CN115558441B - 一种增加闸瓦瓦背与摩擦体粘结强度的闸瓦的制备方法 - Google Patents
一种增加闸瓦瓦背与摩擦体粘结强度的闸瓦的制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种增加闸瓦瓦背与摩擦体粘结强度的闸瓦的制备方法，所述闸瓦包括瓦背和摩擦体；其特征在于：在瓦背和摩擦体之间设置有复合材料；所述复合材料包括丁苯橡胶、促进剂、硫磺、防老剂；酚醛树脂、一次还原铁粉、铝矾土、硅藻土、硫酸钡、氧化铁黑、硅灰石、焦炭粉、陶土、锆英粉、硅酸铝纤维、复合矿物纤维、钢纤维、玻璃纤维等组分炼制后压制而成；最后，复合材料将摩擦体与瓦背花共同压制成闸瓦。本方案所述的闸瓦，增加了摩擦材料与瓦背粘接的力，保证了产品粘接强度；提高了行车安全性。
Description
技术领域
本发明属于闸瓦技术领域，具涉及一种增加闸瓦瓦背与摩擦体粘结强度的闸瓦的制备方法。
背景技术
目前，在轨道交通行业中常用的制动材料包括高磷铸铁、高分子合成材料和粉末冶金材料，按制动方式分为用于轮制动的闸瓦和用于盘制动的闸片两种。其中合成闸瓦广泛应用于铁路机车、货车以及城市轨道交通车辆。
铁路货车用高摩合成闸瓦由闸瓦瓦背和摩擦体组成，制动过程中摩擦体与车轮接触，起到制动作用，瓦背与瓦托连接，起到固定闸瓦的作用。现有结构中，闸瓦瓦背与摩擦体直接压接在一起，该结构在使用过程中可能存在，由于闸瓦瓦背与摩擦体粘结强度差导致的摩擦体脱落等问题，严重影响行车安全。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种增加闸瓦瓦背与摩擦体粘结强度的闸瓦的制备方法，可有效增强摩擦体与瓦背间的粘接力，解决摩擦体脱落问题。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种增加闸瓦瓦背与摩擦体粘结强度的闸瓦的制备方法，所述闸瓦包括瓦背和摩擦体；其特征在于：在瓦背和摩擦体之间设置有复合材料；
所述复合材料包括如下质量百分含量的各组分：组分A：丁苯橡胶12-18%、促进剂0.5%、硫磺0.5-1.5%、防老剂0.3-0.6%；组分B：酚醛树脂7-11%、一次还原铁粉3-5%、铝矾土4-8%、硅藻土3-5%、硫酸钡4-8%、氧化铁黑2-5%、硅灰石3-6%、焦炭粉3-6%、陶土2-5%、锆英粉3-5%、硅酸铝纤维10-15%、复合矿物纤维8-15%、钢纤维4-8%、玻璃纤维4-8%；所述复合材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤1，将上述组分A原料称量后进行炼制，丁苯橡胶分两段开炼，第一段辊温40℃-45℃，辊距2mm-3mm，先加丁苯橡胶，再加入促进剂，出片停放；第二段辊温50℃-70℃，辊距3mm-4mm，丁苯橡胶逐渐加入，割刀混均，加硫磺和防老剂，待全部混入后割刀薄通至加料混均后，下片待用；
步骤2，称料；对组分B原料进行称量；
步骤3，密炼：将步骤1所得的胶片投入密炼机中加压密炼10min，再将步骤2中的物料投入密炼机中加压密炼15min，得到混合料；其中，密炼温度≤150℃，压力5MPa-7MPa，时间25min-30min；
步骤4，破碎；将步骤3得到的混合料破碎，使用孔径5毫米的筛网进行过滤去除大块，即得到增强复合材料；
步骤5，压制料块；采用预成型方式将摩擦体材料与增强复合材料压制在一起，形成预成型料块；压力：2000N/cm2；
步骤6，压制闸瓦；采用热压方式将预成型料块与瓦背压制在一起，压制时复合材料与瓦背直接接触，热压温度为150℃，压力：3500N/cm2，时间：1min/mm（即每mm闸瓦厚度压制1min，下同）；
步骤7，热处理，将压制后的闸瓦放入电热鼓风烘箱中进行热处理；
步骤8，热处理后闸瓦随炉冷却至80℃以下，闸瓦取出后背面喷漆防锈即得最终闸瓦产品。
进一步的：步骤7中，热处理过程如下：
