CN108580877B - 一种风电制动闸片及其增材制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种风电制动闸片及其增材制造方法，所述风电制动闸片由如下原料制备得到：基体组元、摩擦组元、润滑组元、降噪组元和粘结剂；其中，所述基体组元包括平均粒径≤7μm的超细铜粉、平均粒径≤10μm的锡粉和铁粉，所述润滑组元包括硫化物和鳞片石墨，所述降噪组元包括石油焦炭，所述摩擦组元包括氧化锆、钛酸盐和莫来石。采用本发明所述原料制备得到的所述风电制动闸片在使用过程中不会对摩擦副表面造成裂纹、拉伤、划伤和不均匀磨耗等现象。

Description

一种风电制动闸片及其增材制造方法
技术领域
本发明涉及一种风电制动闸片及其增材制造方法，特别涉及一种风电制动闸片的原料的制备和使用3D打印技术制造闸片。
背景技术
随着能源枯竭、环境问题的加剧，风能作为一种清洁可再生能源，受到世界各国的关注。
作为风电设备重要零部件之一的风电机组摩擦材料，由于研究较晚，涉及此类材料的研究报导甚少。大型风电机组一般包括偏航制动装置和高速轴制动装置。偏航制动装置的制动力矩较高速轴制动装置的制动力矩小，一般采用树酯基摩擦材料即可以满足其使用要求；而高速轴制动装置由于其制动力矩大或制动速度高，其所采用的制动材料一般为粉末冶金摩擦材料。而又因为铜基粉末冶金摩擦材料具有良好的导热性、耐磨性，对对偶的磨损较小，与氧的亲和力较小等优点，因此，大功率风电机组高、低速轴的制动材料也通常采用铜基粉末冶金摩擦材料。
目前，国内风电制动闸片中的摩擦材料以铜基为主，由于风电制动闸片的摩擦体本身带有摩擦组元硬质颗粒，其很难通过二次机械加工成所需要的形状。传统风电制动闸片的制备工艺是，首先按要求比例进行配料，然后采用V形混料机混合，再利用压机进行压制成生坯，生坯与带有镀铜层的钢背组合在一起在钟罩式炉或链带式炉中进行加压烧结，生坯被烧结并与钢背焊合在一起成为闸片。采用常规工艺制造闸片所需周期长，效率低，且需要制作硬质合金模具，利用压机和烧结炉进行后续形状成形和性能控制，这种传统的烧结制备工艺严重制约了该风电制动闸片的制造效率和形状控制，而且采用该方法制备得到的风电制动闸片的机械强度较低，在使用过程中极易造成摩擦体与背板的剥离，进而影响风电制动闸片的使用寿命。
此外，现有技术中制备的风电制动闸片，其摩擦材料中的硬质点使用偏多，使得摩擦材料的硬度、耐磨性达到了使用要求，然而却对摩擦副的损伤较大，并且噪声污染严重。另外，常规风电制动闸片摩擦材料中常常含有铅、锌等重金属，使用过程中，铅粉会随风迁移，造成对环境的严重污染。
发明内容
为了解决现有技术中风电制动闸片的上述技术问题，本发明提供一种一次成型、制备效率高、机械强度优异、对摩擦副的损伤小且对环境友好的风电制动闸片及其增材制造方法。
本发明所述风电制动闸片，由如下原料制备得到：基体组元、摩擦组元、润滑组元、降噪组元和粘结剂；其中，所述基体组元包括平均粒径≤7μm的超细铜粉、平均粒径≤10μm的锡粉和铁粉，所述润滑组元包括硫化物和鳞片石墨，所述降噪组元为石油焦炭，所述摩擦组元包括氧化锆、钛酸盐和莫来石。
进一步地，以质量百分比计，由如下原料制备得到：50～65wt％的平均粒径≤7μm的超细铜粉、0.1～1wt％的平均粒径≤10μm的锡粉和15～30wt％的平均粒径≤10μm的铁粉；1～2wt％的硫化物、5～15wt％的鳞片石墨、0.5～1wt％的石油焦炭；0.5～2wt％的氧化锆、0.5～1.5wt％的钛酸盐、0.5～1.5wt％的莫来石、0.1～0.2wt％的粘结剂。
进一步地，所述硫化物为二硫化钼、二硫化钨或硫化锑中的任意一种。
进一步地，所述鳞片石墨为镀铜鳞片石墨。
进一步地，所述石油焦炭是平均粒径为47～74μm的煅烧石油焦炭。
