專利名稱：一種合成閘瓦及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種列車制動用的摩擦材料及其制造方法，尤其是一種有機合成閘瓦及其制造方法。
背景技術：
摩擦材料是各種機械設備的制動器、離合器和摩擦傳動裝置中不可缺少的材料之一，是利用摩擦使運動物體的動能轉(zhuǎn)化為熱能，從而使物體減速或停止運動的一種多元復合材料。自從車輛發(fā)明以來，就開始了摩擦材料的研究。近20年來，隨著運輸事業(yè)的蓬勃發(fā)展，摩擦材料發(fā)展尤為迅猛，出現(xiàn)了許多新型摩擦材料，并廣泛應用于各類工程機械和交通運輸工具上。列車制動摩擦材料的發(fā)展趨勢是由單一材質(zhì)、低熱容量、低高溫比強度(強度/比重)、低耐熱裂、低耐熱沖擊向復合材料、高熱容量、高比強度、高耐熱裂、高耐熱沖擊方向發(fā)展?？紤]列車制動摩擦材料的發(fā)展趨勢并結(jié)合我國的具體實際，從成本、制造技術水平、可靠性等多方面加以綜合，粉末冶金銅基摩擦材料是高速列車優(yōu)選的制動間片材料。目前隨著國內(nèi)高速列車的發(fā)展，其制動閘片材料的研究也正在逐漸起步和發(fā)展。摩擦材料可分為非金屬基和金屬基兩大類。金屬基摩擦材料主要是粉末冶金技術制造的鐵基、銅基摩擦材料，在材料配比方面具有特別的靈活性和廣泛性，且在高速、高負荷條件下表現(xiàn)出良好的摩擦磨損性能，因此目前在高速動車組中有著廣泛應用。在城市軌道車輛、中高速列車以及貨車上，合成閘瓦占據(jù)重要地位。這種合成閘瓦摩擦系數(shù)高，閘瓦壓力小，對制動缸尺寸要求小，基礎制動裝置重量輕，可減少制動機的用風量，尤其對輪軌粘著的影響較小，因此提高了制動效能。目前，軌道交通正朝著高速、重載方向發(fā)展，基于對安全的考慮，對閘瓦的要求也越來越高?，F(xiàn)有技術的合成間瓦采用橡膠改性酚醛樹脂為基體材料，以混雜纖維為增強材料，再添加摩擦性能調(diào)節(jié)劑，采用煉膠機或高速混料機混合均勻，再經(jīng)熱壓工藝以及后續(xù)的熱處理制成合成間瓦。由于各個原料成分之間比重差異較大，再加上引入有機纖維增強劑產(chǎn)生的結(jié)團，使原料混合難以達到高的均勻性，使閘瓦摩擦系數(shù)不夠穩(wěn)定。并且采用熱壓工藝成型也使生產(chǎn)裝備復雜，生產(chǎn)效率降低，產(chǎn)品成本提高。另外，現(xiàn)有技術的合成閘瓦由于吸熱和散熱性低，會造成制動踏面的熱裂?，F(xiàn)有技術合成閘瓦還會出現(xiàn)金屬鑲嵌，造成車輪踏面損傷以及噪音等問題。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供一種合成閘瓦及其制造方法。本發(fā)明的合成閘瓦包括具有槽的摩擦塊，槽的平面形狀為人字形或Z字形，槽的各處相互貫通，槽的寬度為2-8mm，優(yōu)選的寬度是3-5mm。摩擦塊的組成包括腰果殼油改性酚醛樹脂14-16%、丁腈橡膠2-4%、丁苯橡膠1-3%、芳綸漿粕0. 2-0. 5 %、浙青基碳纖維4-6%、鋼纖維7-9%、人造石墨顆粒14-15%, -200目鐵粉8-9. 5%、納米鐵粉0. 3-0. 