一種鐵路貨車(chē)轉(zhuǎn)向架立柱磨耗板及其加工工藝的制作方法
【專利摘要】一種鐵路貨車(chē)轉(zhuǎn)向架立柱磨耗板及其加工工藝。提供了一種耐磨、機(jī)械強(qiáng)度高，連接可靠的鐵路貨車(chē)轉(zhuǎn)向架立柱磨耗板及其加工工藝。包括增強(qiáng)層和摩擦層，所述增強(qiáng)層由以下重量份的組分組成：無(wú)堿玻璃纖維布10-50份、雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂20-40份和短切玻璃纖維10-50份；所述摩擦層由以下重量份的組分組成：芳綸纖維10-50份、短切玻璃纖維10-50份、雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂20-40份、硅灰石粉10-50份和添加劑10-50份。本發(fā)明由增強(qiáng)層和摩擦層組成，與現(xiàn)有技術(shù)相比，既具有優(yōu)良的耐磨性及穩(wěn)定的摩擦系數(shù)（低于0.27），又具有足夠高的層間剪切力（大于2700N）機(jī)械強(qiáng)度，保證了鐵路貨車(chē)的安全運(yùn)行，同時(shí)該磨耗板還具有溫升低、摩擦噪音小的特點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】一種鐵路貨車(chē)轉(zhuǎn)向架立柱磨耗板及其加工工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種新材料，尤其涉及一種耐磨高機(jī)械強(qiáng)度玻璃纖維復(fù)合材料的鐵路貨車(chē)轉(zhuǎn)向架立柱磨耗板及其加工工藝。
技術(shù)背景
[0002]鐵路貨車(chē)摩擦減震器主要依靠側(cè)架立柱磨耗板與斜楔之間的摩擦阻力抑制、吸收垂直振動(dòng)，使振動(dòng)和沖擊能量轉(zhuǎn)化為熱能，從而使振動(dòng)得到衰減保證車(chē)輛的平穩(wěn)運(yùn)行。目前鐵路貨車(chē)多采用金屬材料的斜楔與磨耗板進(jìn)行摩擦減震，摩擦系數(shù)高，當(dāng)立柱磨耗板與斜楔發(fā)生嚴(yán)重磨損后，摩擦系數(shù)增大，摩擦表面的變形以及間隙的增加，甚至因裂損而脫離，將破壞車(chē)輛減震性能，降低車(chē)輛運(yùn)行平穩(wěn)性，嚴(yán)重威脅行車(chē)安全。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明針對(duì)以上問(wèn)題，提供了一種耐磨、機(jī)械強(qiáng)度高，連接可靠的鐵路貨車(chē)轉(zhuǎn)向架立柱磨耗板及其加工工藝。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案是:包括增強(qiáng)層和摩擦層，
[0005]所述增強(qiáng)層由以下重量份的組分組成:無(wú)堿玻璃纖維布10-50份、雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂20-40份和短切玻璃纖維10-50份；
[0006]所述摩擦層由以下重量份的組分組成:芳綸纖維10-50份、短切玻璃纖維10-50份、雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂20-40份、硅灰石粉10-50份和添加劑10-50份。
[0007]所述添加劑包括石墨粉、二硫化鑰和黃銅棉。
[0008]所述短切玻璃纖維的長(zhǎng)度為所述芳纟侖纖維的長(zhǎng)度為l_5mm。
[0009]所述增強(qiáng)層內(nèi)設(shè)有磁粉。
[0010]本發(fā)明的加工工藝包括以下步驟:
[0011]I)、下模預(yù)成型:
[0012]a)、將無(wú)堿玻璃纖維布浸潰于混有短切玻璃纖維的雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂中制備預(yù)浸料，剪切鋪展在下模中作為增強(qiáng)層；
