专利名称：用于动车踏面清扫器研磨子及其制造方法
技术领域：
本发明涉及研磨领域，具体说，涉及用于动车踏面清扫器的研磨子及其制造方法。
背景技术：
动车踏面清扫器起着清扫车轮、增加轮轨粘着系数以保证高速列车制动安全的作用，踏面清扫器直接作用于车轮上的部件被称作研磨子。研磨子通常采用高金属含量的复合材料制成，采用低速间歇或者连续低压力接触车轮从而起到清扫和增粘作用。目前所使用的研磨子有众多问题，例如在使用过程中容易出现金属镶嵌，其严重时会对车轮产生有害的影响，又例如在使用后期，研磨子表面会出现热裂纹，容易引起掉渣掉块，进而严重影响行车安全。另外，现有的用于制造研磨子的材料的压缩模量偏高，接触面积小而作用压力高，从而造成局部接触，以致因为热效应而对车轮造成热损伤。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中所存在的上述缺陷，提供一种用于动车踏面清扫器研磨子。为此，本发明所提供的动车踏面清扫器研磨子由复合材料制成，该复合材料的组分包括改性酚醛树脂6818、还原铁粉、铜纤维、钢纤维、海泡石、钾长石、石墨、冰晶石和氧化铝。其中，所述复合材料的各组分的重量百分比优选为改性酚醛树脂6818 24. 11%、还原铁粉35. 03%、铜纤维13. 62%、钢纤维6. 03%、海泡石:4. 61%、钾长石4. 54%、石墨 4. 40%、冰晶石3. 90%、氧化铝3. 76% ο本发明还提供了一种研磨子制备方法，其包括以下步骤提供材料组分；混合均勻所述材料组分；将混合后的材料组分放入模压设备中模制成半成品研磨子；使半成品研磨子在设定的温度下接受热处理；让热处理后的研磨子自然冷却至80°C以下。采用这样的复合材料制成的研磨子和现有技术相比具有众多的优点。比如，采用了 6818改性树脂作为粘合剂，直接利用了丁腈橡胶改性酚醛树脂，降低了研磨子的压缩模量，减少对车轮的热损伤；采用6818改性树脂作为粘合剂，改善了研磨子的成型工艺。避免了使用橡胶时的双辊混炼(效率低)；同时改善了同样干法时，采用的胶粉起不到降低压缩模量的目的。采用了铜纤维作为增强材料。起到增强作用，同时具有传到摩擦热，提高了研磨子的整体热传导，避免了踏面温度过高。采用长纤维的海泡石，使研磨子的冲击强度提高，降低了研磨子的“掉渣、掉块”可能。采用冰晶石为原料，对高温状态时，一部分改性树脂裂解后，冰晶石对各种填料能起到一定的粘合作用，使研磨子在高温状态有了新的粘合齐 。上述方法优选采用阶梯升温的方式对半成品研磨子进行热处理。同时，该方法中优选包括多个热处理步骤，每个热处理步骤具有不同的起始温度，在每个热处理步骤中每分钟升温Tc。所述多个热处理步骤及其起始温度/加热时间优选为120°c /1小时 —1300C /1 小时一1500C /2 小时一1600C /3 小时一170°C /2 小时一180°C /4 小时，然后自然冷却至80°C以下出料。
所述方法因为对研磨子半成品进行了热处理从而使改性树脂充分固化，避免了研磨子使用过程中，出现高温应力裂纹和热裂纹。同时，由于采用了阶梯升温，从而提高了研磨子的成品率，避免了后处理时出现热裂纹和应力收缩裂纹。
具体实施例方式本发明所述的研磨子由复合材料制得。该复合材料由众多的组分组成。这些组分优选包括改性酚醛树脂6818、还原铁粉、铜纤维、钢纤维、海泡石、钾长石、石墨、冰晶石、氧化铝。其中，海泡石的化学成分为硅(Si)和镁(Mg)化合物；其标准晶体化学式为 Ife8 (H2O)4 [Si6O1J2 (OH)48H2O,其中 SiO2 含量一般在 54% -60%之间，MgO 含量多在 21-25 % 范围内。钾长石是一种富含钾的硅酸盐矿物，K[AlSi308]的三个同质多像变体透长石、正长石、微斜长石的总称。纯钾长石的组成为K2O 16.9%, Al20318.4%, Si0264. 7 %0自然界纯钾长石罕见，它长含有Na2O,并含有混合物BaOJeOJe3A等。冰晶石为六氟合铝酸钠或氟化铝钠，分子式为Nii3AlF6，为白色细小的结晶体。优选地，这些组分的重量百分比分别为改性酚醛树脂6818 24. 11、还原铁粉 35. 03、铜纤维13. 62、钢纤维6. 03、海泡石4. 61、钾长石4. 54、石墨4. 40、冰晶石 3. 90、氧化铝3. 76。为了使研磨子复合材料具有更符合其使用环境和条件所需的性能，这些组分的规格分别优选如下改性酚醛树脂6818 固化速度60-90秒/160°C，丁腈橡胶含量大于15% ；其在体系中起到韧性热固性粘合剂的作用，粘结各种填料，在踏面清扫时使其发挥各自作用；还原铁粉含铁量98%以上，细度80目以上。其有益于调整踏面清扫时研磨子同车轮的摩擦系数大小、清扫效果的高低，使其低速时摩擦系数高、高速时摩擦系数低的作用；铜纤维长度8-10mm 成份 Cu > 55%, Zn > 35%, Fe < 10%直径 0. 1-0. 15mm 其有益于增加研磨子的冲击强度、提高研磨子的导热性、改善研磨子同车轮的接触状态；钢纤维DF1_5. 5，有益于增加研磨子的冲击强度、提高研磨子的导热性)；海泡石MY-A型，长度0. 