铁道货车用合成闸瓦材料配方及合成闸瓦制备工艺的制作方法

本发明涉及一种铁道货车用刹车材料领域，特别涉及铁道货车用合成闸瓦材料配方及合成闸瓦制备工艺。
背景技术：
：目前中国铁道货车使用的hgm型高摩擦系数合成闸瓦，经过几年的运行，效果良好，但这些合成闸瓦的使用寿命偏短，平均在4～7个月，车辆运行仅10～15万公里，无法达到20～24万公里的要求，同时这些高摩擦系数材料合成闸瓦外观存在因固化而产生收缩缝等缺陷。技术实现要素：发明目的本发明的目的在于：①基于上述现有技术存在的问题，提供一种安全无污染、可靠、耐磨以及干、湿态摩擦性能稳定的铁道货车用高摩擦系数材料合成的闸瓦；②提供铁道货车用高摩擦系数材料合成闸瓦的制备工艺。发明技术解决方案铁道货车用合成闸瓦材料配方，由如下组分组成，各组分含量按质量百分比计算为：纳米铝酚醛树脂5％～11％、钢棉纤维15％～25％、石墨5％～10％、碳化硅1％～5％、硫磺0.1％～1％、石油焦5％～10％、硫酸钡10％～25％、石英砂1％～5％、丁腈橡胶5％～10％、丁苯橡胶2％～5％、氧化镁5％～10％、炭黑1％～5％、高温增强纤维2％～5％、矿物纤维5％～20％，组分含量百分数之和为100％。优选的，各组分含量按质量百分比计算为：纳米铝酚醛树脂8％、钢棉纤维23％、石墨5.5％、碳化硅2％、硫磺0.5％、石油焦5％、硫酸钡17％、石英砂2％、丁腈橡胶9％、丁苯橡胶2％、矿物纤维15％、氧化镁6％、高温增强纤维3％、炭黑2％。优选的，各组分含量按质量百分比计算为：纳米铝酚醛树脂11％、钢棉纤维23％、石墨5.5％、碳化硅2％、硫磺0.5％、石油焦5％、硫酸钡17％、石英砂2％、丁腈橡胶9％、丁苯橡胶2％、矿物纤维10％、氧化镁6％、高温增强纤维5％、炭黑2％。优选的，硫酸钡粒度为20μm～75μm，粉剂。优选的，石墨纯度≥92％，粒度为20μm～40μm，颗粒状。优选的，碳化硅纯度≥97％，粒度为50μm～63μm。采用铁道货车用合成闸瓦材料配方制备合成闸瓦的工艺，包括如下步骤：(1)原材料预处理：将配方中的纤维类原材料进行搅拌，搅拌速度：3600r/min～3800r/min，搅拌时间：20min～30min；将石墨、碳化硅、硫磺、石油焦、硫酸钡、石英砂、氧化镁、炭黑根据合成闸瓦的组分比例称取，放入混料机中进行混料；分散速度(2600±50)r/min、搅拌速度(90±5)r/min、混料时间(20±2)min；(2)将步骤(1)混合均匀后的混合料同丁腈橡胶、丁苯橡胶和纳米铝酚醛树脂投入密炼机中，密炼时间(5±2)min、密炼温度(100±10)℃；(3)将步骤(2)密炼的混合料进行破碎，破碎粒度小于5×5mm；(4)将步骤(3)破碎的混合料按合成闸瓦压制参数进行称料，倒入压制模具中，同时放置骨架在模腔内，在压制压力30mpa～50mpa和温度140℃～160℃下，经过10min～30min的保温时间，压制制得闸瓦；(5)将步骤(4)压制制得的闸瓦，在固化炉中进行固化；固化工艺参数为：以2℃/min的升温速度从室温升到80℃，到80℃时保温30min～40min；再2℃/min的升温速度从80℃升到100℃，到100℃时保温110min～120min；再2℃/min的升温速度从100℃升到120℃，到120℃时保温30min～40min；再2℃/min的升温速度从120℃升到140℃，到140℃时保温110min～120min；再2℃/min的升温速度从140℃升到160℃，到160℃时保温110min～120min；再2℃/min的升温速度从160℃升到180℃，到180℃时保温110min～120min；再2℃/min的升温速度从180℃升到200℃，到200℃时保温110min～120min保温结束后空冷方式将设备冷却到60℃以下并取出合成闸瓦。步骤(1)中的纤维类原材料为钢棉纤维、高温增强纤维、矿物纤维。本发明的优点：以纳米铝酚醛树脂作为基体组元，通过加入丁腈橡胶、丁苯橡胶等强化组元，从而对基体组元进行强化；通过加入碳化硅等组元，从而增加合成闸瓦的摩擦系数；通过加入石墨、石油焦和石英砂等润滑组元，从而增加合成闸瓦磨损过程中表面的光滑度并减少制动盘的磨损量，通过加入硫酸钡、高温增强纤维等填料组元，从而减少合成闸瓦的成本。