进一步地，所述钛酸盐为六钛酸钾晶须、钛酸钙或钛酸铁中的任意一种。
进一步地，所述莫来石是平均粒径为47～74μm的莫来石。
进一步地，所述粘结剂为煤油、汽油或聚乙二醇中的任意一种。
进一步地，所述风电制动闸片，优选的配比，以质量百分比计，由如下原料制备得到：60wt％的平均粒径为7μm的超细铜粉、0.8wt％的平均粒径为10μm的锡粉和22wt％的平均粒径为10μm的铁粉；2wt％的二硫化钼、10wt％的镀铜鳞片石墨、1wt％的平均粒径为47μm的煅烧石油焦炭；2wt％的氧化锆、1wt％的六钛酸钾晶须、1wt％的平均粒径为74μm的莫来石、0.2wt％的聚乙二醇。
进一步地，本发明还提供了所述风电制动闸片的增材制造方法，包括如下步骤：S1，通过现有的三维建模软件，建立风电制动闸片的三维模型，利用切片软件设置零件三维模型的各层切片厚度，沿Z轴方向对零件三维模型进行平面分层切片，获得一层层的截面轮廓数据；
S2，对截面轮廓数据进行处理，填充扫描路径，得到扫描路径数据，并生成相应的加工程序；
S3，按照配方量，将所述超细铜粉、锡粉、铁粉、硫化物、钛酸盐和粘结剂在100～400r/min的立式高速混料机中搅拌7～10min混合均匀，再将均匀混合粉与鳞片石墨、石油焦炭、氧化锆、莫来石放入V型混料机中以20rpm的转速混合2h，混合后作为3D打印原料；
S4，将闸片的钢背作为基板固定于激光成形室内，其中，所述钢背为表面有厚度为8～20μm的镀铜层；
S5，在钢背上直接按照制定的加工程序，在3D打印工艺参数下，采用制作的3D打印原料制造所述风电制动闸片。
进一步地，S5中所述3D打印成形工艺参数如下：激光光斑直径为0.1mm-0.2mm，激光功率为200w-400w，激光扫描速度10mm/s-30mm/s，激光搭接率为30％-70％，切片层厚为0.02mm-0.10mm。
采用上述技术方案，本发明所产生的有益效果在于：
(1)本发明所述风电制动闸片，以不同粒径的铜粉、锡粉和铁粉为摩擦材料的基体组元，以硫化物、鳞片石墨为润滑组元，以石油焦炭为吸音降噪组元，再添加氧化锆、钛酸盐和莫来石作为摩擦组元，不同粒径的金属基体材料之间可以起到协同配合的作用，从而形成连续网状分布的金属基体，再配合超细粒径的硬质钛酸盐，其可以与金属基体之间产生弥散强化互溶的效果，使得摩擦组元和润滑组元可以均匀分布并紧紧包裹在呈连续网状分布的金属基体中，采用本发明所述原料制备得到的风电制动闸片的本体的剪切强度以及其与钢背的粘接强度大约是常规工艺的2倍，可以产生外强内润、吸能降噪的增强效果。
同时所制备得到的风电制动闸片还具有以下优异特性：足够的机械强度，硬度和密度与常规工艺相当，烧结质量远高于常规工艺；在使用过程中摩擦材料不产生破裂、分层，也不会与背板剥离，不会形成深裂纹、剥落等机械损坏，保证可行的磨损速度；适应环境要求，制动时平稳、噪音小；材料中无不利于环保的石棉、铅等有害物质，在制动过程中和制动后，材料及其磨损产物不会燃烧、冒烟或散发出不好的气味；能长期在潮湿环境下和温度范围在-60℃～+50℃下具有较强的抗腐蚀性。此外，采用本发明所述原料制备得到的所述风电制动闸片在使用过程中不会对摩擦副表面造成裂纹、拉伤、划伤和不均匀磨耗等现象。
(2)本发明所述风电制动闸片，进一步地，在本发明所述特定原料种类和一定的原料配比下，制备得到的风电制动闸片具有高耐磨性、优良的耐热性以及足够的摩擦稳定性；其中所述高耐磨性体现在：所述风电制动闸片的磨耗量≤0.1cm3/MJ，而高耐磨性也使得闸片有足够长的使用寿命；所述耐热性的性能测试体现在：将所述风电制动闸片瞬间加热到900～1000℃和长时间加热到300～400℃时，其机械性能和力学性能保持基本不变；所述足够的摩擦稳定性体现在：在高的温度、压力和速度时，闸片的摩擦系数足够大，在试验台测得的摩擦系数的瞬时值和平均值都在各相应公差带的范围内，并且在制动磨合时，闸片摩擦系数的变化不超过磨合完成后同样条件下所得数值的±15％，在其他条件不变时，在最大接触压力、潮湿情况下得到的平均摩擦系数相对于干燥条件下的变化不超过±15％。