[0013]b)、將芳綸纖維、短切玻璃纖維、雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂、硅灰石粉和添加劑進(jìn)行干法混合后，均勻鋪展在增強(qiáng)層上，作為摩擦層；
[0014]C)、利用模壓成型法進(jìn)行熱處理:模壓為200_220MPa，凝膠溫度為90_110°C，時(shí)間55-65分鐘；固化溫度為160-180°C，時(shí)間50-70分鐘；再進(jìn)行后固化，處理溫度為190-210°C、時(shí)間為30-50min ;下模預(yù)成型完成；
[0015]2)、下模成型:
[0016]a)、在上模的底面設(shè)置若干均布間隔的用于沉頭孔成型的凸起；
[0017]b)、將上、下模合模，凸起嵌入摩擦層內(nèi)；
[0018]C)、上、下模分離；
[0019]d)、下模成型完成。[0020]所述凸起內(nèi)設(shè)有電磁鐵或永磁體。
[0021]本發(fā)明由增強(qiáng)層和摩擦層組成，與現(xiàn)有技術(shù)相比，既具有優(yōu)良的耐磨性及穩(wěn)定的摩擦系數(shù)(低于0.27)，又具有足夠高的層間剪切力(大于2700N)機(jī)械強(qiáng)度，保證了鐵路貨車(chē)的安全運(yùn)行，同時(shí)該磨耗板還具有溫升低、摩擦噪音小的特點(diǎn)。
[0022]本發(fā)明在生產(chǎn)加工時(shí)，在上模的底面設(shè)置凸起，先通過(guò)合模動(dòng)作(凸起嵌入摩擦層內(nèi))，預(yù)沖了沉頭槽，保護(hù)了摩擦層內(nèi)的纖維組織構(gòu)成；避免了現(xiàn)有技術(shù)中，直接進(jìn)行加工沉頭孔，降低了破壞沉頭孔周邊摩擦層的損壞程度，提高了摩擦層的使用壽命；
[0023]在凸起內(nèi)設(shè)置電磁鐵或永磁體，用于將游離在增強(qiáng)層內(nèi)的磁粉集中，提高了加工沉頭部位的剛度、強(qiáng)度，便于加工，且提高了增強(qiáng)層的使用壽命。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1是本發(fā)明的成型過(guò)程圖一，
[0025]圖2是本發(fā)明的成型過(guò)程圖二，
[0026]圖3是本發(fā)明的成型過(guò)程圖三；
[0027]圖中I是上模，2是下模，3是摩擦層，4是增強(qiáng)層，5是凸起，61是電磁鐵，62是永磁體，7是沉頭槽，8是沉頭孔，9是磁粉，10是纖維層。
【具體實(shí)施方式】
[0028]實(shí)施例一:取長(zhǎng)度為2mm的短切玻璃纖維20份、雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂40份混合后，無(wú)堿玻璃纖維布40份制備預(yù)浸料，裁剪成型鋪展到下模里，作為增強(qiáng)層；芳綸纖維(長(zhǎng)度為2mm) 20份、短切玻璃纖維(長(zhǎng)度為2mm) 20份、雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂40份、硅灰石粉5份、石墨粉5份、二硫化鑰5份、黃銅棉5份，干法混合后均勻鋪展在增強(qiáng)層上；利用模壓成型法進(jìn)行熱處理:模壓為200MPa，凝膠溫度為90°C，時(shí)間約55分鐘；固化溫度為160°C，時(shí)間50分鐘；再進(jìn)行后固化，溫度控制在190°C、時(shí)間為30min ;下模預(yù)成型完成；
[0029]然后，本發(fā)明如圖1-3所示，下模成型:
[0030]a)、在上模I的底面設(shè)置若干均布間隔的用于沉頭孔成型的凸起5 ；
[0031]b)、將上、下模合模，凸起嵌入摩擦層3內(nèi)，形成沉頭槽7，保護(hù)了摩擦層內(nèi)的纖維層10，避免了現(xiàn)有技術(shù)中，直接進(jìn)行加工沉頭孔，降低了破壞沉頭孔周邊摩擦層的損壞程度，提高了摩擦層的使用壽命；
[0032]C)、上、下模分離；
[0033]d)、下模2成型完成。
[0034]所述增強(qiáng)層4內(nèi)設(shè)有磁粉9 (如鐵粉等)，提高了增強(qiáng)層4的剛度和強(qiáng)度。
