鐵路載重車用耐磨型閘瓦摩擦體及閘瓦的制作方法

本發明屬于火車摩擦制動附屬部件，具體涉及一種鐵路載重車用耐磨型閘瓦摩擦體及閘瓦。

背景技術：

火車上使用的“剎車片”稱作“閘瓦”。火車上的閘瓦安裝在火車車輪踏面的前后兩側，當需要剎車時，操作空氣制動機，讓位于車輪前后的兩片閘瓦動作并將該車輪夾緊，閘瓦的摩擦體與車輪的踏面接觸并產生摩擦，在摩擦力的作用下，火車的動能轉換為熱能散入空氣，并同時使得火車減速或停止。

閘瓦按材質可分為鑄鐵閘瓦和合成閘瓦兩類，合成閘瓦主要包括固定連接為一體的瓦背和摩擦體，摩擦體由于是主要的產生摩擦力的部件，自身強度、耐磨性、摩擦性能穩定等參數要求較高，才能滿足制動剎車的需要。但，現有技術的摩擦體，由于壓縮強度、彎曲強度、沖擊強度等偏低，不能滿足高速行駛的需要；而且，使用一段時間后，容易產生裂紋、掉渣掉塊、斷裂等現象，縮短其使用壽命，而且對車輛的安全行駛存在一定的安全隱患；還有，對車輪的損傷也較大，降低了對車輪的保護作用。

技術實現要素：

針對上述現有技術的不足，本發明所要解決的技術問題是：如何提供一種自身強度高、摩擦性能穩定的鐵路載重車用耐磨型閘瓦摩擦體以及采用該閘瓦摩擦體的閘瓦。

為了解決上述技術問題，本發明采用了如下的技術方案：

一種鐵路載重車用耐磨型閘瓦摩擦體，其特征在于：由下述質量比的各組分合成材料制備而成，各組分為：丁腈橡膠8—12%、腰果殼油改性酚醛樹脂2—7%、鋼纖維5—9%、海泡石纖維16—19%、復合纖維10—20%、硫酸鋇15—25%、鐵粉14—19%、石墨8—13%、長石粉5—10%、煅燒鋁礬土1—3%、促進劑1—3%、硬脂酸1—3%、硫磺1—3%。

一種鐵路載重車用耐磨型閘瓦摩擦體的制造方法，其特征在于，包括如下步驟：

1）按前述質量比準備并稱取摩擦體各組分：丁腈橡膠8—12%、腰果殼油改性酚醛樹脂2—7%、鋼纖維5—9%、海泡石纖維16—19%、復合纖維10—20%、硫酸鋇15—25%、鐵粉14—19%、石墨8—13%、長石粉5—10%、煅燒鋁礬土1—3%、促進劑1—3%、硬脂酸1—3%、硫磺1—3%；

2）密煉造粒：將上述各組分除去硫磺外，按照各自的質量百分比加入密煉機中，在密煉機中經密煉加熱、加壓、密煉調節、破碎后得到預混料；

3）將密煉后的預混料冷卻至室溫，稱取一定重量進入開煉機中，同時按照前述比例加入硫磺，在開煉機中開煉，得到閘瓦摩擦體。

一種鐵路載重車用耐磨型合成閘瓦，包括瓦背，將沖壓成型后的瓦背進行拋丸、除銹、整型、噴膠處理，在瓦背上形成粘結層，其特征在于：在瓦背上固定設置有權利要求1所述的閘瓦摩擦體，閘瓦摩擦體通過瓦背的粘結層與瓦背粘接。

鐵路載重車用耐磨型合成閘瓦的制作方法，其特征在于：

1）按如下質量比準備并稱取摩擦體各組分；丁腈橡膠8—12%、腰果殼油改性酚醛樹脂2—7%、鋼纖維5—9%、海泡石纖維16—19%、復合纖維10—20%、硫酸鋇15—25%、鐵粉14—19%、石墨8—13%、長石粉5—10%、煅燒鋁礬土1—3%、促進劑1—3%、硬脂酸1—3%、硫磺1—3%；

2）密煉造粒：將上述各組分除去硫磺外，按照各自的質量百分比加入密煉機中，在密煉機中經密煉加熱、加壓、密煉調節、破碎后得到預混料；

3）將密煉后的預混料冷卻至室溫，稱取一定重量進入開煉機中，同時按照前述比例加入硫磺，在開煉機中開煉，得到閘瓦摩擦體；

4）將所述預閘瓦摩擦體和處理后形成粘結層的瓦背放入壓機模具中，在5—10Mpa的壓力下進行2—3次放氣，采用保壓壓力15—25Mpa，保壓時間10—20min，在140—170℃溫度下將閘瓦摩擦體粘結在瓦背上成型；