此外，在特定配比条件下制备得到的风电闸片还具有较强的抗粘结性和抗热疲劳性，而闸片的抗粘结性很大程度上影响其摩擦系数的稳定性，这是因为摩擦副的工作表面不应当发生粘结，否则会导致摩擦表面在工作过程中形成剥落、擦伤、焊接及其他毁坏性的破坏，进而会影响闸片的摩擦系数的稳定性；同时，本发明所述风电制动闸片还具有较高的导热系数和比热值，以及小的线膨胀系数。
(3)本发明所述风电制动闸片的增材制造方法，通过双重混料，即高速混料和V型混料，使得不同粒径材料之间可以产生协同配合的作用，并形成连续网状分布的金属基体，进一步地，再通过激光烧结，一方面激光烧结成形过程中超细粒径的硬质钛酸盐会与金属基体之间产生弥散强化互溶的效果，使得摩擦组元和润滑组元均匀分布并紧紧包裹在呈连续网状分布的金属基体中，另一方面，激光烧结过程中的激光束提高了摩擦体的快速烧结性能，使得制备得到的摩擦体强度极高，其本体的剪切强度以及其与钢背的粘接强度大约是常规工艺的2倍，可以产生外强内润、吸能降噪的增强效果。采用本发明所述增材制造方法制备风电制动闸片，有效的解决了风电制动闸片工序复杂、制造周期长的问题，免去了硬质合金模具制造和压机成形问题。具有工艺流程短、成形效率高，所制造闸片摩擦体强度高、成份均匀等特点。为风电设备用制动闸片的制备提供了批量快速制造方法。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明：
图1是本发明中风电制动闸片的立体结构图；
图2是本发明中风电制动闸片的截面结构图；
图3是本发明中闸片钢背的结构示意图；
1.基板；2.风电制动闸片；3.摩擦体。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明：
具体地，本发明详细提供了如下实施例对本发明所述方法进行详细描述。
实施例1～6的配比表
Figure BDA0001669313300000071
实施例1
本实施例中所述风电制动闸片，以质量百分比计，由如下原料制备得到：50wt％的平均粒径为7μm的超细铜粉、1wt％的平均粒径为10μm的锡粉和27wt％的平均粒径为10μm的铁粉；1.2wt％的二硫化钼、15wt％的鳞片石墨、0.6wt％的平均粒径为47μm的石油焦炭；2wt％的氧化锆、1.5wt％的六钛酸钾晶须、1.5wt％的平均粒径为74μm的莫来石、0.2wt％的煤油。
本实施例中所述风电制动闸片的增材制造方法，包括如下步骤：
S1，通过现有的三维建模软件，建立风电制动闸片的三维模型，利用切片软件设置零件三维模型的各层切片厚度，沿Z轴方向对零件三维模型进行平面分层切片，获得一层层的截面轮廓数据；
S2，对截面轮廓数据进行处理，填充扫描路径，得到扫描路径数据，并生成相应的加工程序；
S3，按照配方量，将所述超细铜粉、锡粉、铁粉、硫化物、钛酸盐和粘结剂在100r/min的立式高速混料机中搅拌10min混合均匀，再将均匀混合粉与鳞片石墨、石油焦炭、氧化锆、莫来石放入V型混料机中以20rpm的转速混合2h，混合后作为3D打印原料；
S4，将闸片的钢背作为基板1固定于激光成形室内，其中，所述钢背为表面有厚度为8μm的镀铜层；
S5，在钢背上直接按照制定的加工程序，在3D打印工艺参数下，采用制作的3D打印原料制造所述风电制动闸片2；其中所述3D打印成形工艺参数如下：激光光斑直径为0.1mm，激光功率为200w，激光扫描速度10mm/s，激光搭接率为30％，切片层厚为0.02mm。
实施例2