2-5mm，水分小于4%，白度小于80 %，含沙量小于2 %，其有益于显著提高研磨子的冲击强度、提高研磨子同车轮的摩擦系数、增加研磨子的各项力学性能、防止研磨子的破损；钾长石细度大于200目，氧化钾含量大于7%，其有益于提高研磨子同车轮的摩擦系数，增加清扫效果；石墨含碳量>85%，细度100目，规格鳞片状，其有益于润滑研磨子同车轮的界面，防止出现有害车轮的金属镶嵌和对车轮的异常磨耗；冰晶石粉状大于细度200目，分子比1. 9-2. 0，其有益于在高温状态时，能起到高温粘结剂作用；氧化铝纯度大于99%，细度300目以上，其有益于清扫研磨子的表面碳化层，利于研磨子表面的更新。上述组分的选择使得研磨子具有其他众多优点。比如，采用了 6818改性树脂作为粘合剂，直接利用了丁腈橡胶改性酚醛树脂，降低了研磨子的压缩模量，减少对车轮的热损伤；采用6818改性树脂作为粘合剂，改善了研磨子的成型工艺。避免了使用橡胶时的双辊混炼(效率低)；同时改善了同样做法时所采用的胶粉起不到降低压缩模量的目的。采用了铜纤维作为增强材料，起到增强作用，同时具有传到摩擦热，提高了研磨子的整体热传导，避免了踏面温度过高。采用长纤维的海泡石，使研磨子的冲击强度提高，降低了研磨子 “掉渣掉块”的可能。采用冰晶石为原料，对高温状态时，一部分改性树脂裂解后，冰晶石对各种填料能起到一定的粘合作用，使研磨子在高温状态有了新的粘合剂。以下通过实例对本发明所述的研磨子的生产方法做详细的说明。首先，选用组分，配制原料。所选原料组分及其重量分别为改性酚醛树脂6818 34公斤；还原铁粉49. 4公斤；铜纤维19. 2公斤；钢纤维8. 5公斤；海泡石6. 5公斤；钾长石6. 4公斤；石墨6. 2公斤；冰晶石5. 5公斤；氧化铝5. 3公斤；共计140公斤然后，将上述称量好的原材料放入高速混合机中，低速混合1分钟后，高速混合5 分钟后，出料。然后，模制研磨子。按重量1.56公斤的上述混合均勻的原料，放入已经升温 160-165°C的模具中，加入研磨子钢背，在四柱液压机上加压40吨，保压压制40分钟、卸模、
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出广口口。然后，将压制好的研磨子产品放入烘箱中，按1°C /分钟的升温速度，采用如下程序后处理研磨子产品120"C /1 小时一130"C /1 小时一150°C /2 小时一160°C /3 小时一170°C /2 小时 —1800C /4小时一自然冷却80°C以下出料。依照上述方法所获得的研磨子具有如下物理机械性能密度，g/cm34. 7-4. 9 吸油率，％0. 1吸水率，％ 0.1压缩强度，MPa 68.4弹性模量，GPa 1.8冲击强度，MPa 4.8在所述方法中，对研磨子半成品的热处理使改性树脂充分固化，避免了研磨子使用过程中，出现高温应力裂纹和热裂纹。同时，由于采用了阶梯升温，从而提高了研磨子的成品率，避免了后处理时出现热裂纹和应力收缩裂纹。
权利要求
1.一种复合材料，其特征在于，该复合材料的组分包括改性酚醛树脂6818、还原铁粉、 铜纤维、钢纤维、海泡石、钾长石、石墨、冰晶石和氧化铝。
2.一种用于动车踏面清扫器的研磨子，其由复合材料制成，其特征在于，该复合材料的组分包括改性酚醛树脂6818、还原铁粉、铜纤维、钢纤维、海泡石、钾长石、石墨、冰晶石和氧化铝。
3.根据权利要求2所述的研磨子，其特征在于，所述复合材料的各组分的重量百分比分别为改性酚醛树脂6818 24. 11%、还原铁粉35. 03%、铜纤维13. 62%、钢纤维 6. 03%、海泡石4. 61%、钾长石4. 、石墨4. 40%、冰晶石3. 90%、氧化铝3. 76%。
4.一种制备用于动车踏面清扫器的研磨子的方法，其特征在于，包括以下步骤 提供权利要求2或3所述的研磨子材料组分；混合均勻所述材料组分；将混合后的材料组分放入模压设备中，以模制成半成品研磨子； 使该半成品研磨子在设定的温度下接受热处理； 让热处理后的研磨子自然冷却至80°C以下。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，采用阶梯升温的方式对半成品研磨子进行热处理。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述热处理过程中每分钟升温1V以形成阶梯升温。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，使半成品研磨子接受多次热处理，每次热处理具有不同的起始温度。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述多次热处理的起始温度/加热时间依次为120°C /1 小时一1300C /1 小时一1500C /2 小时一160°C /3 小时一170°C /2 小时一1800C /4小时。
全文摘要
本发明提供了一种用于动车踏面清扫器研磨子，该研磨子由复合材料制成，该复合材料的组分包括改性酚醛树脂6818、还原铁粉、铜纤维、钢纤维、海泡石、钾长石、石墨、冰晶石和氧化铝。本发明还提供了一种研磨子制备方法。
文档编号C08K3/04GK102432978SQ20111023598
公开日2012年5月2日 申请日期2011年8月17日 优先权日2011年8月17日
发明者俞播, 党佳, 张国文, 张恒, 裴顶峰, 贺春江, 郑华 申请人:中国铁道科学研究院金属及化学研究所