CN111594561A - 一种环保合成闸瓦材料及闸瓦制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种环保合成闸瓦材料及闸瓦制造方法。它包括以下步骤：A、按配方要求准确称量各种原料；B、将上述各原料投入密炼机内，在室温下开始捏合密炼，排料后冷却；C将密炼获得的原料干燥，然后粉碎待用；D、瓦背粘合面喷砂除污后，涂刷瓦背胶黏剂，室温下干燥后待用；E、热压固化成型，获得产品；F、二次固化，修除飞边毛刺即获得闸瓦成品。优点是：有效降低了材料因温升造成的降解，降低了材料摩擦生热速率，材料内剪切强度较高，减缓了强度降低速度，有效了防止摩擦层掉渣掉块现象，降低了因生热对材料老化造成的强度降低问题，大大提高了摩擦层整体强度，降低了摩擦层磨损速率，使用寿命得以有效提升，目前装车运用效果良好。
Description
技术领域
本发明涉及一种火车刹车所用的配件，具体地说是一种环保合成闸瓦材料及闸瓦制造方法。
背景技术
闸瓦是火车刹车所用的配件，其结构相当于一段圆弧，车轮前后各装备一件，火车制动时，两件受空气压缩抱紧车轮踏面，通过摩擦来实现刹车功能；现行国内外市面上通用的闸瓦，由于闸瓦合成采用的材料配方局限以及制造方法也不科学，使得产品使用时摩擦生热较快，强度降低较快，导致磨损较高，因此，使用寿命偏短是普遍现象，另外，使用过程中，返修维护成本非常高，运营成本也就随之增高，以国内大秦线为例，表现稍好的闸瓦能用到6-8个月，再差些，3-4个月也是正常的；通过对整个车辆各***的寿命分析，寿命低于1年的配件仅有闸瓦一项，因而车辆的维护成本与运营成本受此制约居高不下，因而提高闸瓦的使用寿命为当前“状态修”要求下的首要任务。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种降低摩擦生热速率，减缓强度损失速率，从而降低磨损速率，延长使用寿命并降低返修维护成本的环保合成闸瓦及闸瓦制造方法。
为了解决上述技术问题，本发明的环保合成闸瓦材料，其采用的配方及重量比为：改性酚醛树脂 15份-30份；丁腈橡胶10-20份；碳纤维5-10份；石墨烯3份-6份；钢纤维5-15份；蛭石5-15份；陶瓷纤维5-15份，沉淀硫酸钡1-10份；二硫化钼2份-6份，炭黑1-3份，硫磺1-3份，促进剂0.1-1份，氧化锌0.1-1份。
所述碳纤维、钢纤维以及陶瓷纤维的纤维长度均为1-5mm。
其采用的配方及重量比为：改性酚醛树脂 23份；丁腈橡胶15份；碳纤维7份；石墨烯5份；钢纤维10份；蛭石10份；陶瓷纤维10份，沉淀硫酸钡7份；二硫化钼4份，炭黑2份，硫磺2份，促进剂0.7份，氧化锌0.6份。
一种环保合成闸瓦的制造方法，包括以下步骤：
A、配料：按配方要求准确称量各种原料；
B、密炼：将上述各原料投入密炼机内，在室温下开始捏合密炼10-15min至温度达到120-140℃，排料后冷却；
C、干燥与粉碎：将密炼获得的原料在90-120℃下干燥3-8h，然后粉碎待用；
D、瓦背处理：瓦背粘合面喷砂除污后，涂刷瓦背胶黏剂，室温下干燥后待用；
E、热压固化成型：将瓦背放入模具内，称量待用的混合的原料铺入模具内，通过排气后在设定的温度压力条件下，保温后脱模，获得产品；
F、二次固化：将冷却的产品放入烘箱，由室温升至155-165℃，保持1-3h，之后升温至175-185℃，保持1-3h，最后升温至190-210℃，保持1-3h，最后冷却后，修除飞边毛刺即获得闸瓦成品。
所述步骤B中，密炼的转速为15-30r/min。
所述步骤E中，通过排气后在温度130-180℃、压力15-30mpa下，保温15-30min后脱模。
所述步骤C中，将密炼获得的原料在100℃下干燥4h，然后粉碎至能够过五目筛的大小。