本实施例中所述风电制动闸片，以质量百分比计，由如下原料制备得到：57wt％的平均粒径为5μm的超细铜粉、0.1wt％的平均粒径为7μm的锡粉和30wt％的平均粒径为6μm的铁粉；1wt％的二硫化钨、8wt％的镀铜鳞片石墨、0.7wt％的平均粒径为52μm的石油焦炭；1wt％的氧化锆、1wt％的钛酸钙、1wt％的平均粒径为50μm的莫来石、0.2wt％的汽油。
本实施例中所述风电制动闸片的增材制造方法，包括如下步骤：
S1，通过现有的三维建模软件，建立风电制动闸片的三维模型，利用切片软件设置零件三维模型的各层切片厚度，沿Z轴方向对零件三维模型进行平面分层切片，获得一层层的截面轮廓数据；
S2，对截面轮廓数据进行处理，填充扫描路径，得到扫描路径数据，并生成相应的加工程序；
S3，按照配方量，将所述超细铜粉、锡粉、铁粉、硫化物、钛酸盐和粘结剂在400r/min的立式高速混料机中搅拌7min混合均匀，再将均匀混合粉与鳞片石墨、石油焦炭、氧化锆、莫来石放入V型混料机中以20rpm的转速混合2h，混合后作为3D打印原料；
S4，将闸片的钢背作为基板1固定于激光成形室内，其中，所述钢背为表面有厚度为20μm的镀铜层；
S5，在钢背上直接按照制定的加工程序，在3D打印工艺参数下，采用制作的3D打印原料制造所述风电制动闸片2；其中，所述3D打印成形工艺参数如下：激光光斑直径为0.15mm，激光功率为300w，激光扫描速度20mm/s，激光搭接率为50％，切片层厚为0.05mm。
实施例3
本实施例中所述风电制动闸片，以质量百分比计，由如下原料制备得到：60wt％的平均粒径为7μm的超细铜粉、0.8wt％的平均粒径为10μm的锡粉和22wt％的平均粒径为10μm的铁粉；2wt％的硫化锑、10wt％的镀铜鳞片石墨、1wt％的平均粒径为47μm的石油焦炭；2wt％的氧化锆、1wt％的钛酸铁、1wt％的平均粒径为74μm的莫来石、0.2wt％的聚乙二醇。
进一步地，本发明还提供了所述风电制动闸片的增材制造方法，包括如下步骤：
S1，通过现有的三维建模软件，建立风电制动闸片的三维模型，利用切片软件设置零件三维模型的各层切片厚度，沿Z轴方向对零件三维模型进行平面分层切片，获得一层层的截面轮廓数据；
S2，对截面轮廓数据进行处理，填充扫描路径，得到扫描路径数据，并生成相应的加工程序；
S3，按照配方量，将所述超细铜粉、锡粉、铁粉、硫化物、钛酸盐和粘结剂在200r/min的立式高速混料机中搅拌8min混合均匀，再将均匀混合粉与鳞片石墨、石油焦炭、氧化锆、莫来石放入V型混料机中以20rpm的转速混合2h，混合后作为3D打印原料；
S4，将闸片的钢背作为基板1固定于激光成形室内，其中，所述钢背为表面有厚度为12μm的镀铜层；
S5，在钢背上直接按照制定的加工程序，在3D打印工艺参数下，采用制作的3D打印原料制造所述风电制动闸片2；其中，所述3D打印成形工艺参数如下：激光光斑直径为0.2mm，激光功率为400w，激光扫描速度30mm/s，激光搭接率为70％，切片层厚为0.10mm。
实施例4
本实施例中所述风电制动闸片，以质量百分比计，由如下原料制备得到：62wt％的平均粒径为7μm的超细铜粉、0.4wt％的平均粒径为7μm的锡粉和29wt％的平均粒径为10μm的铁粉；1wt％的硫化钼、5wt％的镀铜鳞片石墨、0.5wt％的平均粒径为60μm的煅烧石油焦炭；1wt％的氧化锆、0.5wt％的六钛酸钾晶须、0.5wt％的平均粒径为74μm的莫来石、0.1wt％的煤油。
本实施例中所述风电制动闸片的增材制造方法，包括如下步骤：
S1，通过现有的三维建模软件，建立风电制动闸片的三维模型，利用切片软件设置零件三维模型的各层切片厚度，沿Z轴方向对零件三维模型进行平面分层切片，获得一层层的截面轮廓数据；
S2，对截面轮廓数据进行处理，填充扫描路径，得到扫描路径数据，并生成相应的加工程序；