5）將成型有閘瓦摩擦體的瓦背放置在固化爐中，在固化爐中按照階梯性升溫進行固化后，即得到合成閘瓦。

進一步的特征是：所述的固化爐中階梯形升溫，是從100℃開始，每10℃為一個階梯，每階梯的保溫時間遞增1-2小時，直至升溫到規定溫度。

合成閘瓦在固化爐中進行二次固化，在固化爐中進行升溫至160—190℃，保持2-6小時，然后進行隨爐降溫。

所述的密煉造粒步驟為：采用密煉機進行密煉加熱10—20分鐘、密煉調節5—8分鐘，處理過程中溫度控制在80—100℃，經冷卻降溫、破碎處理，得到預混料；

所述開煉的步驟包括：稱取一定量的預混料，按照比例稱取硫磺，將預混料倒入開煉機進行煉制，2-5分鐘后加入硫磺，煉制1-3分鐘后取出物料，再進行粉粹造粒，形成閘瓦摩擦體預混料。

相較于現有技術，本發明的鐵路載重車用耐磨型閘瓦摩擦體具有如下特點：

1、將各組分經開煉機處理后，得到制備高摩擦系數合成閘瓦摩擦體的預混料經過液壓機在高溫高壓下壓制后，得到一種摩擦性能穩定，耐磨性良好，且對環境污染小的閘瓦摩擦體。

2、本發明合成閘瓦可用于鐵路高速重載貨車中，具有穩定的摩擦系數和較好的耐磨性，可滿足最高運行速度為120km/h，軸重不大于25t的貨車運行要求。

3、摩擦體具有較高的壓縮強度、彎曲強度、沖擊強度、較低的彈性模量，能夠有效的防止裂紋、掉渣掉塊、斷裂等現象。

總之：本發明實施方式中將丁腈橡膠、腰果殼改性酚醛樹脂、鋼纖維、海泡石絨、復合纖維、硫酸鋇、鐵粉、石墨、長石粉、煅燒鋁礬土、促進劑、硬脂酸和硫磺按照一定重量配比合成的高分子復合材料作為制備高摩擦系數合成閘瓦摩擦體的材料，該高分子復合材料屬于三元復合材料，配方中粘接體系為丁腈橡膠、腰果殼改性酚醛樹脂，增強劑為海泡石纖維、鋼纖維及復合纖維，摩擦性能調節劑為鐵粉、石墨、長石粉、煅燒鋁礬土，這樣將各組分經密煉機處理及開煉后，得到制備高摩擦系數合成閘瓦摩擦體的預混料，經過液壓機在高溫高壓下壓制后，得到一種摩擦性能穩定，耐磨性良好，且對環境污染小的閘瓦摩擦體。

附圖說明

圖1是本發明閘瓦結構主視圖；

圖2是本發明帶有摩擦體的閘瓦結構剖視圖；

圖3是本發明工藝流程圖。

具體實施方式

下面結合附圖合具體實施例對本發明的鐵路載重車用耐磨型閘瓦摩擦體作進一步的詳細說明。其中，針對描述采用諸如上、下、左、右等說明性術語，目的在于幫助讀者理解，而不旨在進行限制。

具體實施時：鐵路載重車用耐磨型閘瓦摩擦體，由下述質量比的各組分合成材料制備而成，各組分為：丁腈橡膠8—12%、腰果殼油改性酚醛樹脂2—7%、鋼纖維5—9%、海泡石纖維16—19%、復合纖維10—20%、硫酸鋇15—25%、鐵粉14—19%、石墨8—13%、長石粉5—10%、煅燒鋁礬土1—3%、促進劑1—3%、硬脂酸1—3%、硫磺1—3%。

所述的鋼纖維材質是鋼，纖維狀，或網狀；所述的海泡石纖維為富鎂硅酸鹽黏土礦物，纖維狀，或網狀；所述的復合纖維為主要成分是水合硅酸鎂的無機礦物纖維；所述的促進劑為次磺酰胺類CZ。

本發明鐵路載重車用耐磨型閘瓦摩擦體的制造方法，具有如下步驟：

1）按前述質量比準備并稱取摩擦體各組分：丁腈橡膠8—12%、腰果殼油改性酚醛樹脂2—7%、鋼纖維5—9%、海泡石纖維16—19%、復合纖維10—20%、硫酸鋇15—25%、鐵粉14—19%、石墨8—13%、長石粉5—10%、煅燒鋁礬土1—3%、促進劑1—3%、硬脂酸1—3%、硫磺1—3%；