5%,硫酸鋇晶須14-17 %、鈦酸鉀晶須14-17 %、海泡石纖維3-5 %、針狀硅灰石3_5 %、氧化鋅晶須 3-5% ο本發(fā)明的合成間瓦制備方法包括以下步驟先用甲苯將丁苯橡膠粉溶解成橡膠溶液；將上述橡膠溶液、腰果殼油改性酚醛樹脂、丁腈橡膠、芳綸漿粕、人造石墨顆粒、浙青基碳纖維、鋼纖維、-200目鐵粉、納米鐵粉、硫酸鋇晶須、鈦酸鉀晶須、海泡石纖維、針狀硅灰石、氧化鋅晶須用密煉機混合均勻，混合過程保持溫度60-80°C ；用熱壓機壓制成型，溫度125-145°C，壓力8-lOMPa，模具具有人字形或Z字形凸起用于在閘瓦中形成人字形或Z字形槽；固化處理，以20°C /小時從室溫升溫到100°C，以15°C /小時升溫到130°C，在130°C保溫2小時，以25°C /小時降溫到室溫。將丁苯橡膠溶解成溶液加入物料中混合，使物料混合得更加均勻。本發(fā)明的合成閘瓦具有強度高，熱穩(wěn)定性好，吸熱散熱性好，耐磨損，摩擦系數(shù)穩(wěn)定的優(yōu)點，這樣能夠防止金屬鑲嵌、踏面熱裂等損傷。


圖1是現(xiàn)有技術的合成閘瓦的正視圖；圖2是現(xiàn)有技術的合成閘瓦的俯視圖；圖3是本發(fā)明的合成閘瓦一個實施例的正視圖；圖4是本發(fā)明的合成閘瓦另一個實施例的正視圖。
具體實施例方式圖1是現(xiàn)有技術的合成閘瓦的正視圖。從圖中可以看出，每塊合成閘瓦包括兩塊摩擦塊。每塊摩擦塊都是連續(xù)的密實體。這樣，在列車制動時，列車的動能通過摩擦轉(zhuǎn)化成熱能。大塊的合成閘瓦本身的吸熱和散熱性就不好，從而車輪起到了主要的散熱功能。制動瞬間會使車輪踏面溫度升高到較高程度，而后又快速冷卻下來，從而使踏面產(chǎn)生熱裂。另外，由于每塊摩擦塊都是連續(xù)的密實體，而且合成間瓦的硬度和強度不高，在制動過程中車輪或軌道上的雜物以及制動摩擦過程中產(chǎn)生的磨屑，不容易從摩擦塊與車輪之間排出，從而鑲嵌在合成閘瓦中，加劇對車輪的損傷。圖3是本發(fā)明合成閘瓦一個實施例的正視圖，圖4是本發(fā)明合成閘瓦的另一個實施例的正視圖。在本發(fā)明合成閘瓦的每個摩擦塊中形成槽，槽的平面形狀為“人”字形或“Z”字形，槽的各處相互貫通，槽的寬度為2-8mm，優(yōu)選的寬度是3-5mm。這種將豎向槽(車輪圓周方向)和斜向槽相結(jié)合的開槽方式，非常有利于通風。從而對合成間瓦散熱性差的缺點是一個很好的彌補，大大提高合成間瓦的散熱性。同時，這些槽還在閘瓦中形成磨屑和雜物排出通道。制動過程中產(chǎn)生的閘瓦和車輪磨屑相互磨擦產(chǎn)生的磨屑，由這些通道迅速排出。車輪上附著的雜物也會在制動過程中由這些槽排出。本發(fā)明不選擇豎向槽(車輪圓周方向)和橫向槽(車輪寬度方向)交叉的開槽方式，這種開槽方式的散熱和排屑效果不好，特別是橫向槽，通風不好，散熱和排屑效果差。因此，本發(fā)明的這種開槽加強了閘瓦的散熱，能有效避免對車輪踏面熱裂傾向；并且槽作為磨屑和雜物排出通道，能有效避免金屬鑲嵌、踏面損傷等問題。在開槽后，為了提高合成閘瓦的強度，對合成閘瓦的摩擦塊的組成重新改進。本發(fā)明合成閘瓦的摩擦塊的組成為腰果殼油改性酚醛樹脂14-16%、丁腈橡膠2-4%、丁苯橡膠1_3%、芳綸漿粕0. 2-0.5%、浙青基碳纖維4-6%、鋼纖維7-9%、人造石墨顆粒14-15 %、-200目鐵粉8-9. 5 %、納米鐵粉0. 3-0. 5 %、硫酸鋇晶須14-17 %、鈦酸鉀晶須14-17%,海泡石纖維3-5%、針狀硅灰石3-5%、氧化鋅晶須3_5%。在上述組成中，除了潤滑劑人造石墨顆粒以及金屬填料鐵粉和納米鐵粉以外，其余的填料均為纖維狀，在起到原有的調(diào)節(jié)摩擦系數(shù)的作用以外，對橡膠樹脂基體起到強化作用，提高合成閘瓦的強度和硬度，并提高合成閘瓦的熱穩(wěn)定性。