S3，按照配方量，将所述超细铜粉、锡粉、铁粉、硫化物、钛酸盐和粘结剂在350r/min的立式高速混料机中搅拌9min混合均匀，再将均匀混合粉与鳞片石墨、石油焦炭、氧化锆、莫来石放入V型混料机中以20rpm的转速混合2h，混合后作为3D打印原料；
S4，将闸片的钢背作为基板1固定于激光成形室内，其中，所述钢背为表面有厚度为17μm的镀铜层；
S5，在钢背上直接按照制定的加工程序，在3D打印工艺参数下，采用制作的3D打印原料制造所述风电制动闸片2；其中，所述3D打印成形工艺参数如下：激光光斑直径为0.15mm，激光功率为360w，激光扫描速度24mm/s，激光搭接率为55％，切片层厚为0.08mm。
实施例5
本实施例中所述风电制动闸片，以质量百分比计，由如下原料制备得到：64wt％的平均粒径为4μm的超细铜粉、0.3wt％的平均粒径为3μm的锡粉和15wt％的平均粒径为8μm的铁粉；1.8wt％的硫化锑、13wt％的镀铜鳞片石墨、0.9wt％的平均粒径为55μm的煅烧石油焦炭；2wt％的氧化锆、1.5wt％的钛酸铁、1.3wt％的平均粒径为70μm的莫来石、0.2wt％的汽油。
进一步地，本实施例中所述风电制动闸片的增材制造方法，包括如下步骤：
S1，通过现有的三维建模软件，建立风电制动闸片的三维模型，利用切片软件设置零件三维模型的各层切片厚度，沿Z轴方向对零件三维模型进行平面分层切片，获得一层层的截面轮廓数据；
S2，对截面轮廓数据进行处理，填充扫描路径，得到扫描路径数据，并生成相应的加工程序；
S3，按照配方量，将所述超细铜粉、锡粉、铁粉、硫化物、钛酸盐和粘结剂在380r/min的立式高速混料机中搅拌10min混合均匀，再将均匀混合粉与鳞片石墨、石油焦炭、氧化锆、莫来石放入V型混料机中以20rpm的转速混合2h，混合后作为3D打印原料；
S4，将闸片的钢背作为基板1固定于激光成形室内，其中，所述钢背为表面有厚度为20μm的镀铜层；
S5，在钢背上直接按照制定的加工程序，在3D打印工艺参数下，采用制作的3D打印原料制造所述风电制动闸片2；其中，所述3D打印成形工艺参数如下：激光光斑直径为0.14mm，激光功率为320w，激光扫描速度16mm/s，激光搭接率为60％，切片层厚为0.10mm。
实施例6
本实施例中所述风电制动闸片，以质量百分比计，由如下原料制备得到：65wt％的平均粒径为7μm的超细铜粉、0.6wt％的平均粒径为10μm的锡粉和23wt％的平均粒径为10μm的铁粉；1wt％的硫化锑、7wt％的镀铜鳞片石墨、0.6wt％的平均粒径为74μm的煅烧石油焦炭；0.5wt％的氧化锆、1.3wt％的钛酸铁、0.8wt％的平均粒径为74μm的莫来石、0.2wt％的聚乙二醇。
本实施例中所述风电制动闸片的增材制造方法，包括如下步骤：
S1，通过现有的三维建模软件，建立风电制动闸片的三维模型，利用切片软件设置零件三维模型的各层切片厚度，沿Z轴方向对零件三维模型进行平面分层切片，获得一层层的截面轮廓数据；
S2，对截面轮廓数据进行处理，填充扫描路径，得到扫描路径数据，并生成相应的加工程序；
S3，按照配方量，将所述超细铜粉、锡粉、铁粉、硫化物、钛酸盐和粘结剂在400r/min的立式高速混料机中搅拌7min混合均匀，再将均匀混合粉与鳞片石墨、石油焦炭、氧化锆、莫来石放入V型混料机中以20rpm的转速混合2h，混合后作为3D打印原料；
S4，将闸片的钢背作为基板1固定于激光成形室内，其中，所述钢背为表面有厚度为18μm的镀铜层；
S5，在钢背上直接按照制定的加工程序，在3D打印工艺参数下，采用制作的3D打印原料制造所述风电制动闸片2；其中，所述3D打印成形工艺参数如下：激光光斑直径为0.2mm，激光功率为400w，激光扫描速度30mm/s，激光搭接率为65％，切片层厚为0.08mm。
