铁路载重车用耐磨型闸瓦摩擦体及闸瓦的制作方法

本发明属于火车摩擦制动附属部件，具体涉及一种铁路载重车用耐磨型闸瓦摩擦体及闸瓦。

背景技术：

火车上使用的“刹车片”称作“闸瓦”。火车上的闸瓦安装在火车车轮踏面的前后两侧，当需要刹车时，操作空气制动机，让位于车轮前后的两片闸瓦动作并将该车轮夹紧，闸瓦的摩擦体与车轮的踏面接触并产生摩擦，在摩擦力的作用下，火车的动能转换为热能散入空气，并同时使得火车减速或停止。

闸瓦按材质可分为铸铁闸瓦和合成闸瓦两类，合成闸瓦主要包括固定连接为一体的瓦背和摩擦体，摩擦体由于是主要的产生摩擦力的部件，自身强度、耐磨性、摩擦性能稳定等参数要求较高，才能满足制动刹车的需要。但，现有技术的摩擦体，由于压缩强度、弯曲强度、冲击强度等偏低，不能满足高速行驶的需要；而且，使用一段时间后，容易产生裂纹、掉渣掉块、断裂等现象，缩短其使用寿命，而且对车辆的安全行驶存在一定的安全隐患；还有，对车轮的损伤也较大，降低了对车轮的保护作用。

技术实现要素：

针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种自身强度高、摩擦性能稳定的铁路载重车用耐磨型闸瓦摩擦体以及采用该闸瓦摩擦体的闸瓦。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种铁路载重车用耐磨型闸瓦摩擦体，其特征在于：由下述质量比的各组分合成材料制备而成，各组分为：丁腈橡胶8—12%、腰果壳油改性酚醛树脂2—7%、钢纤维5—9%、海泡石纤维16—19%、复合纤维10—20%、硫酸钡15—25%、铁粉14—19%、石墨8—13%、长石粉5—10%、煅烧铝矾土1—3%、促进剂1—3%、硬脂酸1—3%、硫磺1—3%。

一种铁路载重车用耐磨型闸瓦摩擦体的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）按前述质量比准备并称取摩擦体各组分：丁腈橡胶8—12%、腰果壳油改性酚醛树脂2—7%、钢纤维5—9%、海泡石纤维16—19%、复合纤维10—20%、硫酸钡15—25%、铁粉14—19%、石墨8—13%、长石粉5—10%、煅烧铝矾土1—3%、促进剂1—3%、硬脂酸1—3%、硫磺1—3%；

2）密炼造粒：将上述各组分除去硫磺外，按照各自的质量百分比加入密炼机中，在密炼机中经密炼加热、加压、密炼调节、破碎后得到预混料；

3）将密炼后的预混料冷却至室温，称取一定重量进入开炼机中，同时按照前述比例加入硫磺，在开炼机中开炼，得到闸瓦摩擦体。

一种铁路载重车用耐磨型合成闸瓦，包括瓦背，将冲压成型后的瓦背进行抛丸、除锈、整型、喷胶处理，在瓦背上形成粘结层，其特征在于：在瓦背上固定设置有权利要求1所述的闸瓦摩擦体，闸瓦摩擦体通过瓦背的粘结层与瓦背粘接。

铁路载重车用耐磨型合成闸瓦的制作方法，其特征在于：

1）按如下质量比准备并称取摩擦体各组分；丁腈橡胶8—12%、腰果壳油改性酚醛树脂2—7%、钢纤维5—9%、海泡石纤维16—19%、复合纤维10—20%、硫酸钡15—25%、铁粉14—19%、石墨8—13%、长石粉5—10%、煅烧铝矾土1—3%、促进剂1—3%、硬脂酸1—3%、硫磺1—3%；

2）密炼造粒：将上述各组分除去硫磺外，按照各自的质量百分比加入密炼机中，在密炼机中经密炼加热、加压、密炼调节、破碎后得到预混料；

3）将密炼后的预混料冷却至室温，称取一定重量进入开炼机中，同时按照前述比例加入硫磺，在开炼机中开炼，得到闸瓦摩擦体；

4）将所述预闸瓦摩擦体和处理后形成粘结层的瓦背放入压机模具中，在5—10Mpa的压力下进行2—3次放气，采用保压压力15—25Mpa，保压时间10—20min，在140—170℃温度下将闸瓦摩擦体粘结在瓦背上成型；