2）密煉造粒：將上述各組分除去硫磺外，按照各自的質量百分比加入密煉機中，在密煉機中經密煉加熱、加壓、密煉調節、破碎后得到預混料；

3）將密煉后的預混料冷卻至室溫，稱取一定重量進入開煉機中，同時按照前述比例加入硫磺，在開煉機中開煉，得到閘瓦摩擦體。

所述的密煉造粒工藝步驟為：采用密煉機進行密煉加熱10—20分鐘、密煉調節5—8分鐘，處理過程中溫度控制在80—100℃，經冷卻降溫、破碎處理，得到預混料。

所述開煉的工藝步驟包括：稱取一定量的預混料，按照比例稱取硫磺，將預混料倒入開煉機進行煉制，2-5分鐘后加入硫磺，煉制1-3分鐘后取出物料，再進行粉粹造粒，形成閘瓦摩擦體預混料。

一種鐵路載重車用耐磨型合成閘瓦，包括瓦背，將沖壓成型后的瓦背進行拋丸、除銹、整型、噴膠處理，在瓦背上形成粘結層，其特征在于：在瓦背上固定設置有前述的閘瓦摩擦體，閘瓦摩擦體通過瓦背的粘結層與瓦背粘接。

瓦背處理：將沖壓成型后的瓦背進行拋丸、除銹、整型、噴膠處理，在瓦背上形成粘結層，用于粘接瓦背和閘瓦摩擦體的粘結層；對瓦背進行的拋丸、除銹、整型、噴膠處理，都屬于現有技術，在此不詳述。

鐵路載重車用耐磨型合成閘瓦的制作方法，其特征在于：

1）按如下質量比準備并稱取摩擦體各組分；丁腈橡膠8—12%、腰果殼油改性酚醛樹脂2—7%、鋼纖維5—9%、海泡石纖維16—19%、復合纖維10—20%、硫酸鋇15—25%、鐵粉14—19%、石墨8—13%、長石粉5—10%、煅燒鋁礬土1—3%、促進劑1—3%、硬脂酸1—3%、硫磺1—3%；

2）密煉造粒：將上述各組分除去硫磺外，按照各自的質量百分比加入密煉機中，在密煉機中經密煉加熱、加壓、密煉調節、破碎后得到預混料；

3）將密煉后的預混料冷卻至室溫，稱取一定重量進入開煉機中，同時按照前述比例加入硫磺，在開煉機中開煉，得到閘瓦摩擦體；

4）將所述預閘瓦摩擦體和處理后形成粘結層的瓦背放入壓機模具中，在5—10Mpa的壓力下進行2—3次放氣，采用保壓壓力15—25Mpa，保壓時間10—20min，在140—170℃溫度下將閘瓦摩擦體粘結在瓦背上成型；

成型固化：將所述閘瓦摩擦體預混料和處理后形成粘結層的瓦背放入壓機模具中，在5—10Mpa的壓力下每隔40s進行2—3次放氣，采用保壓壓力15—25Mpa，保壓時間10—20min，在140—170℃溫度下將預混料在瓦背上成型。在固化爐中按照階梯性升溫進行固化后，即得到高摩擦系數摩擦體與瓦背合成一體的合成閘瓦產品。

所述的固化爐中階梯形升溫，是從100℃開始，每10℃為一個階梯，每階梯的保溫時間遞增1-2小時，直至升溫到規定溫度。

所述成型固化步驟中，將所述預混料和處理后的瓦背放入壓機模具中的具體步驟包括：將所述預混料和處理后的瓦背放入具有一模8塊的壓機模具中。

所述的方法還包括：在140—170℃壓制成型后，進行清除飛邊處理后在固化爐中進行二次固化。

所述在固化爐中進行二次固化具體是在固化爐中進行升溫至160—190℃，保持2-6小時，然后進行隨爐降溫。

實施例1：

1）準備并稱取摩擦體各組分；丁腈橡膠9%、腰果殼油改性酚醛樹脂5%、鋼纖維6%、海泡石纖維16%、復合纖維12%、硫酸鋇16%、鐵粉15%、石墨8%、長石粉6%、煅燒鋁礬土2%、促進劑2%、硬脂酸1%、硫磺1%，滿足各組分質量之和達到100%的要求。

