，2.5％‑4％；胶乳改性酚醛树脂，2.5％‑4％；不锈钢纤维，6.5％‑10％；碳化硅，5％‑8％；顺丁橡胶，8％‑10％；泡沫铁粉，6％‑10％；蛭石，8％‑10％；鳞片石墨，8％‑10％；铬铁矿，1％‑2％；矿物纤维，10％‑15％；冰晶石，3％‑5％；铬绿，3％‑5％；多孔纤维球，8％‑10％；云母粉，6％‑15％。与现有技术相比，本发明的积极效果是：本发明通过在合成闸片配方中加入多孔纤维球，能够使合成闸片获得稳定的摩擦系数、较低的磨耗和优异的物理、力学性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种最高运行速度不超过160km/h速度级动力集中电动车组车辆用合成闸片及其制备方法。
背景技术
现有的160km/h动力集中动车组使用的是粉末冶金闸片进行制动，但因成本高，磨耗大，更换频繁，急需寻找可替代低成本合成闸片。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺点，本发明提出了一种动力集中动车组车辆用合成闸片及其制备方法，采用本发明方法获得的合成闸片具有稳定的摩擦系数、较低的磨耗和优异的物理、力学性能。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种动力集中动车组车辆用合成闸片，由钢背和摩擦材料组成，其中摩擦材料包含如下组分：三聚氰胺-腰果壳油改性酚醛树脂，2.5％-4％；胶乳改性酚醛树脂，2.5％-4％；不锈钢纤维，6.5％-10％；碳化硅，5％-8％；顺丁橡胶，8％-10％；泡沫铁粉，6％-10％；蛭石，8％-10％；鳞片石墨，8％-10％；铬铁矿，1％-2％；矿物纤维，10％-15％；冰晶石，3％-5％；铬绿，3％-5％；多孔纤维球，8％-10％；云母粉，6％-15％。
本发明还提供了一种动力集中动车组车辆用合成闸片的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一、称料：
按照摩擦材料各组分的质量百分比称取40-60kg原材料；
步骤二、混料：
将原材料加入立轴式高速混料机中混合均匀；
步骤三、热压成型：
称取经过步骤二混合均匀的原材料1300-1500g，在140-160℃热压模具中将原材料压制成型，得到粗坯；
步骤四、热处理：
将步骤三得到的粗坯放入烧结炉中进行固化处理。
与现有技术相比，本发明的积极效果是：
本发明通过在合成闸片配方中加入多孔纤维球，能够使合成闸片获得稳定的摩擦系数、较低的磨耗和优异的物理、力学性能。
采用本发明方法获得的合成闸片各项性能均满足《动力集中动车组车辆用合成闸片暂行技术条件》的标准要求，且相比于普通合成闸片，本发明所制备的合成闸片压缩模量和硬度更小，平均摩擦系数整体变化趋势稳定，摩擦系数热衰退明显减小，磨耗量更低。
具体实施方式
一种适用于160km/h动力集中动车组车辆的合成闸片，由钢背和摩擦材料组成，其中摩擦材料包含如下组分：三聚氰胺-腰果壳油改性酚醛树脂，2.5％-4％；胶乳改性酚醛树脂，2.5％-4％；不锈钢纤维，6.5％-10％；碳化硅，5％-8％；顺丁橡胶，8％-10％；泡沫铁粉，6％-10％；蛭石，8％-10％；鳞片石墨，8％-10％；铬铁矿，1％-2％；矿物纤维，10％-15％；冰晶石，3％-5％；铬绿，3％-5％；多孔纤维球，8％-10％；云母粉，6％-15％。
本发明在合成闸片配方中加入多孔纤维球，该多孔纤维球具有多孔隙特征，由纤维状结构的氧化物组成，其主要化学成分是SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、Na2O、K2O、TiO2中的一种或多种，纤维球粒径：5-30目。
