一种铁路货车转向架立柱磨耗板及其加工工艺的制作方法
【专利摘要】一种铁路货车转向架立柱磨耗板及其加工工艺。提供了一种耐磨、机械强度高，连接可靠的铁路货车转向架立柱磨耗板及其加工工艺。包括增强层和摩擦层，所述增强层由以下重量份的组分组成：无碱玻璃纤维布10-50份、双马来酰亚胺树脂20-40份和短切玻璃纤维10-50份；所述摩擦层由以下重量份的组分组成：芳纶纤维10-50份、短切玻璃纤维10-50份、双马来酰亚胺树脂20-40份、硅灰石粉10-50份和添加剂10-50份。本发明由增强层和摩擦层组成，与现有技术相比，既具有优良的耐磨性及稳定的摩擦系数（低于0.27），又具有足够高的层间剪切力（大于2700N）机械强度，保证了铁路货车的安全运行，同时该磨耗板还具有温升低、摩擦噪音小的特点。
【专利说明】一种铁路货车转向架立柱磨耗板及其加工工艺
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种新材料，尤其涉及一种耐磨高机械强度玻璃纤维复合材料的铁路货车转向架立柱磨耗板及其加工工艺。
技术背景
[0002]铁路货车摩擦减震器主要依靠侧架立柱磨耗板与斜楔之间的摩擦阻力抑制、吸收垂直振动，使振动和冲击能量转化为热能，从而使振动得到衰减保证车辆的平稳运行。目前铁路货车多采用金属材料的斜楔与磨耗板进行摩擦减震，摩擦系数高，当立柱磨耗板与斜楔发生严重磨损后，摩擦系数增大，摩擦表面的变形以及间隙的增加，甚至因裂损而脱离，将破坏车辆减震性能，降低车辆运行平稳性，严重威胁行车安全。
【发明内容】
[0003]本发明针对以上问题，提供了一种耐磨、机械强度高，连接可靠的铁路货车转向架立柱磨耗板及其加工工艺。
[0004]本发明的技术方案是:包括增强层和摩擦层，
[0005]所述增强层由以下重量份的组分组成:无碱玻璃纤维布10-50份、双马来酰亚胺树脂20-40份和短切玻璃纤维10-50份；
[0006]所述摩擦层由以下重量份的组分组成:芳纶纤维10-50份、短切玻璃纤维10-50份、双马来酰亚胺树脂20-40份、硅灰石粉10-50份和添加剂10-50份。
[0007]所述添加剂包括石墨粉、二硫化钥和黄铜棉。
[0008]所述短切玻璃纤维的长度为所述芳纟仑纤维的长度为l_5mm。
[0009]所述增强层内设有磁粉。
[0010]本发明的加工工艺包括以下步骤:
[0011]I)、下模预成型:
[0012]a)、将无碱玻璃纤维布浸溃于混有短切玻璃纤维的双马来酰亚胺树脂中制备预浸料，剪切铺展在下模中作为增强层；
[0013]b)、将芳纶纤维、短切玻璃纤维、双马来酰亚胺树脂、硅灰石粉和添加剂进行干法混合后，均匀铺展在增强层上，作为摩擦层；
[0014]C)、利用模压成型法进行热处理:模压为200_220MPa，凝胶温度为90_110°C，时间55-65分钟；固化温度为160-180°C，时间50-70分钟；再进行后固化，处理温度为190-210°C、时间为30-50min ;下模预成型完成；
[0015]2)、下模成型:
[0016]a)、在上模的底面设置若干均布间隔的用于沉头孔成型的凸起；
[0017]b)、将上、下模合模，凸起嵌入摩擦层内；
[0018]C)、上、下模分离；
[0019]d)、下模成型完成。[0020]所述凸起内设有电磁铁或永磁体。