此外，本实施方式中还具体对上述实施例中所采用的增材制造方法进行了细化，具体如下：
步骤S1中具体包括：
S101，利用三维软件建立所述闸片摩擦体三维模型；
S102，在三维软件中将闸片摩擦体模型进行格式转换，生成STL文件。
S103，使用Magic软件创建机器平台模型；
S104，将所述包含闸片摩擦体模型的STL文件导入Magic软件；
S105，在Magic软件中修复闸片摩擦体模型；
S106，在Magic软件中将闸片摩擦体模型定向并摆放于基板(钢背)模型中要求的位置；
S107，对所述闸片摩擦体模型进行切片分层操作，并生成CLI格式层片文件。
步骤S2具体包括：
S201将CLI格式层片文件导入填充软件；
S202，在填充软件中规划激光扫描路径填充每层切片层，并输出包含填充信息的CLI格式层片文件；
S203，将所述包含填充信息的CLI格式层片文件导入3D打印设备。
步骤S4具体包括：
S401，清理所述3D打印设备成形室，保证成型室中不含杂质及其他金属粉末；
S402，校正刮刀水平度；
S403，将带有镀铜层的闸片钢背作为基板进行安装，并向送粉缸中装入混合后粉末冶金原材料粉末；
S404，关闭成形室门，抽真空并冲入用于防止金属氧化的氩气；
步骤S5具体包括：
S501，铺粉刮刀先把混合粉末平推到成形室的基板上形成一个层厚的粉末；
S502，激光束按所述CLI格式层片文件中包含的当前层的填充轮廓线选区烧结基板上的粉末，加工出当前层；
S503，成形缸下降一个切片层厚度的距离，刮刀退回原位，送粉缸上升一个切片层厚度的距离，铺粉刮刀再在已加工好的当前层上铺送一个切片层厚度的冶金原材料粉末；
S504，所述3D打印设备设备调入下一层轮廓的数据进行激光选区烧结成形；
S505，所述3D打印设备设备判断是否完成所述闸片摩擦体打印，如果否则返回步骤S503，如果是则结束打印操作。
此外，本发明中对经过3D增材制造方法制备得到工件还进行了后处理，后处理方法具体包括如下步骤：
S601，将所述风电制动闸片2(即基板1和与其烧结在一起的摩擦体3)从所述成型室中取出，振动清理选择性烧结后摩擦体3之间剩余的粉末；
S602，对闸片进行成品检验。
进一步，本发明还提供了如下对比例来进一步说明本发明所述
对比例1：采用实施例2中所述原料与配比和背景技术中所述的传统制备工艺制备风电制动闸片，其中所述传统制备工艺包括如下步骤：
①坯制备：采用315吨压机将均匀混合粉和过渡粉依次加入模具中，压制成所需密度生坯，其中，所述过渡粉为实施例2中的超细铜粉和锡粉，其余为混合粉；
②烧结：将过渡粉和混合粉压制出的生坯按过渡层(过渡粉压制后成为过渡层)朝下方式放置在镀铜钢背上，放入链带式烧结炉进行无压烧结出成品，最高烧结温度890℃，总保温时间8h，水套冷却配合风机冷却。
对比例2：采用专利文献CN103639404A中所述的原料和制备工艺，制备风电机组用制动闸片，具体包括以下步骤：
①生坯制备：将100份200目电解铜粉、27份还原铁粉、16份200目人造刚玉、16份天然石英砂、13份200目硼铁、45份50目鳞片石墨、14份玻璃纤维、11份600目玻璃粉、7份微细SiO2颗粒，按比例混合均匀后加入模具中，压制成生坯；
②烧结：将生坯叠放在镀铜处理后的钢背上，进行真空热压烧结，压力为1～2MPa，烧结温度890℃，保温保压3.5h随炉冷却；
③后续处理：在材料表面通过气体烧嘴加热，温度在1000℃，保温10min，室温冷却后加工成所需形状。
进一步地，本发明还进一步提供了上述实施例1～6和对比例1～2所述风电制动闸片的性能测试方法和测试结果，具体测试方法参考TB/T 3470-2016，测试结果如表1所示。
表1选择性激光烧结增材成形闸片摩擦体性能