本发明的优点在于：
通过合理的配方以及比例搭配后，再加上特殊的制造工艺，使得摩擦材料本身存在微孔结构，热量容易散出，车轮踏面温度远小于400℃，有效降低了材料因温升造成的降解，降低了材料摩擦生热速率，材料内剪切强度较高，减缓了强度降低速度，有效了防止摩擦层因外力因素造成的掉渣掉块现象，降低了因生热对材料老化造成的强度降低问题，另外，大大提高了摩擦层整体强度，降低了摩擦层磨损速率，使用寿命得以有效提升，目前装车运用效果良好。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，对本发明的环保合成闸瓦及闸瓦制造方法作进一步详细说明。
实施例一：
本实施例的环保合成闸瓦的制造方法， 包括以下步骤：
A、配料：用电子秤准确称量各种原料，其原料的配方及重量比为：改性酚醛树脂 15份；丁腈橡胶10份；碳纤维5份；石墨烯3份；钢纤维5份；蛭石5份；陶瓷纤维5份，沉淀硫酸钡1份；二硫化钼2份，炭黑1份，硫磺1份，促进剂0.1份，氧化锌0.1份，其中，碳纤维、钢纤维以及陶瓷纤维的纤维长度均为1mm；
B、密炼：将上述各原料投入密炼机内，在室温下开始捏合密炼，密炼的转速为15r/min，密炼10min至温度达到120℃以上，排料后冷却；
C、干燥与粉碎：将密炼获得的原料在90℃下干燥3h，然后粉碎至能够过五目筛的大小后待用；
D、瓦背处理：瓦背粘合面喷砂除污后，涂刷瓦背胶黏剂，室温下干燥后待用；
E、热压固化成型：将瓦背放入模具内，称量待用的混合的原料铺入模具内，通过排气后在温度130℃、压力15mpa下，保温15min后脱模，获得产品；
F、二次固化：将冷却的产品放入烘箱，由室温升至155℃，保持1h，之后升温至175℃，保持1h，最后升温至190℃，保持1h，最后冷却后，修除飞边毛刺即获得闸瓦成品。
实施例二：
本实施例的环保合成闸瓦的制造方法，包括以下步骤：
A、配料：按配方要求用电子秤准确称量各种原料，其原料配方及重量比为：改性酚醛树脂 29份；丁腈橡胶8份；碳纤维9份。石墨烯6份；钢纤维8份；蛭石15份；陶瓷纤维12份，沉淀硫酸钡6份；二硫化钼3份，炭黑2份，硫磺1份，促进剂0.5份，氧化锌0.5份，其中，碳纤维、钢纤维以及陶瓷纤维的纤维长度均为5mm；
B、密炼：将上述各原料投入密炼机内，在转速30r/min、室温下开始捏合密炼15min至温度达到140℃以下，排料后冷却；
C、干燥与粉碎：将密炼获得的原料在120℃下干燥8h，然后粉碎至过五目筛的大小待用；
D、瓦背处理：瓦背粘合面喷砂除污后，涂刷瓦背胶黏剂，室温下干燥后待用
E、热压固化成型：将瓦背放入模具内，称量定量混合料铺入模具内，通过自动排气后在温度180℃、压力30mpa下，保温30min后脱模，获得产品；
F、二次固化：将冷却的产品放入烘箱，由室温升至165℃，保持3h，之后升温至185℃，保持3h，最后升温至210℃，保持3h，最后冷却后，修除飞边毛刺即获得闸瓦成品。
实施例三：
本实施例的环保合成闸瓦的制造方法，包括以下步骤：
A、配料：按配方要求准确称量各种原料，其原料配方及重量比为： 改性酚醛树脂 22份；丁腈橡胶15份；碳纤维7份。石墨烯3份；钢纤维12份；蛭石12份；7、陶瓷纤维10份，8、沉淀硫酸钡10份；二硫化钼4份，10、炭黑2份，硫磺2份，12、促进剂0.5份，13、氧化锌0.5份，其中，碳纤维、钢纤维以及陶瓷纤维的纤维长度均为3mm，采用合适比例的碳纤维、石墨烯有效提高了材料强度，采用特殊比例的钢纤维、蛭石、碳纤维用以散热，降低了材料生热速率，所用材料均不含禁限用物质，具有环保功能；
B、密炼：将上述各原料投入密炼机内，在室温下开始捏合密炼，密炼的转速为20r/min，密炼12min至温度达到130℃左右，排料后冷却；