[0021]本发明由增强层和摩擦层组成，与现有技术相比，既具有优良的耐磨性及稳定的摩擦系数(低于0.27)，又具有足够高的层间剪切力(大于2700N)机械强度，保证了铁路货车的安全运行，同时该磨耗板还具有温升低、摩擦噪音小的特点。
[0022]本发明在生产加工时，在上模的底面设置凸起，先通过合模动作(凸起嵌入摩擦层内)，预冲了沉头槽，保护了摩擦层内的纤维组织构成；避免了现有技术中，直接进行加工沉头孔，降低了破坏沉头孔周边摩擦层的损坏程度，提高了摩擦层的使用寿命；
[0023]在凸起内设置电磁铁或永磁体，用于将游离在增强层内的磁粉集中，提高了加工沉头部位的刚度、强度，便于加工，且提高了增强层的使用寿命。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1是本发明的成型过程图一，
[0025]图2是本发明的成型过程图二，
[0026]图3是本发明的成型过程图三；
[0027]图中I是上模，2是下模，3是摩擦层，4是增强层，5是凸起，61是电磁铁，62是永磁体，7是沉头槽，8是沉头孔，9是磁粉，10是纤维层。
【具体实施方式】
[0028]实施例一:取长度为2mm的短切玻璃纤维20份、双马来酰亚胺树脂40份混合后，无碱玻璃纤维布40份制备预浸料，裁剪成型铺展到下模里，作为增强层；芳纶纤维(长度为2mm) 20份、短切玻璃纤维(长度为2mm) 20份、双马来酰亚胺树脂40份、硅灰石粉5份、石墨粉5份、二硫化钥5份、黄铜棉5份，干法混合后均匀铺展在增强层上；利用模压成型法进行热处理:模压为200MPa，凝胶温度为90°C，时间约55分钟；固化温度为160°C，时间50分钟；再进行后固化，温度控制在190°C、时间为30min ;下模预成型完成；
[0029]然后，本发明如图1-3所示，下模成型:
[0030]a)、在上模I的底面设置若干均布间隔的用于沉头孔成型的凸起5 ；
[0031]b)、将上、下模合模，凸起嵌入摩擦层3内，形成沉头槽7，保护了摩擦层内的纤维层10，避免了现有技术中，直接进行加工沉头孔，降低了破坏沉头孔周边摩擦层的损坏程度，提高了摩擦层的使用寿命；
[0032]C)、上、下模分离；
[0033]d)、下模2成型完成。
[0034]所述增强层4内设有磁粉9 (如铁粉等)，提高了增强层4的刚度和强度。
[0035]所述凸起内设有电磁铁61或永磁体62，用于将游离在增强层内的磁粉集中，提高了加工沉头部位的刚度、强度，便于加工，且提高了增强层的使用寿命。
[0036]最后，加工出沉头孔8。
[0037]实施例二:取长度为2mm的短切玻璃纤维25份、双马来酰亚胺树脂35份混合后，无碱玻璃纤维布40份制备预浸料，裁剪成型铺展到下模里，作为增强层；芳纶纤维(长度为2mm)20份、短切玻璃纤维(长度为2mm)25份、双马来酰亚胺树脂35份、硅灰石粉5份、石墨粉5份、二硫化钥5份、黄铜棉5份，干法混合后均匀铺展在增强层上；利用模压成型法进行热处理:模压为210MPa，凝胶温度为100°C，时间约60分钟；固化温度为170°C，时间约60分钟；再进行后固化，温度控制在200°C、时间为40min，下模预成型完成；
[0038]然后，本发明如图1-3所示，下模成型:
[0039]a)、在上模I的底面设置若干均布间隔的用于沉头孔成型的凸起5 ；
[0040]b)、将上、下模合模，凸起嵌入摩擦层3内，形成沉头槽7，保护了摩擦层内的纤维层10，避免了现有技术中，直接进行加工沉头孔，降低了破坏沉头孔周边摩擦层的损坏程度，提高了摩擦层的使用寿命；