本发明的合成闸片的制备方法包括称料、混料、热压成型、热处理等工艺流程。具体的制备过程包括如下步骤：
1.按照各组分的质量百分比称取40-60kg原材料；
2.将原料加入立轴式高速混料机中混合5-15min，搅拌速度500-1500r/min；
3.称取1300-1500g的原料，在140-160℃热压模具中将原材料压制成型，压制压力14-16MPa，压制前90s上压头回程卸压放气3次，每次放气时间2-5s，放气结束后保温保压时间20-30min；
4.将上述粗坯放入烧结炉中固化处理，所述固化温度80～120℃，保温7h；固化温度130～160℃，保温5h；固化温度170～190℃，保温4～8h。
以下将结合具体实施例对本发明作更进一步的详细描述：
实施例一
原材料准备：三聚氰胺-腰果壳油改性酚醛树脂，4％；胶乳改性酚醛树脂，3％；不锈钢纤维，6.5％；碳化硅，6％；顺丁橡胶，10％；泡沫铁粉，8％；蛭石，9％；鳞片石墨，10％；铬铁矿，1.5％；矿物纤维，14％；冰晶石，3.5％；铬绿3.5％；多孔纤维球，9％；云母粉12％。按质量百分比称取上述原材料40kg，投入立轴式高速搅拌机中搅拌10min，搅拌速度1000r/min。
压制成型：称取1500g原材料放入140℃模具中，压制压力15MPa，保温保压20s后上压头回程卸压放气3s，重复该操作三次后继续保温保压30min，即得到合成闸片粗坯。
烧结固化：将上述粗坯放入烧结炉中固化处理，所述固化温度为90℃，保温7h；固化温度为130℃，保温5h；固化温度为170℃，保温4h，既得到所述合成闸片。
实施例二
原材料准备：三聚氰胺-腰果壳油改性酚醛树脂，3％，胶乳改性酚醛树脂，4％，不锈钢纤维，10％；碳化硅，5％；顺丁橡胶，9％；泡沫铁粉，10％；蛭石，10％；鳞片石墨，8％；铬铁矿，2％；矿物纤维，15％；冰晶石，4％；铬绿3％；多孔纤维球，10％；云母粉7％。按质量百分比称取上述原材料50kg，投入立轴式高速搅拌机中搅拌8min，搅拌速度1200r/min。
压制成型：称取1300g原材料放入150℃模具中，压制压力16MPa，保温保压15s后上压头回程卸去压力放气4s，重复该操作三次后继续保温保压25min，即得到合成闸片粗坯。
烧结固化：将上述粗坯放入烧结炉中固化处理，所述固化温度为100℃，保温7h；固化温度为140℃，保温5h；固化温度为180℃，保温6h，既得到所述合成闸片。
实施例三
原材料准备：三聚氰胺-腰果壳油改性酚醛树脂，2.5％；胶乳改性酚醛树脂，4％，不锈钢纤维，8％；碳化硅，7％；顺丁橡胶，8％；泡沫铁粉，9％；蛭石，8％；鳞片石墨，9％；铬铁矿，1％；矿物纤维，14％；冰晶石，5％；铬绿4％；多孔纤维球，10％；云母粉10.5％。按质量百分比称取上述原材料60kg，投入立轴式高速搅拌机中搅拌15min，搅拌速度800r/min。
压制成型：称取1400g原材料放入160℃热压模具中，压制压力14MPa，保温保压10s后上压头回程卸去压力放气5s，重复该操作三次后继续保温保压20min，即得到合成闸片粗坯。
烧结固化：将上述粗坯放入烧结炉中固化处理，所述固化温度为110℃，保温7h；固化温度为150℃，保温5h；固化温度为190℃，保温8h，即可得到合成闸片。
对比例一
原材料准备：三聚氰胺-腰果壳油改性酚醛树脂，2.5％；胶乳改性酚醛树脂，4％，不锈钢纤维，10％；碳化硅，7％；顺丁橡胶，8％；泡沫铁粉，10％；蛭石，8％；鳞片石墨，10％；铬铁矿，2％；矿物纤维，15％；冰晶石，5％；铬绿5％；云母粉13.5％。按质量百分比称取上述原材料60kg，投入立轴式高速搅拌机中搅拌15min，搅拌速度800r/min。