5）将成型有闸瓦摩擦体的瓦背放置在固化炉中，在固化炉中按照阶梯性升温进行固化后，即得到合成闸瓦。

进一步的特征是：所述的固化炉中阶梯形升温，是从100℃开始，每10℃为一个阶梯，每阶梯的保温时间递增1-2小时，直至升温到规定温度。

合成闸瓦在固化炉中进行二次固化，在固化炉中进行升温至160—190℃，保持2-6小时，然后进行随炉降温。

所述的密炼造粒步骤为：采用密炼机进行密炼加热10—20分钟、密炼调节5—8分钟，处理过程中温度控制在80—100℃，经冷却降温、破碎处理，得到预混料；

所述开炼的步骤包括：称取一定量的预混料，按照比例称取硫磺，将预混料倒入开炼机进行炼制，2-5分钟后加入硫磺，炼制1-3分钟后取出物料，再进行粉粹造粒，形成闸瓦摩擦体预混料。

相较于现有技术，本发明的铁路载重车用耐磨型闸瓦摩擦体具有如下特点：

1、将各组分经开炼机处理后，得到制备高摩擦系数合成闸瓦摩擦体的预混料经过液压机在高温高压下压制后，得到一种摩擦性能稳定，耐磨性良好，且对环境污染小的闸瓦摩擦体。

2、本发明合成闸瓦可用于铁路高速重载货车中，具有稳定的摩擦系数和较好的耐磨性，可满足最高运行速度为120km/h，轴重不大于25t的货车运行要求。

3、摩擦体具有较高的压缩强度、弯曲强度、冲击强度、较低的弹性模量，能够有效的防止裂纹、掉渣掉块、断裂等现象。

总之：本发明实施方式中将丁腈橡胶、腰果壳改性酚醛树脂、钢纤维、海泡石绒、复合纤维、硫酸钡、铁粉、石墨、长石粉、煅烧铝矾土、促进剂、硬脂酸和硫磺按照一定重量配比合成的高分子复合材料作为制备高摩擦系数合成闸瓦摩擦体的材料，该高分子复合材料属于三元复合材料，配方中粘接体系为丁腈橡胶、腰果壳改性酚醛树脂，增强剂为海泡石纤维、钢纤维及复合纤维，摩擦性能调节剂为铁粉、石墨、长石粉、煅烧铝矾土，这样将各组分经密炼机处理及开炼后，得到制备高摩擦系数合成闸瓦摩擦体的预混料，经过液压机在高温高压下压制后，得到一种摩擦性能稳定，耐磨性良好，且对环境污染小的闸瓦摩擦体。

附图说明

图1是本发明闸瓦结构主视图；

图2是本发明带有摩擦体的闸瓦结构剖视图；

图3是本发明工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图合具体实施例对本发明的铁路载重车用耐磨型闸瓦摩擦体作进一步的详细说明。其中，针对描述采用诸如上、下、左、右等说明性术语，目的在于帮助读者理解，而不旨在进行限制。

具体实施时：铁路载重车用耐磨型闸瓦摩擦体，由下述质量比的各组分合成材料制备而成，各组分为：丁腈橡胶8—12%、腰果壳油改性酚醛树脂2—7%、钢纤维5—9%、海泡石纤维16—19%、复合纤维10—20%、硫酸钡15—25%、铁粉14—19%、石墨8—13%、长石粉5—10%、煅烧铝矾土1—3%、促进剂1—3%、硬脂酸1—3%、硫磺1—3%。

所述的钢纤维材质是钢，纤维状，或网状；所述的海泡石纤维为富镁硅酸盐黏土矿物，纤维状，或网状；所述的复合纤维为主要成分是水合硅酸镁的无机矿物纤维；所述的促进剂为次磺酰胺类CZ。

本发明铁路载重车用耐磨型闸瓦摩擦体的制造方法，具有如下步骤：

1）按前述质量比准备并称取摩擦体各组分：丁腈橡胶8—12%、腰果壳油改性酚醛树脂2—7%、钢纤维5—9%、海泡石纤维16—19%、复合纤维10—20%、硫酸钡15—25%、铁粉14—19%、石墨8—13%、长石粉5—10%、煅烧铝矾土1—3%、促进剂1—3%、硬脂酸1—3%、硫磺1—3%；

