一種直升機液壓絞車用溼式摩擦材料及其製備方法
2023-05-31 17:51:36
一種直升機液壓絞車用溼式摩擦材料及其製備方法
【專利摘要】本發明屬於冶金材料領域，特別涉及一種直升機液壓絞車用溼式摩擦材料及其製備方法。一種直升機液壓絞車用溼式摩擦材料，其特徵在於：該材料最終產品的化學成分按質量％為：改性酚醛樹脂：10～15；瀝青粉：5～10；六鈦酸鉀晶須餘量；該溼式摩擦材料通過以下方法製備：將六鈦酸鉀晶須、改性酚醛樹脂和瀝青粉進行充分混合，進行熱壓和固化，再進行機械加工和雙面研磨。本發明溼式摩擦材料採用六鈦酸鉀晶須為主體材料，其摩擦力超過石棉纖維，耐磨損；材料中添加一定量的瀝青粉，具有增摩作用；同時將酚醛樹脂的添加量限定在15％以下，在一定程度上限制了其潤滑性能，這些措施有利於提高溼式摩擦材料的摩擦係數。
【專利說明】一種直升機液壓絞車用溼式摩擦材料及其製備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於冶金材料領域，特別涉及一種直升機液壓絞車用溼式摩擦材料及其製備方法。
【背景技術】
[0002]液壓絞車不僅用於空中救生、貨物吊裝、空運等，還可裝備吊放聲納、搜索雷達等裝置，執行反潛任務，是直升機的重要配套設備。其特殊性能要求為:可任意方向傾斜升降，任意高度都可懸停且不下滑，在應急情況下可以切斷鋼索，可靠性高。
[0003]絞車的制動裝置是一種單盤自動夾緊結構，制動快速，穩定可靠。溼式摩擦片，如圖1中標號21所示，是其關鍵部件，其工作條件是在儀表油中工作並經受溫度衝擊、黴菌、鹽霧、加速度、振動等特種考驗。因此，要求溼式摩擦材料具有摩擦平穩、磨損率低、防鏽蝕、壽命長等功能，特別要求具備> 0.18的溼式動摩擦係數。
[0004]石棉是含水的鎂矽酸鹽，化學式為Mg6(Si4Oltl) (OH)8，在表面活性、增強性能、摩擦性能、價格等方面能全面滿足溼式摩擦材料的特殊要求,因此，國內外原溼式摩擦材料廣泛採用石棉。在現有技術中，石棉溼式摩擦材料採用的配方通常為:酚醛樹脂22%，烴油2%，餘量為石棉及少量石墨和銅粉顆粒。但石棉基溼式摩擦材料存在的技術缺陷是，在190~230°C產生灰化現象，使摩擦係數下降，摩擦性能出現衰減，並使耐磨性能下降。同時，石棉是強致癌物質，其危害主要是長期吸入石棉塵可導致石棉沉著病。因此，各國陸續限制或禁止使用石棉材料。溼式摩擦材料正朝著無石棉、無汙染、低噪音的綠色環保的方向發展。
[0005]國內現有的無石棉溼式摩擦材料存在的主要問題是，紙基材料溼式動摩擦係數小，只有0.12~0.14，與要求的溼式μ ^0.18的指標相差較大，且質量不穩定，需篩選使用，影響生產交付周期；C/C複合材料制動力矩不夠，不耐磨；含金屬纖維的非石棉摩擦片噪音大。以上幾種摩擦材料使用壽命低，無`法滿足直升機液壓絞車的性能要求。如何解決這些問題便成了製備溼式摩擦片的技術關鍵。
[0006]目前，交通、衛生、防火、海難等救助活動不斷增多，空中勘探、電網架設等空中作業任務不斷加大，加上武器裝備上的需要，研製溼式摩擦係數大、耐磨損、噪音小的溼式摩擦材料顯得愈加重要。
【發明內容】
[0007]本發明的目的之一是提供一種能夠滿足直升機液壓絞車性能要求、摩擦力達到或超過石棉、磨損量小、噪音小、摩擦性能衰減小的直升機液壓絞車用溼式摩擦材料。
[0008]本發明的另一目的是提供一種直升機液壓絞車用溼式摩擦材料的製備方法。