[0035]所述凸起內(nèi)設(shè)有電磁鐵61或永磁體62，用于將游離在增強(qiáng)層內(nèi)的磁粉集中，提高了加工沉頭部位的剛度、強(qiáng)度，便于加工，且提高了增強(qiáng)層的使用壽命。
[0036]最后，加工出沉頭孔8。
[0037]實(shí)施例二:取長(zhǎng)度為2mm的短切玻璃纖維25份、雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂35份混合后，無(wú)堿玻璃纖維布40份制備預(yù)浸料，裁剪成型鋪展到下模里，作為增強(qiáng)層；芳綸纖維(長(zhǎng)度為2mm)20份、短切玻璃纖維(長(zhǎng)度為2mm)25份、雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂35份、硅灰石粉5份、石墨粉5份、二硫化鑰5份、黃銅棉5份，干法混合后均勻鋪展在增強(qiáng)層上；利用模壓成型法進(jìn)行熱處理:模壓為210MPa，凝膠溫度為100°C，時(shí)間約60分鐘；固化溫度為170°C，時(shí)間約60分鐘；再進(jìn)行后固化，溫度控制在200°C、時(shí)間為40min，下模預(yù)成型完成；
[0038]然后，本發(fā)明如圖1-3所示，下模成型:
[0039]a)、在上模I的底面設(shè)置若干均布間隔的用于沉頭孔成型的凸起5 ；
[0040]b)、將上、下模合模，凸起嵌入摩擦層3內(nèi)，形成沉頭槽7，保護(hù)了摩擦層內(nèi)的纖維層10，避免了現(xiàn)有技術(shù)中，直接進(jìn)行加工沉頭孔，降低了破壞沉頭孔周邊摩擦層的損壞程度，提高了摩擦層的使用壽命；
[0041]C)、上、下模分離；
[0042]d)、下模2成型完成。
[0043]所述增強(qiáng)層4內(nèi)設(shè)有磁粉9 (如鐵粉等)，提高了增強(qiáng)層4的剛度和強(qiáng)度。
[0044]所述凸起內(nèi)設(shè)有電磁鐵61或永磁體62，用于將游離在增強(qiáng)層內(nèi)的磁粉集中，提高了加工沉頭部位的剛度、強(qiáng)度，便于加工，且提高了增強(qiáng)層的使用壽命。
[0045]最后,加工出沉頭孔8。
[0046]實(shí)施例三:取長(zhǎng)度為2mm的短切玻璃纖維15份、雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂45份混合后，無(wú)堿玻璃纖維布40份制備預(yù)浸料，裁剪成型鋪展到下模里，作為增強(qiáng)層；芳綸纖維(長(zhǎng)度為2mm)20份、短切玻璃纖維(長(zhǎng)度為2mm)15份、雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂45份、硅灰石粉5份、石墨粉5份、二硫化鑰5份、黃銅棉5份，干法混合后均勻鋪展在增強(qiáng)層上；利用模壓成型法進(jìn)行熱處理:模壓為220MPa，凝膠溫度為110°C，時(shí)間65分鐘；固化溫度為180°C，時(shí)間70分鐘；再進(jìn)行后固化，溫度控制在210°C、時(shí)間為50min，下模預(yù)成型完成；
[0047]然后，本發(fā)明如圖1-3所示，下模成型:
[0048]a)、在上模I的底面設(shè)置若干均布間隔的用于沉頭孔成型的凸起5 ；
[0049]b)、將上、下模合模，凸起嵌入摩擦層3內(nèi)，形成沉頭槽7，保護(hù)了摩擦層內(nèi)的纖維層10，避免了現(xiàn)有技術(shù)中，直接進(jìn)行加工沉頭孔，降低了破壞沉頭孔周邊摩擦層的損壞程度，提高了摩擦層的使用壽命；
[0050]C)、上、下模分離；
[0051]d)、下模2成型完成。
[0052]所述增強(qiáng)層4內(nèi)設(shè)有磁粉9 (如鐵粉等)，提高了增強(qiáng)層4的剛度和強(qiáng)度。
[0053]所述凸起內(nèi)設(shè)有電磁鐵61或永磁體62，用于將游離在增強(qiáng)層內(nèi)的磁粉集中，提高了加工沉頭部位的剛度、強(qiáng)度，便于加工，且提高了增強(qiáng)層的使用壽命。
