CN114230971A - 一种适用于动力集中动车组的复合闸片及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种适用于动力集中动车组的复合闸片及其制备方法，按重量份数计包括：酚醛树脂8‑12％、丁腈橡胶5‑15％、泡沫铁粉5‑10％、增强复合纤维5‑15％、铜纤维2‑8％、不锈钢纤维2‑10％、碳纤维3‑8％、六钛酸钾晶须5‑10％、硫酸钙晶须3‑8％、蓝晶石粉3‑8％、硫化锑2‑6％、二硫化钼1‑5％、石油焦炭3‑8％、鳞片石墨6‑12％、硅藻土3‑8％、沉淀硫酸钡5‑10％。相比传统的复合闸片，耐磨性更好，制动过程中也拥有更为稳定的摩擦系数。
Description
技术领域
本发明涉及轨道交通车辆制动配件领域，尤其涉及一种适用于动力集中动车组的复合闸片及其制备方法。
背景技术
近年来我国轨道交通行业飞速发展，高速动车组制动技术不断取得突破，与此同时适用于较低速度等级的动力集中动车组制动技术也面临重大革新。为达到节能减排的目标，并提高车辆的制动安全性与舒适性，新型的复合闸片得到广泛运用。但在实际使用过程中，较高的制动功率下随着制动温度的升高，闸片易发生热衰退现象，致使摩擦系数稳定性降低，磨耗增加，这极大的影响了列车运行的安全性和经济性。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种适用于动力集中动车组的复合闸片及其制备方法，本发明是这样实现的：
一种适用于动力集中动车组的复合闸片，按重量份数计包括：酚醛树脂8-12％、丁腈橡胶5-15％、泡沫铁粉5-10％、增强复合纤维5-15％、铜纤维2-8％、不锈钢纤维2-10％、碳纤维3-8％、六钛酸钾晶须5-10％、硫酸钙晶须3-8％、蓝晶石粉3-8％、硫化锑2-6％、二硫化钼1-5％、石油焦炭3-8％、鳞片石墨6-12％、硅藻土3-8％、沉淀硫酸钡5-10％。
具体的，所述增强复合纤维由矿物纤维以及棉花提取的纤维复合而成。
本发明还提供了一种适用于动力集中动车组的复合闸片的制备方法，应用于如上所述的一种适用于动力集中动车组的复合闸片，包括以下步骤：
S1.按配方称料后，将铜纤维、碳纤维、矿物纤维、增强复合纤维、不锈钢纤维等纤维和焦炭，石墨，沉淀硫酸钡加入高速混料机搅拌，得混合物A；同时将称量好的块状丁腈橡胶投入密炼机进行密炼得到密炼物B；
S2.将所述混合物A以及剩余物料投入密炼机内与所述密炼物B进行密炼，得密炼物C，对所述密炼物C进行破碎得到破碎物D；
S3.将所述破碎物D投入粉碎机粉碎得粉碎物E，将所述粉碎物E放入模具进行温压压制得到闸片粗坯；
S4.对所述闸片粗坯进行热处理以及后续处理，得成品闸片。
优选的，所述步骤S1中，所述加入高速混料机搅拌的步骤，选用800～1200r/min的转速搅拌5～10min；
所述将称量好的块状丁腈橡胶投入密炼机进行密炼的步骤，选用转速25～30rpm、压力3～4Mpa的条件下密炼60～150S。
作为进一步改进的，所述步骤S2具体包括：
S201.将所述混合物A以及剩余物料投入密炼机内与所述密炼物B进行密炼，在转速25～30rpm、压力3～4Mpa的条件下密炼40～100S；
S202.调整转速至30～35rpm，调整压力至6～8Mpa，快速升温到80～100℃；
S203.调整转速至20～25rpm，在密炼机中无压力的情况下进行20S的破碎，得破碎物D1；
S204.调整转速至5～25rpm，调整压力至1～15Mpa，控制所述破碎物D1的温度不超过105℃，密炼300～500S；
S205.调整转速至20～25rpm，在密炼机中无压力的情况下进行20S的破碎，得到所述破碎物D；
S206.调整压力至1～5Mpa进行40S的排料。
作为进一步改进的，所述步骤S3中粉碎机粉碎所述破碎物D时料温不超过50℃，所述粉碎物E的粒度小于10mm。
作为进一步改进的，所述步骤S3中温压压制的设定压力为650kg/cm3，模具的温度为90℃，保压时间为100S。
作为进一步改进的，所述步骤S4中的热处理具体为：
100℃恒温1小时，120℃恒温1小时，140℃恒温2小时，160℃恒温2小时，180℃恒温1小时，190℃恒温1小时。
本发明的有益效果在于：
通过添加增强复合纤维、同纤维等与其他多种类型纤维混合搭配使用，提高了材料的强度和耐磨性，同时在制动过程中具有更稳定的摩擦系数。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。
