城軌車輛用合成閘瓦及其製造方法
2023-04-22 17:47:11 1
專利名稱:城軌車輛用合成閘瓦及其製造方法
技術領域:
本發明涉及軌道交通車輛配件領域,尤其涉及一種城軌車輛用合成間瓦及其製造 方法。
背景技術:
目前,軌道交通運輸正朝著高速、重載的方向發展,基於對安全的考慮,對閘瓦的 要求也越來越高。在城軌車輛剎車制動的情況下,閘瓦表面工作溫度可達500°C,甚至更高。 這就需要高耐溫性和高耐磨性的閘瓦材料來維持城軌車輛制動性能的穩定,保證行車安 全。在鐵道部門廣泛應用的制動材料,主要有高磷鑄鐵間瓦、聚合物基合成間瓦和銅基粉末 冶金閘瓦。早期高磷鑄鐵閘瓦應用於普通非提速列車;銅基粉末冶金閘瓦應用於高速動車 組;聚合物基合成閘瓦應用於鐵路貨車和城市軌道客車。聚合物基合成閘瓦由樹脂、橡膠、 金屬粉末和潤滑材料混合加熱壓制而成,有著優越的常溫性能,比重輕,在城市軌道車輛上 得到普遍使用。聚合物基合成間瓦目前通常採用價格便宜的酚醛樹脂為粘結劑。酚醛樹脂本 身是應用最廣泛的合成材料之一,經固化後具有耐熱性好、力學強度高、堅硬耐磨、常溫 性能穩定等優點。例如發明專利「地鐵車輛用高摩合成閘瓦及其製造方法」(專利號 01126440. 3),以改性酚醛樹脂為粘結劑,鋼纖維和芳綸漿粕為增強材料,再填充摩擦性能 調節劑壓制閘瓦。但酚醛樹脂在高溫下易分解,使其在使用過程中出現力學性能下降的現 象。同時,鋼纖維的加入會導致噪音,而芳綸漿粕在混料過程中易團聚從而引起閘瓦制動性 能下降和不穩定,也為大家所公認的技術問題。
發明內容
鑑於現有技術所存在的上述問題,本發明旨在公開一種具有更好的耐熱、耐磨性 能,並且噪音低、性能穩定的城軌車輛用合成閘瓦及其製造方法。本發明的技術解決方案是這樣實現的一種城軌車輛用合成閘瓦,其特徵在於它以針狀矽灰石為增強材料,聚雙馬來醯 亞胺樹脂為基體材料,填充摩擦性能調節劑,採用熱壓工藝製成,所述間瓦的各組分重量比
如下
聚雙馬來醯亞胺樹脂8
丁腈橡膠6
石墨12-24%
鐵粉4-16%
矽灰石4-12%
摩擦粉6-14%
重晶石21-39%
偶聯劑0-6%
其中,丁腈橡膠作為增韌組元,採用交聯型粉末丁腈橡膠,為白色彈性粉狀物,密 度為 0. 96g/cm3 ;石墨、鐵粉和摩擦粉作為摩擦性能調節劑,所述鐵粉為樹枝狀鐵粉,密度為7. 5g/ cm3, Fe 含量彡 95%。所述城軌車輛用合成閘瓦的製造方法,包括以下工藝步驟(1)原料混合將重量比為聚雙馬來醯亞胺樹脂8-16%、丁腈橡膠6-14%、石墨 12- %、鐵粉4-16%矽灰石4-12%、摩擦粉6-14%、重晶石21-39%、偶聯劑0-6%的原料 均勻混合20分鐘;(2)熱壓成型將前述混好的原料放入模具中熱壓成型,在此過程中,溫度為 215-225°C,壓力 30-50MPa,熱壓時間為 1. 0-2. Omin/mm ;(3)熱處理將熱壓的成形物放入熱處理爐中,最終在180-240°C條件下熱處理 7-15小時得到所述閘瓦。由此可見,本發明提供的城軌車輛用合成閘瓦以聚雙馬來醯亞胺樹脂和丁腈橡膠 為粘合劑,以石墨、摩擦粉、鐵粉為摩擦性能調節劑,以針狀矽灰石纖維為增強材料、以重晶 石為輔助填料,並加入偶聯劑使無機組分和有機組分更好的結合。其原理在於聚雙馬來醯 亞胺屬於加聚型聚醯亞胺,具有比酚醛樹脂更突出的熱穩定性、機械性能、抗輻射和耐溶劑 性能,並且在高溫和高速等極端環境下有很好的摩擦磨損性能,是一類有潛力應用於摩擦 學領域中的基體材料。它在成型過程中無低分子副產物放出,且容易控制,固化物結構致 密,缺陷少,具有較高的強度和模量。這些特性保證了由聚雙馬來醯亞胺製備的合成間瓦的 基本性能高於目前使用酚醛樹脂作為基體材料製備的閘瓦。在保證耐磨性和力學性能的基礎上,採用針狀矽灰石代替鋼纖維和芳綸漿粕作為 合成閘瓦的增強材料,既能消除鋼纖維的加入導致的噪音,也避免了芳綸漿粕在混料過程 中易團聚引起閘瓦制動性能下降和不穩定的問題。通過反複製動實驗,結果顯示本發明所述的城軌車輛用合成閘瓦,其摩擦係數穩 定、耐磨損、低磨耗、無龜裂和金屬鑲嵌、不傷害車輪,具有較好的耐候性,對城市不產生汙 染;因而能滿足城軌列車的使用要求。