[0009]本發明的目的是通過以下技術方案實現的:
[0010]一種直升機液壓絞車用溼式摩擦材料，該材料最終產品的化學成分按質量％為:改性酚醛樹脂:10~15 ;浙青粉:5~10 ;六鈦酸鉀晶須餘量；
[0011]該溼式摩擦材料通過以下方法製備:將六鈦酸鉀晶須、改性酚醛樹脂和浙青粉進行充分混合，進行熱壓和固化，再進行機械加工和雙面研磨。
[0012]該溼式摩擦材料的製備方法為:將混合粉裝入鋼模，在熱壓機上進行熱壓，熱壓溫度150-180°C，壓力15-20Mpa，熱壓時間為每毫米厚度90s ;將熱壓品放入烘箱進行階梯升溫固化，固化溫度150?180°C ;固化後進行機械加工和雙面研磨，製得溼式摩擦材料。
[0013]所述階梯升溫固化中，固化升溫制度為:室溫?120°C 2小時，120?140°C I小時，140?160°C I小時，160?180°C I小時，150?180°C保溫時間6?8小時。
[0014]一種直升機液壓絞車用溼式摩擦材料的製備方法:
[0015]將六鈦酸鉀晶須、改性酚醛樹脂和浙青粉進行充分混合，進行熱壓和固化，再進行機械加工和雙面研磨，製得直升機液壓絞車用溼式摩擦材料；該摩擦材料最終產品的化學成分按質量％為:改性酚醛樹脂:10?15 ;浙青粉:5?10 ;六鈦酸鉀晶須餘量。
[0016]將混合粉裝入鋼模，在熱壓機上進行熱壓，熱壓溫度150-180°C，壓力15_20Mpa，熱壓時間為每毫米厚度90s ;將熱壓品放入烘箱進行階梯升溫固化，固化溫度150?180°C;固化後進行機械加工和雙面研磨，製得溼式摩擦材料。
[0017]所述階梯升溫固化中，固化升溫制度為:室溫?120°C 2小時，120?140°C I小時，140?160°C I小時，160?180°C I小時，150?180°C保溫時間6?8小時。
[0018]將待平磨的摩擦材料毛坯進行雙面磨削，達到不平行度小於0.04mm。
[0019]本發明的有益效果在於:
[0020]本發明的溼式摩擦材料具有以下特點:
[0021]①溼式摩擦係數高。本發明溼式摩擦材料採用六鈦酸鉀晶須為主體材料,其摩擦力超過石棉纖維，耐磨損；材料中添加一定量的浙青粉，具有增摩作用；同時將酚醛樹脂的添加量限定在15%以下，在一定程度上限制了其潤滑性能，這些措施有利於提高溼式摩擦材料的摩擦係數。
[0022]②摩擦性能穩定。六鈦酸鉀晶須對摩擦過程中能量的反射和能量的緩慢傳遞，使摩擦片溫度升高緩慢，保持了摩擦係數的穩定性。六鈦酸鉀晶須不吸潮，不與水起化學反應，可消除衰減現象，維持穩定的摩擦性能；
[0023]③減少噪音汙染。由於六鈦酸鉀晶須材料以TiO6八面體通過共面和共稜連接而成連鎖的隧道狀結構，因此有吸音能力，可減少噪音。
[0024]④安全性能好。六鈦酸鉀晶須材料在剎車過程中，摩擦係數不發生大的變化，不會引起摩擦片失效或抱死，從而提高了摩擦片使用過程的安全性能。
[0025]⑤有利於環境保護。六鈦酸鉀晶須材料化學性能穩定，無毒無害，可避免對人體的傷害和對大氣的汙染。
[0026]本發明溼式摩擦材料和石棉溼式摩擦材料配方不同:石棉溼式摩擦材料以石棉為主體，本發明溼式摩擦材料以六鈦酸鉀晶須為主體。本發明溼式摩擦材料具有的優點是,充分利用六鈦酸鉀晶須材料獨特的摩擦性能，大幅度提升溼式動摩擦係數，摩擦係數高，磨損量小，摩擦性能衰減小，摩擦性能穩定，噪音小，無毒無汙染。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0027]圖1為現有技術中絞車制動裝置示意圖；