[0054]最后,加工出沉頭孔8。
[0055]本發(fā)明的技術(shù)效果為:
[0056]—、增強(qiáng)層由無(wú)堿玻璃纖維布10-50份、雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂20-40份和短切玻璃纖維(長(zhǎng)度為l-5mm)10-50份組成。其中雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂是耐熱樹(shù)脂的新型品種，是一類具有雙活性端基的樹(shù)脂，在加熱或催化劑作用下可以交聯(lián)固化，具有良好的耐熱性、耐潮濕、耐化學(xué)品、耐宇宙射線和優(yōu)異的機(jī)械性能，是一類理想的先進(jìn)復(fù)合材料的基體樹(shù)脂。通過(guò)差示掃描量熱分析和旋轉(zhuǎn)粘度法測(cè)定雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂的固化反應(yīng)曲線、粘度隨溫度的變化曲線以及恒溫條件下粘度隨時(shí)間的變化曲線。當(dāng)升溫速率為1.50C /min時(shí)樹(shù)脂從90?170°C有一個(gè)較寬的低粘度平臺(tái)，粘度維持在11.25?59.25MPa.s范圍內(nèi)。
[0057]預(yù)浸料是用樹(shù)脂基體在嚴(yán)格控制的條件下浸潰連續(xù)纖維或織物。將玻璃纖維布浸潰于混有短切玻璃纖維的雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂中制備預(yù)浸料，剪切鋪展在模具中制成樹(shù)脂基體與增強(qiáng)體的組合物，是制造復(fù)合材料的中間材料；它的一些性質(zhì)直接帶入復(fù)合材料中，是復(fù)合材料的基礎(chǔ)。復(fù)合材料的性能在很大程度上取決于預(yù)浸料的性能。玻璃纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基體復(fù)合材料的粉末浸潰過(guò)程中，聚合物粉末的粒徑、浸潰槽內(nèi)分散輥的數(shù)目及排布、聚合物在加熱烘道中所能達(dá)到的溫度、預(yù)浸料的牽引速率、接枝極性基團(tuán)的改性樹(shù)脂基體的引入等對(duì)體系浸潰效果都有直接的影響；控制預(yù)浸料中的樹(shù)脂含量、孔隙率及調(diào)節(jié)復(fù)合體系界面結(jié)合也十分重要。
[0058]二、摩擦層由芳綸纖維(長(zhǎng)度為l_5mm) 10-50份、短切玻璃纖維(長(zhǎng)度為l_5mm)10-50份、雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂20-40份、硅灰石粉10-50份、添加劑10-50份組成。其中添加劑為石墨粉、二硫化鑰、黃銅棉。
[0059]芳綸纖維作為摩擦層的主要成份之一，其結(jié)構(gòu)對(duì)纖維表面及結(jié)構(gòu)影響較明顯。芳綸短切纖維表面略帶線條狀痕跡，無(wú)明顯的皮芯結(jié)構(gòu)；SEM下觀察其線條狀痕跡為表面的微纖維，與纖維軸向平行，呈現(xiàn)出皺褶狀，是成型過(guò)程中凝聚態(tài)急驟變化形成超分子結(jié)構(gòu)在纖維表面的形態(tài)特征。芳綸纖維熱壓后進(jìn)行一定時(shí)間的保溫或者冷處理，芳綸纖維熱壓的抗張指數(shù)得以提高；撕裂指數(shù)也隨著保溫和冷浸潰條件而有所變化?？梢猿浞值睦貌煌季]纖維各自的粘接、絕緣和增強(qiáng)優(yōu)勢(shì)。熱壓過(guò)程能夠顯著提高芳綸纖維的抗張強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率等機(jī)械性能。從高分子聚合物的凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)方面看，對(duì)芳綸纖維分析其大分子之間的幾何排列包括晶態(tài)結(jié)構(gòu)、非晶態(tài)、取向態(tài)和織態(tài)等結(jié)構(gòu)，以及纖維分子量、結(jié)晶度、內(nèi)聚能密度(cohesive energy density,簡(jiǎn)稱CED)等主要結(jié)構(gòu)參數(shù)。