具體實施方式
實施例1
城軌車輛用合成閘瓦的組分(重量百分比)如下
組分重量百分含量
聚雙馬來醯亞胺樹脂12%
丁腈橡膠10%
石墨18%
鐵粉10%
矽灰石8%
摩擦粉10%
重晶石30%
偶聯劑(市售南大-42)2%
將原材料按比例混合均勻20min,將混好的壓塑料放入模具內熱壓成型,其工藝參 數為溫度220°C,壓力40MPa,時間1. anin/mm。最後將成形物放入熱處理爐中,並最終在 220°C條件下熱處理10小時得到產品。摩擦磨損試驗在GF150D型定速摩擦機上進行,摩擦壓力為0. 57MPa,摩擦盤材料 為H13,摩擦半徑為150mm,轉速可調控範圍為0-3000r/min。實驗分兩步進行,一是由高速 度開始定速摩擦,實驗速度梯度降低,按轉速120km/h、100km/h、/80km/h、/60km/h、40km/ h、20km/h順序操作實驗;二是由低速度開始定速摩擦,實驗速度梯度升高,按轉速20km/h、 40km/h、/60km/h、/80km/h、100km/h、120km/h順序操作實驗。在每一速度條件下,摩擦時間 為30s,測試試樣實驗前後的質量損失以確定累計磨損率。製得的城軌車輛用合成閘瓦採用GF150D型定速摩擦機進行試驗,試驗結果如下表1實施例1的摩擦磨損數據
權利要求
1. 一種城軌車輛用合成閘瓦,其特徵在於它以針狀矽灰石為增強材料,聚雙馬來醯 亞胺樹脂為基體材料,填充摩擦性能調節劑,採用熱壓工藝製成,所述間瓦的各組分的重量比如下聚雙馬來醯亞胺樹脂8-16%丁腈橡膠6-14%石墨12- %鐵粉4-16%矽灰石4-12%摩擦粉6-14%重晶石21-39%偶聯劑0-6%其中,丁腈橡膠作為增韌組元,採用交聯型粉末丁腈橡膠,為白色彈性粉狀物,密度為 0. 96g/cm3 ;石墨、鐵粉和摩擦粉作為摩擦性能調節劑,所述鐵粉為樹枝狀鐵粉,密度為7. 5g/cm3, 佝含量> 95%。
2. 一種城軌車輛用合成間瓦的製造方法,包括以下工藝步驟(1)原料混合將重量比為聚雙馬來醯亞胺樹脂8-16%、丁腈橡膠6-14%、石墨 12- %、鐵粉4-16%矽灰石4-12%、摩擦粉6-14%、重晶石21-39%、偶聯劑0-6%的原料 均勻混合20分鐘;(2)熱壓成型將前述混好的原料放入模具中熱壓成型,在此過程中,溫度為 215-225°C,壓力 30-50MPa,熱壓時間為 1. 0-2. Omin/mm ;(3)熱處理將熱壓的成形物放入熱處理爐中,最終在180-M0°C條件下熱處理7-15小 時得到所述閘瓦。
全文摘要
本發明公開了一種一種城軌車輛用合成閘瓦及其製備方法,它以針狀矽灰石為增強材料,聚雙馬來醯亞胺樹脂為基體材料,填充摩擦性能調節劑,採用熱壓工藝製成,其各組分配比如下聚雙馬來醯亞胺樹脂8-16%,丁腈橡膠6-14%,石墨12-24%,鐵粉4-16%,矽灰石4-12%,摩擦粉6-14%,重晶石21-39%,偶聯劑0-6%;本發明所述的城軌車輛用合成閘瓦,其摩擦係數穩定、耐磨損、低磨耗、無龜裂和金屬鑲嵌、不傷害車輪,具有較好的耐候性,低噪聲,對城市不產生汙染;能夠滿足城軌列車的使用要求。
文檔編號C08K3/34GK102134397SQ201110042990
公開日2011年7月27日 申請日期2011年2月22日 優先權日2011年2月22日
發明者王才朋, 覃作祥, 陸興 申請人:大連交通大學