在本发明的描述中，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。
实施例一、
一种适用于动力集中动车组的复合闸片，按重量份数计包括：酚醛树脂8-12％、丁腈橡胶5-15％、泡沫铁粉5-10％、增强复合纤维5-15％、铜纤维2-8％、不锈钢纤维2-10％、碳纤维3-8％、六钛酸钾晶须5-10％、硫酸钙晶须3-8％、蓝晶石粉3-8％、硫化锑2-6％、二硫化钼1-5％、石油焦炭3-8％、鳞片石墨6-12％、硅藻土3-8％、沉淀硫酸钡5-10％。
具体的，所述增强复合纤维由矿物纤维以及棉花提取的纤维复合而成。
其中，所述复合纤维以及所述六钛酸钾晶须有助于提高混合材料的强度，配合其他物料可以保证最终的复合材料具有更好的耐磨性以及稳定性。
本发明还提供了一种适用于动力集中动车组的复合闸片的制备方法，应用于如上所述的一种适用于动力集中动车组的复合闸片，包括以下步骤：
S1.按配方称料后，将铜纤维、碳纤维、矿物纤维、增强复合纤维、不锈钢纤维等纤维和焦炭，石墨，沉淀硫酸钡加入高速混料机搅拌，得混合物A；同时将称量好的块状丁腈橡胶投入密炼机进行密炼得到密炼物B；
S2.将所述混合物A以及剩余物料投入密炼机内与所述密炼物B进行密炼，得密炼物C，对所述密炼物C进行破碎得到破碎物D；
S3.将所述破碎物D投入粉碎机粉碎得粉碎物E，将所述粉碎物E放入模具进行温压压制得到闸片粗坯；
S4.对所述闸片粗坯进行热处理以及后续处理，得成品闸片。
作为进一步改进的，所述步骤S1中，所述加入高速混料机搅拌的步骤，选用800～1200r/min的转速搅拌5～10min。过高的转速以及过长的搅拌时间会使得所述碳纤维、不锈钢纤维、铜纤维会出现破损，过低的转速以及过短的搅拌时间会导致混料不匀，进而导致后续步骤加工失误，次品率增加。因此，在本实施例中，优选的，选用1000r/min的转速搅拌5min。
所述将称量好的块状丁腈橡胶投入密炼机进行密炼的步骤，选用转速25～30rpm、压力3～4Mpa的条件下密炼60～150S。密炼过程中，若转速过大或压力过大，则会导致成分偏析，若转速过小或压力过小则混料的效率以及均匀性会降低，所需密炼时间也相应的增长。因此，在本实施例中，优选的，选用在转速30rpm、压力3.4Mpa的条件下密炼60S。
其中，所述将称量好的块状丁腈橡胶投入密炼机进行密炼的步骤，使丁腈橡胶转变为具有流动性以及黏性的薄片或薄块状，更有利于后续步骤中与所述混合物A以及其他剩余物料进行充分混合。
进一步的，所述步骤S2中，所述将所述混合物A以及剩余物料投入密炼机内与所述密炼物B进行密炼的过程中，控制温度不超过50℃。若温度过高则容易导致材料未混合时出现过烧状况导致性能恶化，若温度过低则会导致丁腈橡胶以及其他物料难以软化，混合难度增加。
作为进一步改进的，所述步骤S2具体包括：
S201.将所述混合物A以及剩余物料投入密炼机内与所述密炼物B进行密炼，在转速25～30rpm、压力3～4Mpa的条件下密炼40～100S；在本实施例中，优选的，在转速30rpm、压力3.2Mpa的情况下密炼60S。
S202.调整转速至30～35rpm，调整压力至6～8Mpa，快速升温到80～100℃；在本实施例中，优选的，在转速35rpm、压力7Mpa的情况下快速升温至90℃，立刻进入下一步骤进行破碎。其中，增加转速、压力以及温度，使经由步骤S201初步密炼混合后的物料在短时间内加快混合并不会产生过烧情况，使得物料的混合程度更为均匀。
S203.调整转速至20～25rpm，在密炼机中无压力的情况下进行20S的破碎，得破碎物D1；在本实施例中，优选的调整转速为23rpm。
S204.调整转速至5～25rpm，调整压力至1～15Mpa，控制所述破碎物D1的温度不超过105℃，密炼300～500S；在本实施例中，优选转速为10rpm、压力3.6Mpa，胶温不超过100℃的条件下密炼300S。其中，所述破碎物D1已经是全部物料进行初步混合后的产物，其耐温性能更强，过烧温度也相应的提升，因此可承受更高的胶温，更高的温度下物料的混合均匀性也会相应的得到提高。
S205.调整转速至20～25rpm，在密炼机中无压力的情况下进行20S的破碎，得到所述破碎物D；在本实施例中，优选的调整转速为23rpm。
S206.调整压力至1～5Mpa进行40S的排料。在本实施例中，优选的调整转速为20rpm、压力为2Mpa进行40S的排料。