2）密煉造粒：將上述各組分除去硫磺外，按照各自的質量百分比加入密煉機中，在密煉機中經密煉加熱、加壓、密煉調節、破碎后得到預混料；密煉機進行密煉加熱12分鐘、密煉調節5分鐘，處理過程中溫度控制在90℃，經冷卻降溫、破碎處理，得到預混料；

3）將密煉后的預混料冷卻至室溫，稱取一定重量進入開煉機中，同時按照前述比例加入硫磺，在開煉機中開煉，得到閘瓦摩擦體。

將沖壓成型后的瓦背進行拋丸、除銹、整型、噴膠處理，在瓦背上形成粘結層，在瓦背上固定設置所述的閘瓦摩擦體，閘瓦摩擦體通過瓦背的粘結層與瓦背粘接。

鐵路載重車用耐磨型合成閘瓦的制作方法，其步驟為：

1）按前述質量比準備并稱取摩擦體各組分；

2）密煉造粒：將上述各組分除去硫磺外，按照各自的質量百分比加入密煉機中，在密煉機中經密煉加熱、加壓、密煉調節、破碎后得到預混料；

3）將密煉后的預混料冷卻至室溫，稱取一定重量進入開煉機中，同時按照前述比例加入硫磺，在開煉機中開煉，得到閘瓦摩擦體；

4）將所述預閘瓦摩擦體和處理后形成粘結層的瓦背放入壓機模具中，在7Mpa的壓力下進行2次放氣，采用保壓壓力20Mpa，保壓時間12min，在150℃溫度下將閘瓦摩擦體粘結在瓦背上成型；

5）將成型有閘瓦摩擦體的瓦背放置在固化爐中，在固化爐中按照階梯性升溫進行固化后，即得到合成閘瓦。

所述的固化爐中階梯形升溫，是從100℃開始，每10℃為一個階梯，每階梯的保溫時間遞增1.5小時，直至升溫到規定溫度。

實施例2：

1）準備并稱取摩擦體各組分；丁腈橡膠10%、腰果殼油改性酚醛樹脂6%、鋼纖維5%、海泡石纖維18%、復合纖維11%、硫酸鋇18%、鐵粉14%、石墨8%、長石粉6%、煅燒鋁礬土1%、促進劑1%、硬脂酸1%、硫磺1%，滿足各組分質量之和達到100%的要求。

2）密煉造粒：將上述各組分除去硫磺外，按照各自的質量百分比加入密煉機中，在密煉機中經密煉加熱、加壓、密煉調節、破碎后得到預混料；密煉機進行密煉加熱15分鐘、密煉調節6分鐘，處理過程中溫度控制在85℃，經冷卻降溫、破碎處理，得到預混料；

3）將密煉后的預混料冷卻至室溫，稱取一定重量進入開煉機中，同時按照前述比例加入硫磺，在開煉機中開煉，得到閘瓦摩擦體。

將沖壓成型后的瓦背進行拋丸、除銹、整型、噴膠處理，在瓦背上形成粘結層，在瓦背上固定設置所述的閘瓦摩擦體，閘瓦摩擦體通過瓦背的粘結層與瓦背粘接。

鐵路載重車用耐磨型合成閘瓦的制作方法，其步驟為：

1）按前述質量比準備并稱取摩擦體各組分；

2）密煉造粒：將上述各組分除去硫磺外，按照各自的質量百分比加入密煉機中，在密煉機中經密煉加熱、加壓、密煉調節、破碎后得到預混料；

3）將密煉后的預混料冷卻至室溫，稱取一定重量進入開煉機中，同時按照前述比例加入硫磺，在開煉機中開煉，得到閘瓦摩擦體；

4）將所述預閘瓦摩擦體和處理后形成粘結層的瓦背放入壓機模具中，在8Mpa的壓力下進行3次放氣，采用保壓壓力20Mpa，保壓時間15min，在160℃溫度下將閘瓦摩擦體粘結在瓦背上成型；

5）將成型有閘瓦摩擦體的瓦背放置在固化爐中，在固化爐中按照階梯性升溫進行固化后，即得到合成閘瓦。

所述的固化爐中階梯形升溫，是從100℃開始，每10℃為一個階梯，每階梯的保溫時間遞增2小時，直至升溫到規定溫度。

以上僅是本發明優選的實施方式，需指出是，對于本領域技術人員在不脫離本技術方案的前提下，還可以作出若干變形和改進，上述變形和改進的技術方案應同樣視為落入本申請要求保護的范圍。