2）密炼造粒：将上述各组分除去硫磺外，按照各自的质量百分比加入密炼机中，在密炼机中经密炼加热、加压、密炼调节、破碎后得到预混料；

3）将密炼后的预混料冷却至室温，称取一定重量进入开炼机中，同时按照前述比例加入硫磺，在开炼机中开炼，得到闸瓦摩擦体。

所述的密炼造粒工艺步骤为：采用密炼机进行密炼加热10—20分钟、密炼调节5—8分钟，处理过程中温度控制在80—100℃，经冷却降温、破碎处理，得到预混料。

所述开炼的工艺步骤包括：称取一定量的预混料，按照比例称取硫磺，将预混料倒入开炼机进行炼制，2-5分钟后加入硫磺，炼制1-3分钟后取出物料，再进行粉粹造粒，形成闸瓦摩擦体预混料。

一种铁路载重车用耐磨型合成闸瓦，包括瓦背，将冲压成型后的瓦背进行抛丸、除锈、整型、喷胶处理，在瓦背上形成粘结层，其特征在于：在瓦背上固定设置有前述的闸瓦摩擦体，闸瓦摩擦体通过瓦背的粘结层与瓦背粘接。

瓦背处理：将冲压成型后的瓦背进行抛丸、除锈、整型、喷胶处理，在瓦背上形成粘结层，用于粘接瓦背和闸瓦摩擦体的粘结层；对瓦背进行的抛丸、除锈、整型、喷胶处理，都属于现有技术，在此不详述。

铁路载重车用耐磨型合成闸瓦的制作方法，其特征在于：

1）按如下质量比准备并称取摩擦体各组分；丁腈橡胶8—12%、腰果壳油改性酚醛树脂2—7%、钢纤维5—9%、海泡石纤维16—19%、复合纤维10—20%、硫酸钡15—25%、铁粉14—19%、石墨8—13%、长石粉5—10%、煅烧铝矾土1—3%、促进剂1—3%、硬脂酸1—3%、硫磺1—3%；

2）密炼造粒：将上述各组分除去硫磺外，按照各自的质量百分比加入密炼机中，在密炼机中经密炼加热、加压、密炼调节、破碎后得到预混料；

3）将密炼后的预混料冷却至室温，称取一定重量进入开炼机中，同时按照前述比例加入硫磺，在开炼机中开炼，得到闸瓦摩擦体；

4）将所述预闸瓦摩擦体和处理后形成粘结层的瓦背放入压机模具中，在5—10Mpa的压力下进行2—3次放气，采用保压压力15—25Mpa，保压时间10—20min，在140—170℃温度下将闸瓦摩擦体粘结在瓦背上成型；

成型固化：将所述闸瓦摩擦体预混料和处理后形成粘结层的瓦背放入压机模具中，在5—10Mpa的压力下每隔40s进行2—3次放气，采用保压压力15—25Mpa，保压时间10—20min，在140—170℃温度下将预混料在瓦背上成型。在固化炉中按照阶梯性升温进行固化后，即得到高摩擦系数摩擦体与瓦背合成一体的合成闸瓦产品。

所述的固化炉中阶梯形升温，是从100℃开始，每10℃为一个阶梯，每阶梯的保温时间递增1-2小时，直至升温到规定温度。

所述成型固化步骤中，将所述预混料和处理后的瓦背放入压机模具中的具体步骤包括：将所述预混料和处理后的瓦背放入具有一模8块的压机模具中。

所述的方法还包括：在140—170℃压制成型后，进行清除飞边处理后在固化炉中进行二次固化。

所述在固化炉中进行二次固化具体是在固化炉中进行升温至160—190℃，保持2-6小时，然后进行随炉降温。

实施例1：

1）准备并称取摩擦体各组分；丁腈橡胶9%、腰果壳油改性酚醛树脂5%、钢纤维6%、海泡石纤维16%、复合纤维12%、硫酸钡16%、铁粉15%、石墨8%、长石粉6%、煅烧铝矾土2%、促进剂2%、硬脂酸1%、硫磺1%，满足各组分质量之和达到100%的要求。