[0041]C)、上、下模分离；
[0042]d)、下模2成型完成。
[0043]所述增强层4内设有磁粉9 (如铁粉等)，提高了增强层4的刚度和强度。
[0044]所述凸起内设有电磁铁61或永磁体62，用于将游离在增强层内的磁粉集中，提高了加工沉头部位的刚度、强度，便于加工，且提高了增强层的使用寿命。
[0045]最后,加工出沉头孔8。
[0046]实施例三:取长度为2mm的短切玻璃纤维15份、双马来酰亚胺树脂45份混合后，无碱玻璃纤维布40份制备预浸料，裁剪成型铺展到下模里，作为增强层；芳纶纤维(长度为2mm)20份、短切玻璃纤维(长度为2mm)15份、双马来酰亚胺树脂45份、硅灰石粉5份、石墨粉5份、二硫化钥5份、黄铜棉5份，干法混合后均匀铺展在增强层上；利用模压成型法进行热处理:模压为220MPa，凝胶温度为110°C，时间65分钟；固化温度为180°C，时间70分钟；再进行后固化，温度控制在210°C、时间为50min，下模预成型完成；
[0047]然后，本发明如图1-3所示，下模成型:
[0048]a)、在上模I的底面设置若干均布间隔的用于沉头孔成型的凸起5 ；
[0049]b)、将上、下模合模，凸起嵌入摩擦层3内，形成沉头槽7，保护了摩擦层内的纤维层10，避免了现有技术中，直接进行加工沉头孔，降低了破坏沉头孔周边摩擦层的损坏程度，提高了摩擦层的使用寿命；
[0050]C)、上、下模分离；
[0051]d)、下模2成型完成。
[0052]所述增强层4内设有磁粉9 (如铁粉等)，提高了增强层4的刚度和强度。
[0053]所述凸起内设有电磁铁61或永磁体62，用于将游离在增强层内的磁粉集中，提高了加工沉头部位的刚度、强度，便于加工，且提高了增强层的使用寿命。
[0054]最后,加工出沉头孔8。
[0055]本发明的技术效果为:
[0056]—、增强层由无碱玻璃纤维布10-50份、双马来酰亚胺树脂20-40份和短切玻璃纤维(长度为l-5mm)10-50份组成。其中双马来酰亚胺树脂是耐热树脂的新型品种，是一类具有双活性端基的树脂，在加热或催化剂作用下可以交联固化，具有良好的耐热性、耐潮湿、耐化学品、耐宇宙射线和优异的机械性能，是一类理想的先进复合材料的基体树脂。通过差示扫描量热分析和旋转粘度法测定双马来酰亚胺树脂的固化反应曲线、粘度随温度的变化曲线以及恒温条件下粘度随时间的变化曲线。当升温速率为1.50C /min时树脂从90?170°C有一个较宽的低粘度平台，粘度维持在11.25?59.25MPa.s范围内。
[0057]预浸料是用树脂基体在严格控制的条件下浸溃连续纤维或织物。将玻璃纤维布浸溃于混有短切玻璃纤维的双马来酰亚胺树脂中制备预浸料，剪切铺展在模具中制成树脂基体与增强体的组合物，是制造复合材料的中间材料；它的一些性质直接带入复合材料中，是复合材料的基础。复合材料的性能在很大程度上取决于预浸料的性能。玻璃纤维增强树脂基体复合材料的粉末浸溃过程中，聚合物粉末的粒径、浸溃槽内分散辊的数目及排布、聚合物在加热烘道中所能达到的温度、预浸料的牵引速率、接枝极性基团的改性树脂基体的引入等对体系浸溃效果都有直接的影响；控制预浸料中的树脂含量、孔隙率及调节复合体系界面结合也十分重要。
[0058]二、摩擦层由芳纶纤维(长度为l_5mm) 10-50份、短切玻璃纤维(长度为l_5mm)10-50份、双马来酰亚胺树脂20-40份、硅灰石粉10-50份、添加剂10-50份组成。其中添加剂为石墨粉、二硫化钥、黄铜棉。