使用该配方及工艺制备的合成闸瓦，具备稳定的干、湿态摩擦性能、低磨损量、不损伤制动盘、环保等特点，外观不存在因固化而产生收缩缝等缺陷。附图说明图1为闸瓦制备工艺流程图。具体实施方式本发明是通过如下技术方案予以实现的。铁道货车用高摩擦系数材料合成闸瓦1.按要求对合成闸瓦所使用到的原材料以及骨架进行预处理；2.按如下表的配方配料：实施例1～4的配方原材料实施例1实施例2实施例3实施例4纳米铝酚醛树脂8％11％11％5％钢棉纤维23％23％15％20％石墨5.5％5.5％8％10％碳化硅2％2％5％1％硫磺0.5％0.5％1％0.1％石油焦5％5％10％7.4％硫酸钡17％17％10％23％石英砂2％2％5％1.5％丁腈橡胶9％9％5％10％丁苯橡胶2％2％5％5％矿物纤维15％10％5％5％氧化镁6％6％10％5％高温增强纤维3％5％5％2％炭黑2％2％5％5％3.按如下步骤进行合成闸瓦加工：①将钢棉纤维、高温增强纤维、矿物纤维进行搅拌，搅拌参数：3600r/min～3800r/min，搅拌时间：20min～30min；将石墨、碳化硅、硫磺、石油焦、硫酸钡、石英砂、氧化镁、炭黑放入混料机中进行混料。分散速度(2600±50)r/min、搅拌速度(90±5)r/min、混料时间(20±2)min，保证各组元均匀分布；②将混合均匀后的混合料同丁腈橡胶、丁苯橡胶和纳米铝酚醛树脂投入密炼机中，密炼时间(5±2)min、密炼温度(100±10)℃；③利用液压机及特定模具，称取一定量的混合料倒入模具中，表面刮平,骨架放入模具内，在压制压力30mpa～50mpa和温度140℃～160℃下，经过10min～30min的保温时间，压制成型；④利用特定的工装将压制成型的闸瓦固化炉对合成闸瓦进行固化，固化工艺参数为：以2℃/min的升温速度从室温升到80℃，到80℃时保温30min～40min；再2℃/min的升温速度从80℃升到100℃，到100℃时保温110min～120min；再2℃/min的升温速度从100℃升到120℃，到120℃时保温30min～40min；再2℃/min的升温速度从120℃升到140℃，到140℃时保温110min～120min；再2℃/min的升温速度从140℃升到160℃，到160℃时保温110min～120min；再2℃/min的升温速度从160℃升到180℃，到180℃时保温110min～120min；再2℃/min的升温速度从180℃升到200℃，到200℃时保温110min～120min保温结束后空冷方式将设备冷却到60℃以下并取出合成闸瓦；⑤根据图纸对固化后的合成闸瓦进行后续机加处理；⑥对机加后合格的合成闸瓦进行喷漆，并包装入库。实施例1的合成闸瓦摩擦磨损性能：适用于最高速度为120km/h，且轴重不大于25t的铁道货车用高摩擦系数材料合成闸瓦，按tb/t2403-2010《铁道货车用合成闸瓦》标准进行停车制动试验，平均摩擦系数、静摩擦系数满足标准要求，合成闸瓦磨耗量≤0.4cm3/mj，磨耗量为现用高摩擦系数合成闸瓦磨耗量40％左右，外观不存在因固化而产生收缩缝等缺陷。实施例2的合成闸瓦摩擦磨损性能：适用于最高速度为120km/h，且轴重不大于25t的铁道货车用高摩擦系数材料合成闸瓦，按tb/t2403-2010《铁道货车用合成闸瓦》标准进行停车制动试验，平均摩擦系数、静摩擦系数满足标准要求，合成闸瓦磨耗量≤0.6cm3/mj，磨耗量为现用高摩擦系数合成闸瓦磨耗量60％左右，外观不存在因固化而产生收缩缝等缺陷。实施例3、4的合成闸瓦摩擦磨损性能：适用于最高速度为120km/h，且轴重不大于25t的铁道货车用高摩擦系数材料合成闸瓦，按tb/t2403-2010《铁道货车用合成闸瓦》标准进行停车制动试验，平均摩擦系数、静摩擦系数满足标准要求，合成闸瓦磨耗量≤1cm3/mj，磨耗量为现用高摩擦系数合成闸瓦磨耗量相当，外观不存在因固化而产生收缩缝等缺陷。当前第1页12