[0028]圖2為本發明的直升機液壓絞車用溼式摩擦材料製備工藝流程圖。【具體實施方式】
[0029]下面結合實施例，對本發明的【具體實施方式】作進一步詳細描述。
[0030]一種直升機液壓絞車用溼式摩擦材料，其化學組成成分重量％為:改性酚醛樹脂10~15 ;浙青粉5~10 ;六鈦酸鉀晶須餘量。
[0031]六鈦酸鉀晶須材料的化學式為K20.6--02* K2Ti6O13，為針狀晶體，平均直徑0.2~
1.0ym,平均長度10~50 μ m，莫氏硬度4，真比重3.2 ±0.05，呈隧道狀結構，即Ti原子的配位為6，以TiO6八面體通過共面和共稜連接而成連鎖的隧道狀結構，K+離子佔據隧道中間，隧道軸與纖維軸平行。由於K+離子被這種隧道狀結構包裹住，從而使K+離子具有很高的化學穩定性。也正是由於這種隧道狀結構，決定了六鈦酸鉀的某些特殊性能。用六鈦酸鉀晶須材料取代石棉有以下明顯效果:
[0032]①摩擦力比石棉類纖維提高50%以上，可提高材料的摩擦係數；
[0033]②耐磨性能好，磨損量比石棉類纖維減少32% ；
[0034]③摩擦性能穩定。六鈦酸鉀晶須對摩擦過程中能量的反射和能量的緩慢傳遞，使摩擦片溫度升高緩慢，保持了摩擦係數的穩定性。六鈦酸鉀晶須不吸潮，不與水起化學反應，可消除衰減現象；石棉類摩擦材料190~230°C產生老化(灰化)現象，摩擦性能出現衰減；而使用六鈦酸鉀晶須的摩擦材料到350°C也沒出現衰減現象，仍然能夠維持穩定的摩擦性能；
[0035]④六鈦酸鉀晶須材料呈隧道狀結構，有吸音能力，可減少噪音；
[0036]⑤六鈦酸鉀晶須材料化學性能穩定，無毒無害，可避免對人體的傷害和對大氣的汙染。
[0037]⑥安全性能高。在剎車過程中，能夠使摩擦材料的摩擦係數不發生大的變化，不會引起摩擦片失效或抱死，從而提高了摩擦片使用過程的安全性能。
[0038]酚醛樹脂採用美國卡德萊NX-2141改性樹脂，為淺黃色細微顆粒，流動度15~70mm，硬化速度45~90s/150°C，游離酚 90%，固化劑
8 ~9%。
[0039]改性酚醛樹脂是良好的摩擦材料粘結劑，但同時也是固體潤滑劑，對提高溼式摩擦係數不利，因此，其含量限定在15%以下。
[0040]浙青粉有一定的粘結作用，同時也能起到一定的增摩作用。通過添加一定量的浙青粉，可在保證足夠的粘結強度條件下，適當降低酚醛樹脂的固體潤滑作用，從而有利於摩擦係數的提高。由於浙青粉的粘接作用不如酚醛樹脂，為了保證摩擦材料的粘接強度，浙青粉的添加量限定在10%以下。
[0041]按照上述溼式摩擦材料化學組成成分重量％，將六鈦酸鉀晶須、改性酚醛樹脂和浙青粉進行充分混合，混合粉裝入鋼模，在熱壓機上進行熱壓，熱壓溫度150-18(TC，壓力15-20Mpa，熱壓時間為每毫米厚度90s。將熱壓品放入烘箱進行固化，固化溫度150~180°C。固化升溫制度為:室溫~120°C 2小時，120~140°C I小時，140~160°C I小時，160~180°C I小時，150~180°C保溫時間6~8小時。固化後進行機械加工和雙面研磨，製得溼式摩擦片。其製備工藝流程如圖2所示。