由室温升到80℃，时间，30min，保温60min；再升温至100℃，时间，10min，保温60min；再升温至120℃，时间，10min，保温120min；再升温至140℃，时间，10min，保温180min；再升温至160℃，时间，15min，保温180min；再升温至180℃，时间，15min，保温180min。
进一步的：闸瓦中复合材料厚度不超过磨耗界限。
本发明的优点是：本方案所述的闸瓦，在瓦背与摩擦体之间增设了复合材料做为粘接层，通过原材料的优化组合生产出复合材料，复合材料与摩擦体材料主要成分接近，能够与摩擦体材料有效的在接触位置融合，不分层。复合材料流动性更好，使其能够更好的填充瓦背抓料孔以及包覆瓦背，增加材料与瓦背粘接的力。复合材料具有更好的黏性，与钢背有效融合粘接在一起，保证了产品粘接强度；进而提高了行车安全性。
附图说明
图1是本发明中闸瓦结构示意图。
图中序号说明：1、瓦背，2、复合材料，3、摩擦体。
具体实施方式
本发明公开了一种增加闸瓦瓦背与摩擦体粘结强度的闸瓦的制备方法，所述闸瓦包括瓦背1和合成材料材质的摩擦体3；其中在瓦背和摩擦体之间设置有起粘接增强作用的复合材料2；所述复合材料包括如下质量百分含量的各组分：
组分A：丁苯橡胶12-18%、促进剂0.5%、硫磺0.5-1.5%、防老剂0.3-0.6%；组分B：酚醛树脂7-11%、一次还原铁粉3-5%、铝矾土4-8%、硅藻土3-5%、硫酸钡4-8%、氧化铁黑2-5%、硅灰石3-6%、焦炭粉3-6%、陶土2-5%、锆英粉3-5%、硅酸铝纤维10-15%、复合矿物纤维8-15%、钢纤维4-8%、玻璃纤维4-8%；
所述复合材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤1，将上述组分A原料称量后进行炼制，丁苯橡胶分两段开炼，第一段辊温40℃-45℃，辊距2mm-3mm，先加丁苯橡胶，再加入促进剂，出片停放；第二段辊温50℃-70℃，辊距3mm-4mm，丁苯橡胶逐渐加入，边加入边割刀混均，加硫磺和防老剂，待全部混入后割刀薄通至加料混均后，下片待用；
步骤2，称料；对组分B原料进行称量；
步骤3，密炼：将步骤1所得的胶片投入密炼机加压密炼10min，再将步骤2中的物料投入密炼机中加压密炼15min，得到混合料；其中，密炼温度≤150℃，压力5MPa-7MPa，时间25min-30min；
步骤4，破碎；将步骤3得到的混合料破碎，使用孔径5毫米的筛网进行过滤去除大块，取余下的混合料即得到复合材料；
步骤5，压制料块；采用预成型方式将摩擦体材料与增强复合材料压制在一起，形成预成型料块；压力：2000N/cm2；
步骤6，压制闸瓦；采用热压方式将预成型料块与瓦背压制在一起，压制时复合材料与瓦背直接接触，热压温度为150℃，压力：3500N/cm2，时间：1min/mm；
步骤7，热处理，将压制后的闸瓦放入电热鼓风烘箱中进行热处理；
步骤8，热处理后闸瓦随炉冷却至80℃以下，闸瓦取出后背面喷漆防锈即得最终闸瓦产品。
其中：步骤7中，热处理过程如下：由室温升到80℃，时间，30min，保温60min；再升温至100℃，时间，10min，保温60min；再升温至120℃，时间，10min，保温120min；再升温至140℃，时间，10min，保温180min；再升温至160℃，时间，15min，保温180min；再升温至180℃，时间，15min，保温180min。
优选的：闸瓦中复合材料厚度不超过磨耗界限。
优选的：所述摩擦体为高分子合成材料材质。
优选的：所述部分组分的型号为：丁苯橡胶1502、促进剂DM、防老剂TMQ。
下面通过具体实施例对本发明进一下说明如下：下述各实施例中，所选用的组分型号如下：丁苯橡胶1502、促进剂DM、防老剂TMQ、焦炭粉60-80目、玻璃纤维6mm。
实施例1