作为进一步改进的，所述步骤S3中粉碎机粉碎所述破碎物D时料温不超过50℃，所述粉碎物E的粒度小于10mm。若所述粉碎物E的粒度过大，则会导致后续压制过程中闸片压实困难，使得成型闸片的内部缺陷率提高。在压制以及热处理之前，若料温过高则所述粉碎物E之间会相互黏接，影响成型性能。
作为进一步改进的，所述步骤S3中温压压制的设定压力为650kg/cm3，模具的温度为90℃，保压时间为100S。
作为进一步改进的，所述步骤S4中的热处理具体为：
100℃恒温1小时，120℃恒温1小时，140℃恒温2小时，160℃恒温2小时，180℃恒温1小时，190℃恒温1小时。压制成型后，经由热处理，物料之间相互反应并发生热固化而相互结合。
对比例一、
以分量计数，原材料包括酚醛树脂10％、丁腈橡胶12％、泡沫铁粉8％、矿物纤维13％、、不锈钢纤维6％、碳纤维3％、硫酸钙晶须5％、蓝晶石粉5％、硫化锑3％、二硫化钼3％、石油焦炭5％、鳞片石墨12％、硅藻土5％、沉淀硫酸钡10％，其成型步骤包括：
步骤一、按配方称好料后，矿物纤维、不锈钢纤维、碳纤维和焦炭、石墨、沉淀硫酸钡加入高速混料机(1000转/分钟)搅拌5分钟,备步骤三用；
步骤二、先将称量好的块状丁腈橡胶投入密炼机，在转速30rpm，压力3.4MPa，密炼100s，使块状橡胶变成有粘性和流动性的薄块或薄片。
步骤三、在块状丁腈橡胶密练到设定时间后，再投入步骤一搅拌好的料和其他料进行密练。在转速30rpm，压力3.2MPa，密炼60s。
步骤四、在步骤三的60s时间到后，调整转速35rpm，压力7MPa，快速升温到90℃后，进行步骤五。
步骤五、调整转速23rpm，开始在密炼机中无压力的情况下进行破碎20s，目的是将混合成大块的胶料打散成小块，便于步骤六的进行，让混合的胶料更均匀。
步骤六、调整转速10rpm，压力3.6MPa，控制胶温不超过100℃，时间300s，密练。
步骤七、密练结束后，开始破碎，破碎与步骤五相同，最后调整转速20rpm，压力2MPa进行40s的排料：
步骤八、将密练好的料投入粉粹机粉粹，粉粹的料最大粒度必须小于10mm，整个料温不超过50℃；
步骤九、粉粹好的料进行温压压制，设定压力600kg/cm2，模具温度80℃，保压时间80s；
步骤十、压制好的闸片进行外观整理后，投入烘箱进行热处理，热处理温度为：95℃恒温1小时，110℃恒温1小时，130℃恒温2小时，150℃恒温2小时，170℃恒温1小时，180℃恒温1小时；
步骤十一、热处理好的闸片再进行后续处理便得到所述的闸片。
对比例二、
以分量计数，原材料包括酚醛树脂10％、丁腈橡胶12％、泡沫铁粉8％、矿物纤维13％、、不锈钢纤维6％、碳纤维3％、硫酸钙晶须5％、蓝晶石粉5％、硫化锑3％、二硫化钼3％、石油焦炭5％、鳞片石墨12％、硅藻土5％、沉淀硫酸钡10％，其成型步骤与实施例一的成型步骤相同。
对比例三、
以分量计数，原材料与实施例一相同，在成型过程中不限制料温，不进行步骤S202。
对比例四、
以分量计数，原材料与实施例一相同，除步骤S3以外其余成型步骤与实施例一相同，其中，对比例的步骤S3中不控制料温，且不限制所述粉碎物E的最小粒度。
对实施例一和对比例一至四所制得的复合闸片进行物理力学性能测试，结果如表1：
表1实施例与对比例物理力学性能测试表
所测试的项目包括密度、冲击强度、压缩模量以及硬度，实施例一的各项性能均高于所有对比例。其中，对比例三的性能最差，可以证明在成型过程中不限制料温，容易使物料发生过烧导致物料的性能失效，并且在后续破碎过程中导致闸片内部出现缺陷，从而大幅降低闸片的物理性能。
进一步的，在1：1制动试验台上对二者摩擦磨损性能进行测试，在时速160km/h的速度下进行连续制动试验，结果如表2所示:
表2实施例与对比例摩擦磨损性能测试表
实施例一摩擦系数从0.351降低至0.332，下降约5.4％，对比例一摩擦系数从0.346降低至0.309，下降约10.7％，且对比例一磨耗相较实施例一增加约19.4％，对比例二与对比例一的摩擦磨损性能相似，对比例三的摩擦磨损性能最差，对比例四的前几次试验摩擦磨损性能较好，最后一次出现大幅下降，证明在粉碎过程中不限制所述粉碎物E的最小粒度且不控制料温，会导致闸片内部出现缺陷，随工作时间增加，问题逐渐暴露。