Figure BDA0001669313300000161
Figure BDA0001669313300000171
从表1中可以看出，选择性激光烧结增材成形工艺所制造的风电制动闸片，其钢背与摩擦体的粘接强度以及摩擦体的剪切强度大约是常规工艺的2倍，硬度和密度相当，烧结质量远高于常规工艺。其中，测试结果中选用的常规工艺制备的风电制动闸片为采用现有技术中常规的风电闸片的配方和背景技术中所述的传统的风电制动闸片的制备工艺制备得到的风电制动闸片，具体可参考文献。
上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定。在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域普通人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。

Claims (8)

1.一种风电制动闸片，其特征在于，由如下原料制备得到：基体组元、摩擦组元、润滑组元、降噪组元和粘结剂；其中，所述基体组元包括超细铜粉、锡粉和铁粉，所述润滑组元包括硫化物和鳞片石墨，所述降噪组元包括石油焦炭，所述摩擦组元包括氧化锆、钛酸盐和莫来石；
以质量百分比计，风电制动闸片由如下原料制备得到：60 wt%的平均粒径为7μm的超细铜粉、0.8 wt%的平均粒径为10μm的锡粉和22 wt%的平均粒径为10μm的铁粉；2 wt%的二硫化钼、10 wt%的镀铜鳞片石墨、1 wt%的平均粒径为47μm的煅烧石油焦炭； 2 wt%的氧化锆、1 wt%的六钛酸钾晶须、1 wt%的平均粒径为74μm的莫来石、0.2 wt%的聚乙二醇。
2.根据权利要求1所述风电制动闸片，其特征在于，所述硫化物为二硫化钼、二硫化钨或硫化锑中的任意一种；所述钛酸盐为六钛酸钾晶须、钛酸钙或钛酸铁中的任意一种。
3.根据权利要求1或2所述风电制动闸片，其特征在于，所述鳞片石墨为镀铜鳞片石墨。
4.根据权利要求1所述风电制动闸片，其特征在于，所述石油焦炭是平均粒径为47~74μm的煅烧石油焦炭。
5.根据权利要求1所述风电制动闸片，其特征在于，所述莫来石为平均粒径为47~74μm的莫来石。
6.根据权利要求1所述风电制动闸片，其特征在于，所述粘结剂为煤油、汽油或聚乙二醇中的任意一种。
7.权利要求1~6任一所述风电制动闸片的增材制造方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1，通过现有的三维建模软件，建立风电制动闸片的三维模型，利用切片软件设置零件三维模型的各层切片厚度，沿Z轴方向对零件三维模型进行平面分层切片，获得一层层的截面轮廓数据；
S2，对截面轮廓数据进行处理，填充扫描路径，得到扫描路径数据，并生成相应的加工程序；
S3，按照配方量，将所述超细铜粉、锡粉、铁粉、硫化物、钛酸盐和粘结剂在100~400 r/min的立式高速混料机中搅拌7~10min混合均匀，再将均匀混合粉与鳞片石墨、石油焦炭、氧化锆、莫来石放入V型混料机中以20rpm的转速混合2h，混合后作为3D打印原料；
S4，将闸片的钢背作为基板固定于激光成形室内，其中，所述钢背为表面有厚度为8~20μm的镀铜层；
S5，在钢背上直接按照制定的加工程序，在3D打印工艺参数下，采用制作的3D打印原料制造所述风电制动闸片。
8.根据权利7所述的风电制动闸片的增材制造方法，其特征在于，S5中所述3D打印成形工艺参数如下：激光光斑直径为0.1mm-0.2mm，激光功率为200w-400w，激光扫描速度10mm/s-30mm/s，激光搭接率为30%-70%，切片层厚为0.02mm-0.10mm。
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