一种增加闸瓦瓦背与摩擦体粘结强度的闸瓦的制备方法，所述闸瓦包括瓦背和合成材料材质的摩擦体；其中在瓦背和摩擦体之间设置有起粘接增强作用的复合材料；所述复合材料包括如下各组分：
组分A：丁苯橡胶26.25kg、促进剂1.65kg、硫磺2.025kg、防老剂0.825kg；
组分B：酚醛树脂12.75kg、一次还原铁粉6.75kg、铝矾土6.00kg、硅藻土6.75kg、硫酸钡7.50kg、氧化铁黑6.00kg、硅灰石5.25kg、焦炭粉6.75kg、陶土6.75kg、锆英粉5.25kg、硅酸铝纤维15.75kg、复合矿物纤维16.50kg、钢纤维7.50kg、玻璃纤维9.75kg。
所述复合材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤1，将上述组分A部分原料称量后进行炼制，丁苯橡胶分两段开炼，第一段辊温40℃-45℃，辊距2mm-3mm，先加生胶，再加入促进剂，出片停放；第二段辊温50℃-70℃，辊距3mm-4mm,先加一段胶，割刀混均，加硫磺和防老剂，待全部混入后割刀薄通至加料混均后，下片待用；
步骤2，称料；原料按配比计算及设备容量进行投料，使用自动配料***对原料组分B部分进行称量；
步骤3，密炼：将称量好的原料按顺序先组分A部分投入密炼机加压密炼10min，然后将组分B部分投入密炼机中加压密炼15min，得到混合料；（要求密炼温度≤150℃，压力5MPa-7MPa，时间25min-30min；）
步骤4，破碎；将步骤3得到的混合料破碎，使用孔径5毫米的筛片进行粉碎，得到相应增强复合材料；
步骤5，压制料块；采用预成型方式将摩擦体材料与增强复合材料压制在一起，形成预成型料块；压力：2000N/cm2；
步骤6，压制闸瓦；采用热压方式将预成型料块与瓦背压制在一起(复合材料与钢背直接接触)，热压温度为150℃，压力：3500N/cm2，时间：1min/mm；
步骤7，热处理，将压制后的闸瓦放入电热鼓风烘箱中进行热处理；
步骤8，热处理后闸瓦随炉冷却至80℃以下，闸瓦取出后背面喷漆防锈即得最终闸瓦产品。
采用预成型方式将摩擦材料与复合材料压制在一起，使材料分布均匀，压力为2000N/cm2，复合材料厚度13mm。
实施例2
一种增加闸瓦瓦背与摩擦体粘结强度的闸瓦的制备方法，所述闸瓦包括瓦背和合成材料材质的摩擦体；其中在瓦背和摩擦体之间设置有起粘接增强作用的复合材料；所述复合材料包括如下各组分：
组分A：丁苯橡胶26.25kg、促进剂1.65kg、硫磺2.025kg、防老剂0.825kg；
组分B：酚醛树脂12.75kg、一次还原铁粉6.75kg、铝矾土6.00kg、硅藻土6.75kg、硫酸钡7.50kg、氧化铁黑6.00kg、硅灰石5.25kg、焦炭粉6.75kg、陶土6.75kg、锆英粉5.25kg、硅酸铝纤维15.75kg、复合矿物纤维16.50kg、钢纤维7.50kg、玻璃纤维9.75kg；
所述复合材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤1，将上述组分A部分原料称量后进行炼制，丁苯橡胶分两段开炼，第一段辊温40℃-45℃，辊距2mm-3mm，先加生胶，再加入促进剂，出片停放；第二段辊温50℃-70℃，辊距3mm-4mm,先加一段胶，割刀混均，加硫磺和防老剂，待全部混入后割刀薄通至加料混均后，下片待用；
步骤2，称料；原料按配比计算及设备容量进行投料，使用自动配料***对原料组分B部分进行称量；
步骤3，密炼：将称量好的原料按顺序先组分A部分投入密炼机加压密炼10min，然后将组分B部分投入密炼机中加压密炼15min，得到混合料；（要求密炼温度≤150℃，压力5MPa-7MPa，时间25min-30min；）
步骤4，破碎；将步骤3得到的混合料破碎，使用孔径5毫米的筛片进行粉碎，得到相应增强复合材料；
步骤5，压制料块；采用预成型方式将摩擦体材料与增强复合材料压制在一起，形成预成型料块；压力：2000N/cm2；