C、干燥与粉碎：将密炼获得的原料在100℃下干燥4h，然后粉碎至能够过五目筛的大小待用；
D、瓦背处理：瓦背粘合面喷砂除污后，涂刷瓦背胶黏剂，室温下干燥后待用；
E、热压固化成型：将瓦背放入模具内，称量待用的混合的原料铺入模具内，通过排气后在温度150℃（在该温度下模压成型，成型过程中大大提高了粘结可靠性）、压力20mpa下，保温20min后脱模，获得产品，其各种材料通过该工艺进行混合，使得整体强度非常高；
F、二次固化：将冷却的产品放入烘箱，由室温升至160℃，保持2h，之后升温至180℃，保持2h，最后升温至200℃，保持2h，最后冷却后，修除飞边毛刺即获得闸瓦成品。
取实施例二和实施例三进行测试，测试结果如下表所示：
| 实施例二 | 实施例三 | |
| 压缩强度（MPa） | 43.2 | 67.7 |
| 压缩模量（GPa） | 0.94 | 1.12 |
| 内剪切强度(KJ/m<sup>2</sup>) | 14.4 | 18.13 |
| 弯曲强度（MPa） | 30.88 | 38.21 |
| 车轮踏面温度（℃） | 174 | 183 |
| 磨损速率（mm/月） | 2.52 | 1.81 |
| 寿命（月） | 13 | 19 |
其中，踏面温度、磨损速率、寿命按照TB/T2403标准检测，其他参数符合TB/T2403标准，经过上述测试结果的数据可以看出，压缩强度、压缩模量、内剪切强度、弯曲强度都较高，磨损速率得到了降低。
Claims (7)
1.一种环保合成闸瓦材料，其采用的配方及重量比为：改性酚醛树脂 15-30份；丁腈橡胶10-20份；碳纤维5-10份；石墨烯3-6份；钢纤维5-15份；蛭石5-15份；陶瓷纤维5-15份，沉淀硫酸钡1-10份；二硫化钼2-6份，炭黑1-3份，硫磺1-3份，促进剂0.1-1份，氧化锌0.1-1份。
2.按照权利要求1所述的环保合成闸瓦材料，其特征在于：所述碳纤维、钢纤维以及陶瓷纤维的纤维长度均为1-5mm。
3.按照权利要求1或2所述的环保合成闸瓦材料，其特征在于，其采用的配方及重量比为：改性酚醛树脂23份；丁腈橡胶15份；碳纤维7份；石墨烯5份；钢纤维10份；蛭石10份；陶瓷纤维10份，沉淀硫酸钡7份；二硫化钼4份，炭黑2份，硫磺2份，促进剂0.7份，氧化锌0.6份。
4.一种环保合成闸瓦的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、配料：按配方要求准确称量各种原料；
B、密炼：将上述各原料投入密炼机内，在室温下开始捏合密炼10-15min至温度达到120-140℃，排料后冷却；
C、干燥与粉碎：将密炼获得的原料在90-120℃下干燥3-8h，然后粉碎待用；
D、瓦背处理：瓦背粘合面喷砂除污后，涂刷瓦背胶黏剂，室温下干燥后待用；
E、热压固化成型：将瓦背放入模具内，称量待用的混合的原料铺入模具内，通过排气后在设定的温度压力条件下，保温后脱模，获得产品；
F、二次固化：将冷却的产品放入烘箱，由室温升至155-165℃，保持1-3h，之后升温至175-185℃，保持1-3h，最后升温至190-210℃，保持1-3h，最后冷却后，修除飞边毛刺即获得闸瓦成品。
5.按照权利要求4所述的所述的闸瓦制造方法，其特征在于：所述步骤B中，密炼的转速为15-30r/min。
6.按照权利要求4或5所述的所述的闸瓦制造方法，其特征在于：所述步骤E中，通过排气后在温度130-180℃、压力15-30mpa下，保温15-30min后脱模。
7.按照权利要求6所述的所述的闸瓦制造方法，其特征在于：所述步骤C中，将密炼获得的原料在100℃下干燥4h，然后粉碎至能够过五目筛的大小。
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