以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种适用于动力集中动车组的复合闸片，其特征在于，按重量份数计包括：酚醛树脂8-12％、丁腈橡胶5-15％、泡沫铁粉5-10％、增强复合纤维5-15％、铜纤维2-8％、不锈钢纤维2-10％、碳纤维3-8％、六钛酸钾晶须5-10％、硫酸钙晶须3-8％、蓝晶石粉3-8％、硫化锑2-6％、二硫化钼1-5％、石油焦炭3-8％、鳞片石墨6-12％、硅藻土3-8％、沉淀硫酸钡5-10％。
2.如权利要求1所述一种适用于动力集中动车组的复合闸片，其特征在于，所述增强复合纤维由矿物纤维以及棉花提取的纤维复合而成。
3.一种适用于动力集中动车组的复合闸片的制备方法，其特征在于，应用于如权利要求1-2所述的一种适用于动力集中动车组的复合闸片，包括以下步骤：
S1.按配方称料后，将铜纤维、碳纤维、矿物纤维、增强复合纤维、不锈钢纤维等纤维和焦炭，石墨，沉淀硫酸钡加入高速混料机搅拌，得混合物A；同时将称量好的块状丁腈橡胶投入密炼机进行密炼得到密炼物B；
S2.将所述混合物A以及剩余物料投入密炼机内与所述密炼物B进行密炼，得密炼物C，对所述密炼物C进行破碎得到破碎物D；
S3.将所述破碎物D投入粉碎机粉碎得粉碎物E，将所述粉碎物E放入模具进行温压压制得到闸片粗坯；
S4.对所述闸片粗坯进行热处理以及后续处理，得成品闸片。
4.如权利要求3所述一种适用于动力集中动车组的复合闸片的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述加入高速混料机搅拌的步骤，选用800～1200r/min的转速搅拌5～10min；
所述将称量好的块状丁腈橡胶投入密炼机进行密炼的步骤，选用转速25～30rpm、压力3～4Mpa的条件下密炼60～150S。
5.如权利要求3所述一种适用于动力集中动车组的复合闸片的制备方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：
S201.将所述混合物A以及剩余物料投入密炼机内与所述密炼物B进行密炼，在转速25～30rpm、压力3～4Mpa的条件下密炼40～100S；
S202.调整转速至30～35rpm，调整压力至6～8Mpa，快速升温到80～100℃；
S203.调整转速至20～25rpm，在密炼机中无压力的情况下进行20S的破碎，得破碎物D1；
S204.调整转速至5～25rpm，调整压力至1～15Mpa，控制所述破碎物D1的温度不超过105℃，密炼300～500S；
S205.调整转速至20～25rpm，在密炼机中无压力的情况下进行20S的破碎，得到所述破碎物D；
S206.调整压力至1～5Mpa进行40S的排料。
6.如权利要求3所述一种适用于动力集中动车组的复合闸片的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中粉碎机粉碎所述破碎物D时料温不超过50℃，所述粉碎物E的粒度小于10mm。
7.如权利要求3所述一种适用于动力集中动车组的复合闸片的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中温压压制的设定压力为650kg/cm3，模具的温度为90℃，保压时间为100S。
8.如权利要求3所述一种适用于动力集中动车组的复合闸片的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中的热处理具体为：
100℃恒温1小时，120℃恒温1小时，140℃恒温2小时，160℃恒温2小时，180℃恒温1小时，190℃恒温1小时。
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| CN116218250A (zh) * | 2023-03-27 | 2023-06-06 | 久铖高科(厦门)集团有限公司 | 一种耐高温汽车摩擦衬片及其制备方法 |
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|---|---|---|---|---|
| CN108131409A (zh) * | 2017-12-27 | 2018-06-08 | 中铁隆昌铁路器材有限公司 | 一种机车用高摩擦系数合成闸瓦及其制备方法 |
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