采用熱分析手段，研究纖維受熱時(shí)溫度、熱應(yīng)力等對(duì)其結(jié)構(gòu)的影響，芳綸纖維平均分子量大小為10萬(wàn)左右。CED越高，說(shuō)明分子鏈間的以氫鍵為主的宏觀次價(jià)鍵作用力越大，有利于纖維維持穩(wěn)定的凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)、良好的熔融流動(dòng)性能、獨(dú)特的黏度行為、容易結(jié)膜等。
[0060]本發(fā)明的物理力學(xué)性能，如下表所示:
【權(quán)利要求】
1.一種鐵路貨車(chē)轉(zhuǎn)向架立柱磨耗板，其特征在于，包括增強(qiáng)層和摩擦層， 所述增強(qiáng)層由以下重量份的組分組成:無(wú)堿玻璃纖維布10-50份、雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂20-40份和短切玻璃纖維10-50份； 所述摩擦層由以下重量份的組分組成:芳綸纖維10-50份、短切玻璃纖維10-50份、雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂20-40份、硅灰石粉10-50份和添加劑10-50份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鐵路貨車(chē)轉(zhuǎn)向架立柱磨耗板，其特征在于，所述添加劑包括石墨粉、二硫化鑰和黃銅棉。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種鐵路貨車(chē)轉(zhuǎn)向架立柱磨耗板，其特征在于，所述短切玻璃纖維的長(zhǎng)度為所述芳纟侖纖維的長(zhǎng)度為l-5mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種鐵路貨車(chē)轉(zhuǎn)向架立柱磨耗板，其特征在于，所述增強(qiáng)層內(nèi)設(shè)有磁粉。
5.一種權(quán)利要求1所述的鐵路貨車(chē)轉(zhuǎn)向架立柱磨耗板的加工工藝，其特征在于，包括以下步驟: 1)、下模預(yù)成型: a)、將無(wú)堿玻璃纖維布浸潰于混有短切玻璃纖維的雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂中制備預(yù)浸料，剪切鋪展在下模中作為增強(qiáng)層； b)、將芳綸纖維、短切玻璃纖維、雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂、硅灰石粉和添加劑進(jìn)行干法混合后，均勻鋪展在增強(qiáng)層上，作為摩擦層； C)、利用模壓成型法進(jìn)行熱處理:模壓為200-220MPa，凝膠溫度為90-110°C，時(shí)間55-65分鐘；固化溫度為160-180°C，時(shí)間50-70分鐘；再進(jìn)行后固化，處理溫度為190-210°C、時(shí)間為30-50min ;下模預(yù)成型完成； 2)、下模成型: a)、在上模的底面設(shè)置若干均布間隔的用于沉頭孔成型的凸起； b)、將上、下模合模，凸起嵌入摩擦層內(nèi)； C)、上、下模分離； d)、下模成型完成。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種鐵路貨車(chē)轉(zhuǎn)向架立柱磨耗板的加工工藝，其特征在于，所述凸起內(nèi)設(shè)有電磁鐵或永磁體。
【文檔編號(hào)】C08L77/10GK103522681SQ201310497058
【公開(kāi)日】2014年1月22日 申請(qǐng)日期:2013年10月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月22日
【發(fā)明者】徐志富, 臧權(quán)同, 劉政 申請(qǐng)人:揚(yáng)州華鐵鐵路配件有限公司