一种稻麦秸秆石墨烯火车闸瓦的制作方法

本实用新型属于制动领域，涉及一种稻麦秸秆石墨烯火车闸瓦。

背景技术：

当今高科技发展的时代，火车作为交通运输的主要方式之一，使我们多它的安全性要求越来越高。由于火车的运行环境比较恶劣，其制动系统的安全性显得尤为重要。其中，火车刹车片的摩擦性能在关系行车安全和运行可靠性方面起着非常重要的作用。

制动装置是火车安全减速或停车的重要装置。为保证火车的安全，必须在各种条件下都能保证火车的制动性能。随着列车运行速度的不断提高，对制动装置的制动性能要求也更高，传统的闸瓦制动适应不了高速列车的发展。我国的铁路客车基本都采用了盘形制动，火车刹车片是盘形制动装置的重要组成部件，它对制动性能有着举足轻重的作用。目前我国火车刹车片承载压力、表面温度、车轮运行速度等多项性能参数存在极大的缺陷，本实用新型重点解决火车刹车片在高速刹车时，产生高温状态下摩擦系数的稳定性。

技术实现要素：

本实用新型的目的是设计一种性能较好，高温状态下摩擦系数稳定的稻麦秸秆石墨烯火车闸瓦。

为实现上述实用新型目的，本实用新型的技术方案是：一种稻麦秸秆石墨烯火车闸瓦，包括金属背板和摩擦材料，所述金属背板呈弧形瓦状，金属背板外侧中部设有制动连接部，金属背板两端设有翼状延伸部，金属背板的内侧固定安装摩擦材料，所述摩擦材料为稻麦秸秆石墨烯摩擦片。

所述摩擦材料包括两块，分别安装在金属背板的两翼状延伸部上。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型的火车闸瓦，密度大、硬度大，摩擦磨损性能优越，主材料是稻麦秸秆提取，是农业生产废弃物循环利用，降低环境污染，各项性能、指标都超出用传统工艺和方法生产的刹车片，加工成本低，价格便宜。

附图说明

图1为本实用新型稻麦秸秆石墨烯火车闸瓦结构示意图；

图2 加压烧结样品密度；

图3样品硬度性能；

图4样品摩擦性能

图5样品磨损性能。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

如图1所示，本实用新型的一种稻麦秸秆石墨烯火车闸瓦，包括金属背板1和摩擦材料2，所述金属背板1呈弧形瓦状，金属背板1外侧中部设有制动连接部102，金属背板1两端设有翼状延伸部101，金属背板1的内侧固定安装摩擦材料2，所述摩擦材料2为稻麦秸秆石墨烯摩擦片。所述摩擦材料2包括两块，分别安装在金属背板1的两翼状延伸部101上。金属背板1可以为铁件、钢制件。

所述稻麦秸秆石墨烯摩擦片包括如下成分：稻麦秸秆石墨烯46份、高碳铬铁1份、锡粉0.5份、鏻片石墨1份、二硫化钼1份、纯铜38份、金属镍1.5份、刚玉2份、铁粉1份、硅酸锆3份、铍0.5份、锌粉1份、金属锰1份、金属钒0.5份、增强材料2份。

铁粉中全铁含量≥99.0%，粒度＜74µm；高碳铬铁粒度＜45µm；锡粉中全锡含量≥99.5%，粒度＜74µm；鏻片石墨中碳含量≥97%，粒度为154～590µm；铜粉中铜含量≥99.7%，粒度<74µm；二硫化钼的纯度≥95.0%，粒度<70µm；金属镍的粒度<74µm；刚玉的粒度300-500目；稻麦秸秆石墨烯、硅酸锆的粒度300-500目；铍的粒度<40µm；锌粉的粒度<74µm；金属锰的粒度<74µm；金属钒<74µm。

稻麦秸秆石墨烯摩擦片的制作方法，具体包括如下步骤：

步骤一）按比例称取各种粉末原料，在V型混料器中将粉末原料混合4~6h，得到混合料；

步骤二）将混合料装入模具中，用压制机按照6T/cm²的压力下冷压成形，制得压坯；所述压制机采用高吨四柱油压机；

步骤三）将压坯置于钟罩式加压烧结炉中，在分解氨气氛下进行加压烧结，烧结温度为950±15℃，烧结压力为2.0～4.0MPa，保温时间为1h；

步骤四）带温度取出压坯后，在模具中，用压制机安装4T/cm2的压力下二次成形，制得二次成形坯；

步骤五）将二次成形坯浸入高装有高温沥青油的压浸油炉中浸泡，浸泡时间1h；

步骤六）将二次成形坯取出，二次置于钟罩式加压烧结炉中，在分解氨气氛下进行加压烧结，烧结温度为350℃，烧结压力为2.0～4.0MPa，保温时间为1h；

步骤七）二次烧结后，将二次成形坯，二次浸入高装有高温沥青油的压浸油炉中浸泡，时间为1h；

步骤八）二次浸泡后，将二次成形坯三次置于钟罩式加压烧结炉中，在分解氨气氛下进行加压烧结，烧结温度为400℃，烧结压力为2.0～4.0MPa，保温时间为1h；

步骤九）三次烧结后，将二次成形坯三次浸入浸入高装有高温沥青油的压浸油炉中浸泡，浸泡1h；

步骤十）三次浸泡后，将二次成形坯四次置于钟罩式加压烧结炉中，在分解氨气氛下进行加压烧结，烧结温度为450℃，烧结压力为2.0～4.0MPa，保温时间为1h；

步骤十一）将二次成形坯置于950℃粉末冶金烧结炉中烧结，保温时间为1h；

步骤十二）二次成形坯随炉冷却降温，制作完成。

产品测试

1、摩擦磨损性能测试方法

按照HB 5434.7-2004《航空机轮刹车材料摩擦试验方法》，采用MM-1000Ⅲ型摩擦磨损试验机测试材料的摩擦磨损性能，样品尺寸为25mm×25mm×10mm，均布镶嵌在半径为100mm的圆环上，对偶材料为30CrSiMoVA合金结构钢。制动转速分别3000r/min、3800 r/min、4800 r/min、5800 r/min和6200 r/min，样品盘有效半径50mm，转运惯量0.8kg·㎡，制动压力0.8 MPa.磨损量通过在试验前用电子天平对材料进行称重以及试验后再次称重，二者差量即为试验磨损量。

2.力学性能测试方法

按照GB/T 230-91 《金属洛氏硬度试验方法》测试材料的硬度。

按照GB/T 5163-2006 《烧结金属材料可渗性烧结金属材料》测试材料的密度。

3试验结果及分析

3.1密度

从图2可以看出，样品压制的密度是一致的，但在仅是改变烧结温度的情况下，样品的密度不变。当950℃加压烧结时，材料的密度提高，由4.55提升至4.95g/cm³。

3.2硬度

图3为样品复压后的硬度和复烧后的硬度。从图中可以看出，复压后，预烧结温度为300、350、400.950℃的三种样品的硬度差异较大，但再经过950℃复烧后，其硬度相差不大。

3.3摩擦磨损性能

从图4、5中，可以得出，制动速度达到一定值之后，摩擦系数趋于稳定值，与设计要求相符。而对于材料磨损，其随制动速度的提高而增大。

综上所述，本实用新型的950℃加压烧结、复压复烧对提高摩擦片的摩擦磨损性能都具有较好的技术效果。

所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。