在本發(fā)明的合成閘瓦中，利用鋼纖維和較細的-200目鐵粉和納米鐵粉搭配，減小了鐵粉顆粒之間的平均間距，從而利用鋼鐵的良好導熱性進一步提高吸熱散熱性。尤其是納米鐵粉，雖然添加的重量少，但顆粒數(shù)量大大增加，使得這一效果非常明顯。在加上本發(fā)明開槽提高閘瓦的散熱性，從而使本發(fā)明的合成閘瓦的散熱效果非常好。 本發(fā)明的合成間瓦制備方法包括以下步驟先用甲苯將丁苯橡膠粉溶解成橡膠溶液；將上述橡膠溶液、腰果殼油改性酚醛樹脂、丁腈橡膠、芳綸漿粕、人造石墨顆粒、浙青基碳纖維、鋼纖維、-200目鐵粉、納米鐵粉、硫酸鋇晶須、鈦酸鉀晶須、海泡石纖維、針狀硅灰石、氧化鋅晶須用密煉機混合均勻，混合過程保持溫度60-80°C ；用熱壓機壓制成型，溫度125-145°C，壓力8-lOMPa，模具具有人字形或Z字形凸起用于在閘瓦中形成人字形或Z字形槽；固化處理，以20°C /小時從室溫升溫到100°C，以15°C /小時升溫到130°C，在130°C保溫2小時，以25°C /小時降溫到室溫。將丁苯橡膠溶解成溶液加入物料中混合，使物料混合得更加均勻。實施例1按以下組成配料腰果殼油改性酚醛樹脂14%、丁腈橡膠2%、丁苯橡膠1%、芳綸漿粕0. 2 %、浙青基碳纖維4%、鋼纖維9%、人造石墨顆粒15%、-200目鐵粉9. 5%、納米鐵粉0. 3 %、硫酸鋇晶須17 %、鈦酸鉀晶須17 %、海泡石纖維5 %、針狀硅灰石3 %、氧化鋅晶須3%。先用甲苯將丁苯橡膠粉溶解成橡膠溶液；將上述橡膠溶液、腰果殼油改性酚醛樹脂、丁腈橡膠、芳綸漿粕、人造石墨顆粒、浙青基碳纖維、鋼纖維、-200目鐵粉、納米鐵粉、硫酸鋇晶須、鈦酸鉀晶須、海泡石纖維、針狀硅灰石、氧化鋅晶須用密煉機混合均勻，混合過程保持溫度60°C;用熱壓機壓制成型，溫度125°C，壓力lOMPa，模具具有人字形凸起用于在閘瓦中形成人字形或Z字形槽；固化處理，以20°C /小時從室溫升溫到100°C，以15°C /小時升溫到130°C，在130°C保溫2小時，以25°C /小時降溫到室溫。最后得到具有人字形槽的合成閘瓦。實施例2按以下組成配料腰果殼油改性酚醛樹脂16%、丁腈橡膠4%、丁苯橡膠3%、芳綸漿粕0. 5%、浙青基碳纖維6%、鋼纖維7%、人造石墨顆粒14%、-200目鐵粉8%、納米鐵粉0. 5%、硫酸鋇晶須14%、鈦酸鉀晶須14%、海泡石纖維3%、針狀硅灰石5%、氧化鋅晶須5%。先用甲苯將丁苯橡膠粉溶解成橡膠溶液；將上述橡膠溶液、腰果殼油改性酚醛樹脂、丁腈橡膠、芳綸漿粕、人造石墨顆粒、浙青基碳纖維、鋼纖維、-200目鐵粉、納米鐵粉、硫酸鋇晶須、鈦酸鉀晶須、海泡石纖維、針狀硅灰石、氧化鋅晶須用密煉機混合均勻，混合過程保持溫度80°C ；用熱壓機壓制成型，溫度145°C，壓力8MPa，模具具有人字形凸起用于在閘瓦中形成人字形或Z字形槽；固化處理，以20°C /小時從室溫升溫到100°C，以15°C /小時升溫到130°C，在130°C保溫2小時，以25°C /小時降溫到室溫。最后得到具有人字形槽的合成閘瓦。實施例3按以下組成配料腰果殼油改性酚醛樹脂16%、丁腈橡膠4%、丁苯橡膠3%、芳綸漿粕0. 5%、浙青基碳纖維6%、鋼纖維7%、人造石墨顆粒14%、-200目鐵粉8%、納米鐵粉0. 5%、硫酸鋇晶須14%、鈦酸鉀晶須14%、海泡石纖維3%、針狀硅灰石5%、氧化鋅晶須5%。