[0059]芳纶纤维作为摩擦层的主要成份之一，其结构对纤维表面及结构影响较明显。芳纶短切纤维表面略带线条状痕迹，无明显的皮芯结构；SEM下观察其线条状痕迹为表面的微纤维，与纤维轴向平行，呈现出皱褶状，是成型过程中凝聚态急骤变化形成超分子结构在纤维表面的形态特征。芳纶纤维热压后进行一定时间的保温或者冷处理，芳纶纤维热压的抗张指数得以提高；撕裂指数也随着保温和冷浸溃条件而有所变化。可以充分的利用不同芳纶纤维各自的粘接、绝缘和增强优势。热压过程能够显著提高芳纶纤维的抗张强度、伸长率等机械性能。从高分子聚合物的凝聚态结构方面看，对芳纶纤维分析其大分子之间的几何排列包括晶态结构、非晶态、取向态和织态等结构，以及纤维分子量、结晶度、内聚能密度(cohesive energy density,简称CED)等主要结构参数。采用热分析手段，研究纤维受热时温度、热应力等对其结构的影响，芳纶纤维平均分子量大小为10万左右。CED越高，说明分子链间的以氢键为主的宏观次价键作用力越大，有利于纤维维持稳定的凝聚态结构、良好的熔融流动性能、独特的黏度行为、容易结膜等。
[0060]本发明的物理力学性能，如下表所示:
【权利要求】
1.一种铁路货车转向架立柱磨耗板，其特征在于，包括增强层和摩擦层， 所述增强层由以下重量份的组分组成:无碱玻璃纤维布10-50份、双马来酰亚胺树脂20-40份和短切玻璃纤维10-50份； 所述摩擦层由以下重量份的组分组成:芳纶纤维10-50份、短切玻璃纤维10-50份、双马来酰亚胺树脂20-40份、硅灰石粉10-50份和添加剂10-50份。
2.根据权利要求1所述的一种铁路货车转向架立柱磨耗板，其特征在于，所述添加剂包括石墨粉、二硫化钥和黄铜棉。
3.根据权利要求1或2所述的一种铁路货车转向架立柱磨耗板，其特征在于，所述短切玻璃纤维的长度为所述芳纟仑纤维的长度为l-5mm。
4.根据权利要求1或2所述的一种铁路货车转向架立柱磨耗板，其特征在于，所述增强层内设有磁粉。
5.一种权利要求1所述的铁路货车转向架立柱磨耗板的加工工艺，其特征在于，包括以下步骤: 1)、下模预成型: a)、将无碱玻璃纤维布浸溃于混有短切玻璃纤维的双马来酰亚胺树脂中制备预浸料，剪切铺展在下模中作为增强层； b)、将芳纶纤维、短切玻璃纤维、双马来酰亚胺树脂、硅灰石粉和添加剂进行干法混合后，均匀铺展在增强层上，作为摩擦层； C)、利用模压成型法进行热处理:模压为200-220MPa，凝胶温度为90-110°C，时间55-65分钟；固化温度为160-180°C，时间50-70分钟；再进行后固化，处理温度为190-210°C、时间为30-50min ;下模预成型完成； 2)、下模成型: a)、在上模的底面设置若干均布间隔的用于沉头孔成型的凸起； b)、将上、下模合模，凸起嵌入摩擦层内； C)、上、下模分离； d)、下模成型完成。
6.根据权利要求5所述的一种铁路货车转向架立柱磨耗板的加工工艺，其特征在于，所述凸起内设有电磁铁或永磁体。
【文档编号】C08L77/10GK103522681SQ201310497058
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年10月22日 优先权日:2013年10月22日
【发明者】徐志富, 臧权同, 刘政 申请人:扬州华铁铁路配件有限公司