步骤6，压制闸瓦；采用热压方式将预成型料块与瓦背压制在一起(复合材料与钢背直接接触)，热压温度为150℃，压力：3500N/cm2，时间：1min/mm；
步骤7，热处理，将压制后的闸瓦放入电热鼓风烘箱中进行热处理；
步骤8，热处理后闸瓦随炉冷却至80℃以下，闸瓦取出后背面喷漆防锈即得最终闸瓦产品。
采用预成型方式将摩擦材料与复合材料压制在一起，使材料分布均匀，压力为2000N/cm2，复合材料厚度8mm。
实施例3
一种增加闸瓦瓦背与摩擦体粘结强度的闸瓦的制备方法，所述闸瓦包括瓦背和合成材料材质的摩擦体；其中在瓦背和摩擦体之间设置有起粘接增强作用的复合材料；所述复合材料包括如下各组分：
组分A：丁苯橡胶18.75kg、促进剂25kg、硫磺75kg、防老剂0.600kg;
组分B：酚醛树脂15.75kg、一次还原铁粉4.50kg、铝矾土6.00kg、硅藻土7.50kg、硫酸钡7.50kg、氧化铁黑4.50kg、硅灰石5.25kg、焦炭粉60-80目6.00kg、陶土6.00kg、锆英粉5.25kg、硅酸铝纤维21.00kg、复合矿物纤维21.75kg、钢纤维9.00kg、玻璃纤维8.25kg；
所述复合材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤1，将上述组分A部分原料称量后进行炼制，丁苯橡胶分两段开炼，第一段辊温40℃-45℃，辊距2mm-3mm，先加生胶，再加入促进剂，出片停放；第二段辊温50℃-70℃，辊距3mm-4mm,先加一段胶，割刀混均，加硫磺和防老剂，待全部混入后割刀薄通至加料混均后，下片待用；
步骤2，称料；原料按配比计算及设备容量进行投料，使用自动配料***对原料组分B部分进行称量；
步骤3，密炼：将称量好的原料按顺序先组分A部分投入密炼机加压密炼10min，然后将组分B部分投入密炼机中加压密炼15min，得到混合料；（要求密炼温度≤150℃，压力5MPa-7MPa，时间25min-30min；）
步骤4，破碎；将步骤3得到的混合料破碎，使用孔径5毫米的筛片进行粉碎，得到相应增强复合材料；
步骤5，压制料块；采用预成型方式将摩擦体材料与增强复合材料压制在一起，形成预成型料块；压力：2000N/cm2；
步骤6，压制闸瓦；采用热压方式将预成型料块与瓦背压制在一起(复合材料与钢背直接接触)，热压温度为150℃，压力：3500N/cm2，时间：1min/mm；
步骤7，热处理，将压制后的闸瓦放入电热鼓风烘箱中进行热处理；
步骤8，热处理后闸瓦随炉冷却至80℃以下，闸瓦取出后背面喷漆防锈即得最终闸瓦产品。
采用预成型方式将摩擦材料与复合材料压制在一起，使材料分布均匀，压力为2000N/cm2，复合材料厚度13mm。
实施例4
一种增加闸瓦瓦背与摩擦体粘结强度的闸瓦的制备方法，所述闸瓦包括瓦背和合成材料材质的摩擦体；其中在瓦背和摩擦体之间设置有起粘接增强作用的复合材料；所述复合材料包括如下各组分：
组分A：丁苯橡胶18.75kg、促进剂25kg、硫磺75kg、防老剂0.600kg；
组分B：酚醛树脂15.75kg、一次还原铁粉4.50kg、铝矾土6.00kg、硅藻土7.50kg、硫酸钡7.50kg、氧化铁黑4.50kg、硅灰石5.25kg、焦炭粉6.00kg、陶土6.00kg、锆英粉5.25kg、硅酸铝纤维21.00kg、复合矿物纤维21.75kg、钢纤维9.00kg、玻璃纤维8.25kg；
步骤1，将上述组分A部分原料称量后进行炼制，丁苯橡胶分两段开炼，第一段辊温40℃-45℃，辊距2mm-3mm，先加生胶，再加入促进剂，出片停放；第二段辊温50℃-70℃，辊距3mm-4mm,先加一段胶，割刀混均，加硫磺和防老剂，待全部混入后割刀薄通至加料混均后，下片待用；
步骤2，称料；原料按配比计算及设备容量进行投料，使用自动配料***对原料组分B部分进行称量；