压制成型：称取1400g原材料放入160℃热压模具中，压制压力14MPa，保温保压10s后上压头回程卸去压力放气5s，重复该操作三次后继续保温保压20min，即得到合成闸片粗坯。
烧结固化：将上述粗坯放入烧结炉中固化处理，所述固化温度为110℃，保温7h；固化温度为150℃，保温5h；固化温度为190℃，保温8h，即可得到合成闸片。
按照《动力集中动车组车辆用合成闸片暂行技术条件》(草稿)测试闸片样品摩擦磨损性能和物理力学性能进行测试，并将该大纲的实验条件进行等量转换，配置惯量1.5357kg·m2；合成闸片物理、力学性能如表1所示，摩擦磨损性能测定结果如表2所示。
表1合成闸片样品物理、力学性能对比
表2合成闸片摩擦磨损性能试验数据对比
从上述实验数据可以看出采用3个实施例的制备方法获得的合成闸片各项性能均满足标准要求。所制备的合成闸片压缩模量和硬度更小，平均摩擦系数整体变化趋势稳定，摩擦系数变化范围为：0.322-0.416，与对比例一比较，摩擦系数热衰退明显减小，磨耗量为：0.26-0.34cm3/MJ，低于对比例1。
Claims (6)
1.一种动力集中动车组车辆用合成闸片，其特征在于：由钢背和摩擦材料组成，其中摩擦材料包含如下组分：三聚氰胺-腰果壳油改性酚醛树脂，2.5％-4％；胶乳改性酚醛树脂，2.5％-4％；不锈钢纤维，6.5％-10％；碳化硅，5％-8％；顺丁橡胶，8％-10％；泡沫铁粉，6％-10％；蛭石，8％-10％；鳞片石墨，8％-10％；铬铁矿，1％-2％；矿物纤维，10％-15％；冰晶石，3％-5％；铬绿，3％-5％；多孔纤维球，8％-10％；云母粉，6％-15％；其中：所述多孔纤维球由纤维状结构的氧化物组成，其主要化学成分是SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、Na2O、K2O、TiO2中的一种或多种；所述多孔纤维球具有多孔隙特征，并且粒径为5-30目。
2.一种权利要求1所述的动力集中动车组车辆用合成闸片的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一、称料：
按照摩擦材料各组分的质量百分比称取40-60kg原材料；
步骤二、混料：
将原材料加入立轴式高速混料机中混合均匀；
步骤三、热压成型：
称取经过步骤二混合均匀的原材料1300-1500g，在140-160℃热压模具中将原材料压制成型，得到粗坯；
步骤四、热处理：
将步骤三得到的粗坯放入烧结炉中进行固化处理。
3.根据权利要求2所述的一种动力集中动车组车辆用合成闸片的制备方法，其特征在于：步骤二所述立轴式高速混料机的搅拌速度为500-1500r/min，搅拌时间为5-15min。
4.根据权利要求2所述的一种动力集中动车组车辆用合成闸片的制备方法，其特征在于：步骤三所述压制压力为14-16MPa，放气结束后保温保压时间为20-30min。
5.根据权利要求4所述的一种动力集中动车组车辆用合成闸片的制备方法，其特征在于：压制前90s上压头回程卸压放气3次，每次放气时间为2-5s。
6.根据权利要求2所述的一种动力集中动车组车辆用合成闸片的制备方法，其特征在于：步骤四所述的固化过程包括三个阶段：
阶段一、固化温度80～120℃，保温7h；
阶段二、固化温度130～160℃，保温5h；
阶段三、固化温度170～190℃，保温4～8h。
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