先用甲苯將丁苯橡膠粉溶解成橡膠溶液；將上述橡膠溶液、腰果殼油改性酚醛樹脂、丁腈橡膠、芳綸漿粕、人造石墨顆粒、浙青基碳纖維、鋼纖維、-200目鐵粉、納米鐵粉、硫酸鋇晶須、鈦酸鉀晶須、海泡石纖維、針狀硅灰石、氧化鋅晶須用密煉機混合均勻，混合過程保持溫度60°C用熱壓機壓制成型，溫度125°C，壓力lOMPa，模具具有Z字形凸起用于在閘瓦中形成人字形或Z字形槽；固化處理，以20°C /小時從室溫升溫到100°C，以15°C /小時升溫到130°C，在130°C保溫2小時，以25°C /小時降溫到室溫。最后得到具有Z字形槽的合成閘瓦。實施例4按以下組成配料腰果殼油改性酚醛樹脂14%、丁腈橡膠2%、丁苯橡膠1%、芳綸漿粕0. 2 %、浙青基碳纖維4%、鋼纖維9%、人造石墨顆粒15%、-200目鐵粉9. 5%、納米鐵粉0. 3 %、硫酸鋇晶須17 %、鈦酸鉀晶須17 %、海泡石纖維5 %、針狀硅灰石3 %、氧化鋅晶須3%。先用甲苯將丁苯橡膠粉溶解成橡膠溶液；將上述橡膠溶液、腰果殼油改性酚醛樹脂、丁腈橡膠、芳綸漿粕、人造石墨顆粒、浙青基碳纖維、鋼纖維、-200目鐵粉、納米鐵粉、硫酸鋇晶須、鈦酸鉀晶須、海泡石纖維、針狀硅灰石、氧化鋅晶須用密煉機混合均勻，混合過程保持溫度80°C ；用熱壓機壓制成型，溫度145°C，壓力8MPa，模具具有Z字形凸起用于在閘瓦中形成人字形或Z字形槽；固化處理，以20°C /小時從室溫升溫到100°C，以15°C /小時升溫到130°C，在130°C保溫2小時，以25°C /小時降溫到室溫。最后得到具有Z字形槽的合成閘瓦。
權利要求
1.一種合成間瓦，其特征在于包括具有槽的摩擦塊，所述槽的平面形狀為“人”字形或“Z”字形，槽的各處相互貫通，所述摩擦塊的組成包括腰果殼油改性酚醛樹脂15%、丁腈橡膠3%、丁苯橡膠2%、芳綸漿粕0. 3 %、浙青基碳纖維5 %、鋼纖維8%、人造石墨顆粒13%, -200目鐵粉10. 5%、納米鐵粉0. 2%、硫酸鋇晶須16%、鈦酸鉀晶須14%、海泡石纖維5 %、針狀硅灰石5 %、氧化鋅晶須3 %。
2.根據(jù)權利要求1所述的合成閘瓦，其特征在于槽的寬度為2-8mm，優(yōu)選的寬度是3_5mm0
3.一種根據(jù)權利要求1所述合成間瓦的制造方法，其特征在于包括以下步驟先用甲苯將丁苯橡膠粉溶解成橡膠溶液；將上述橡膠溶液、腰果殼油改性酚醛樹脂、丁腈橡膠、芳綸漿粕、人造石墨顆粒、浙青基碳纖維、鋼纖維、-200目鐵粉、納米鐵粉、硫酸鋇晶須、鈦酸鉀晶須、海泡石纖維、針狀硅灰石、氧化鋅晶須用密煉機混合均勻，混合過程保持溫度60-80°C ；用熱壓機壓制成型，溫度125-145°C，壓力8-lOMPa，模具具有人字形或Z字形凸起用于在閘瓦中形成人字形或Z字形槽；固化處理，以20°C /小時從室溫升溫到100°C，以15°C /小時升溫到130°C，在130°C保溫2小時，以25°C /小時降溫到室溫。
全文摘要
本發(fā)明合成閘瓦包括具有槽的摩擦塊，槽的平面形狀為人字形或Z字形。摩擦塊的組成包括改性酚醛樹脂、丁腈橡膠、丁苯橡膠、芳綸漿粕、瀝青基碳纖維、鋼纖維、人造石墨顆粒、-200目鐵粉、納米鐵粉、硫酸鋇晶須、鈦酸鉀晶須、海泡石纖維、針狀硅灰石、氧化鋅晶須。本發(fā)明的合成閘瓦制備方法包括以下步驟用甲苯將丁苯橡膠粉溶解成橡膠溶液；將上述橡膠溶液與其它物料用密煉機混合，用熱壓機壓制成型，最后固化處理。本發(fā)明的合成閘瓦具有強度高，熱穩(wěn)定性好，吸熱散熱性好，耐磨損，摩擦系數(shù)穩(wěn)定的優(yōu)點，這樣能夠防止金屬鑲嵌、踏面熱裂等損傷。
文檔編號C08K13/04GK102588478SQ20111000884
公開日2012年7月18日 申請日期2011年1月17日 優(yōu)先權日2011年1月17日
發(fā)明者吳佩芳 申請人:吳佩芳