2）密炼造粒：将上述各组分除去硫磺外，按照各自的质量百分比加入密炼机中，在密炼机中经密炼加热、加压、密炼调节、破碎后得到预混料；密炼机进行密炼加热12分钟、密炼调节5分钟，处理过程中温度控制在90℃，经冷却降温、破碎处理，得到预混料；

3）将密炼后的预混料冷却至室温，称取一定重量进入开炼机中，同时按照前述比例加入硫磺，在开炼机中开炼，得到闸瓦摩擦体。

将冲压成型后的瓦背进行抛丸、除锈、整型、喷胶处理，在瓦背上形成粘结层，在瓦背上固定设置所述的闸瓦摩擦体，闸瓦摩擦体通过瓦背的粘结层与瓦背粘接。

铁路载重车用耐磨型合成闸瓦的制作方法，其步骤为：

1）按前述质量比准备并称取摩擦体各组分；

2）密炼造粒：将上述各组分除去硫磺外，按照各自的质量百分比加入密炼机中，在密炼机中经密炼加热、加压、密炼调节、破碎后得到预混料；

3）将密炼后的预混料冷却至室温，称取一定重量进入开炼机中，同时按照前述比例加入硫磺，在开炼机中开炼，得到闸瓦摩擦体；

4）将所述预闸瓦摩擦体和处理后形成粘结层的瓦背放入压机模具中，在7Mpa的压力下进行2次放气，采用保压压力20Mpa，保压时间12min，在150℃温度下将闸瓦摩擦体粘结在瓦背上成型；

5）将成型有闸瓦摩擦体的瓦背放置在固化炉中，在固化炉中按照阶梯性升温进行固化后，即得到合成闸瓦。

所述的固化炉中阶梯形升温，是从100℃开始，每10℃为一个阶梯，每阶梯的保温时间递增1.5小时，直至升温到规定温度。

实施例2：

1）准备并称取摩擦体各组分；丁腈橡胶10%、腰果壳油改性酚醛树脂6%、钢纤维5%、海泡石纤维18%、复合纤维11%、硫酸钡18%、铁粉14%、石墨8%、长石粉6%、煅烧铝矾土1%、促进剂1%、硬脂酸1%、硫磺1%，满足各组分质量之和达到100%的要求。

2）密炼造粒：将上述各组分除去硫磺外，按照各自的质量百分比加入密炼机中，在密炼机中经密炼加热、加压、密炼调节、破碎后得到预混料；密炼机进行密炼加热15分钟、密炼调节6分钟，处理过程中温度控制在85℃，经冷却降温、破碎处理，得到预混料；

3）将密炼后的预混料冷却至室温，称取一定重量进入开炼机中，同时按照前述比例加入硫磺，在开炼机中开炼，得到闸瓦摩擦体。

将冲压成型后的瓦背进行抛丸、除锈、整型、喷胶处理，在瓦背上形成粘结层，在瓦背上固定设置所述的闸瓦摩擦体，闸瓦摩擦体通过瓦背的粘结层与瓦背粘接。

铁路载重车用耐磨型合成闸瓦的制作方法，其步骤为：

1）按前述质量比准备并称取摩擦体各组分；

2）密炼造粒：将上述各组分除去硫磺外，按照各自的质量百分比加入密炼机中，在密炼机中经密炼加热、加压、密炼调节、破碎后得到预混料；

3）将密炼后的预混料冷却至室温，称取一定重量进入开炼机中，同时按照前述比例加入硫磺，在开炼机中开炼，得到闸瓦摩擦体；

4）将所述预闸瓦摩擦体和处理后形成粘结层的瓦背放入压机模具中，在8Mpa的压力下进行3次放气，采用保压压力20Mpa，保压时间15min，在160℃温度下将闸瓦摩擦体粘结在瓦背上成型；

5）将成型有闸瓦摩擦体的瓦背放置在固化炉中，在固化炉中按照阶梯性升温进行固化后，即得到合成闸瓦。

所述的固化炉中阶梯形升温，是从100℃开始，每10℃为一个阶梯，每阶梯的保温时间递增2小时，直至升温到规定温度。

以上仅是本发明优选的实施方式，需指出是，对于本领域技术人员在不脱离本技术方案的前提下，还可以作出若干变形和改进，上述变形和改进的技术方案应同样视为落入本申请要求保护的范围。