[0042]由於摩擦片對加工精度要求較高，特別是要求不平行度為0.04mm，採用一般的平磨工藝無法達到要求。為此，本發明將待平磨的溼式摩擦片毛坯進行雙面磨削，樣品的不平行度可達到0.04mm以下，滿足了產品要求。
[0043]實施例:
[0044]採用本發明溼式摩擦材料和製造工藝，製得溼式摩擦材料試樣3批。試樣外徑Φ 28.5mm，厚度2mm。試樣在FALEX-6摩擦磨損試驗機上進行摩擦試驗。試驗條件:主軸速度635rpm ;試驗溫度26°C，上試件材料40CrNiMoA，下試件材料為本發明溼式摩擦材料；潤滑條件油中潤滑；試驗載荷50LBS ;試驗時間60min。試驗結果如表3所示。
[0045]表1為製備溼式摩擦材料化學組成成分重量％，表2為製備溼式摩擦材料工藝參數。
[0046]表1溼式摩擦材料化學組成成分重量％
[0047]
【權利要求】
1.一種直升機液壓絞車用溼式摩擦材料，其特徵在於:該材料最終產品的化學成分按質量％為:改性酚醛樹脂:10?15 ;浙青粉:5?10 ;六鈦酸鉀晶須餘量； 該溼式摩擦材料通過以下方法製備:將六鈦酸鉀晶須、改性酚醛樹脂和浙青粉進行充分混合，進行熱壓和固化，再進行機械加工和雙面研磨。
2.根據權利要求1所述的直升機液壓絞車用溼式摩擦材料，其特徵在於:該溼式摩擦材料的製備方法為:將混合粉裝入鋼模，在熱壓機上進行熱壓，熱壓溫度150-180°C，壓力15-20Mpa，熱壓時間為每毫米厚度90s ;將熱壓品放入烘箱進行階梯升溫固化，固化溫度150?180°C ;固化後進行機械加工和雙面研磨,製得溼式摩擦材料。
3.根據權利要求2所述的直升機液壓絞車用溼式摩擦材料，其特徵在於:所述階梯升溫固化中，固化升溫制度為:室溫?120°C 2小時，120?140°C I小時，140?160°C I小時，160?180°C I小時，150?180°C保溫時間6?8小時。
4.一種如權利要求1所述的直升機液壓絞車用溼式摩擦材料的製備方法，其特徵在於: 將六鈦酸鉀晶須、改性酚醛樹脂和浙青粉進行充分混合，進行熱壓和固化，再進行機械加工和雙面研磨，製得直升機液壓絞車用溼式摩擦材料；該摩擦材料最終產品的化學成分按質量％為:改性酚醛樹脂:10?15 ;浙青粉:5?10 ;六鈦酸鉀晶須餘量。
5.根據權利要求4所述的直升機液壓絞車用溼式摩擦材料的製備方法，其特徵在於:將混合粉裝入鋼模，在熱壓機上進行熱壓，熱壓溫度150-180°C，壓力15-20Mpa，熱壓時間為每毫米厚度90s ;將熱壓品放入烘箱進行階梯升溫固化，固化溫度150?180°C;固化後進行機械加工和雙面研磨，製得溼式摩擦材料。
6.根據權利要求5所述的直升機液壓絞車用溼式摩擦材料的製備方法，其特徵在於:所述階梯升溫固化中，固化升溫制度為:室溫?120°C 2小時，120?140°C I小時，140?1600C I小時，160?180°C I小時，150?180°C保溫時間6?8小時。
7.根據權利要求4所述的直升機液壓絞車用溼式摩擦材料的製備方法，其特徵在於:將待平磨的摩擦材料毛坯進行雙面磨削，達到不平行度小於0.04mm。
【文檔編號】B66D5/02GK103821858SQ201410066812
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年2月26日 優先權日:2014年2月26日
【發明者】田玉清, 王飛, 陳廣志, 孫陽, 許慶森 申請人:鋼鐵研究總院