步骤3，密炼：将称量好的原料按顺序先组分A部分投入密炼机加压密炼10min，然后将组分B部分投入密炼机中加压密炼15min，得到混合料；（要求密炼温度≤150℃，压力5MPa-7MPa，时间25min-30min；）
步骤4，破碎；将步骤3得到的混合料破碎，使用孔径5毫米的筛片进行粉碎，得到相应增强复合材料；
步骤5，压制料块；采用预成型方式将摩擦体材料与增强复合材料压制在一起，形成预成型料块；压力：2000N/cm2；
步骤6，压制闸瓦；采用热压方式将预成型料块与瓦背压制在一起(复合材料与钢背直接接触)，热压温度为150℃，压力：3500N/cm2，时间：1min/mm；
步骤7，热处理，将压制后的闸瓦放入电热鼓风烘箱中进行热处理；
步骤8，热处理后闸瓦随炉冷却至80℃以下，闸瓦取出后背面喷漆防锈即得最终闸瓦产品。
采用预成型方式将摩擦材料与复合材料压制在一起，使材料分布均匀，压力为2000N/cm2，复合材料厚度8mm。
采用热压方式将实施例1-4的复合材料分别与瓦背压制在一起，制备闸瓦：热压温度为150℃，压力：3500N/cm2，时间：1min/mm。将闸瓦放入电热鼓风烘箱中进行热处理；热处理过程如下：由室温升到80℃，时间，30min，保温60min；再升温至100℃，时间，10min，保温60min；再升温至120℃，时间，10min，保温120min；再升温至140℃，时间，10min，保温180min；再升温至160℃，时间，15min，保温180min；再升温至180℃，时间，15min，保温180min。
热处理后闸瓦需随炉冷却至80℃以下。
对实施例与对比例进行检测瓦背与摩擦体的拉脱力验证。其中对比例为不添加本发明所述复合材料且使用相同工艺生产的铁路货车高摩合成闸瓦。检测结果见下表，从检测结果可见，拉脱力大大增加，实施例较对比例粘结性能提高20%。
表1 拉脱力检测结果
| 实施例 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 平均值 |
| 检测结果（kN） | 28.71 | 27.63 | 27.47 | 26.35 | 27.54 |
| 对比例 | 对比例1 | 对比例2 | 对比例3 | 对比例4 | 平均值 |
| 检测结果（kN） | 23.36 | 23.66 | 21.53 | 23.07 | 22.91 |
综上，本方案所述的闸瓦，在瓦背与摩擦体之间增设了复合材料做为粘接层，通过原材料的优化组合生产出复合材料，复合材料与摩擦体材料主要成分接近，能够与摩擦体材料在接触位置有效的融合，不分层。复合材料流动性更好，使其能够更好的填充瓦背抓料孔以及包覆瓦背，增加材料与瓦背粘接的力。复合材料具有更好的黏性，与瓦背有效融合粘接在一起，保证了产品粘接强度。
Claims (3)
1.一种增加闸瓦瓦背与摩擦体粘结强度的闸瓦的制备方法，所述闸瓦包括瓦背和摩擦体；其特征在于：在瓦背和摩擦体之间设置有复合材料；
所述复合材料包括如下质量百分含量的各组分：
组分A：丁苯橡胶12-18%、促进剂0 .5%、硫磺0 .5-1 .5%、防老剂0 .3-0 .6%；
组分B：酚醛树脂7-11%、一次还原铁粉3-5%、铝矾土4-8%、硅藻土3-5%、硫酸钡4-8%、氧化铁黑2-5%、硅灰石3-6%、焦炭粉3-6%、陶土2-5%、锆英粉3-5%、硅酸铝纤维10-15%、复合矿物纤维8-15%、钢纤维4-8%、玻璃纤维4-8%；
所述闸瓦的制备方法，包括如下步骤：
步骤1，将上述组分A原料称量后进行炼制，丁苯橡胶分两段开炼，第一段辊温40℃-45℃，辊距2mm-3mm，先加丁苯橡胶，再加入促进剂，出片停放；第二段辊温50℃-70℃，辊距3mm-4mm，丁苯橡胶逐渐加入，割刀混均，加硫磺和防老剂，待全部混入后割刀薄通至加料混均后，下片待用；
步骤2，称料；对组分B原料进行称量；
步骤3，密炼：将步骤1所得的胶片投入密炼机加压密炼10min，再将步骤2中的物料投入密炼机中加压密炼15min，得到混合料；其中，密炼温度≤150℃，压力5MPa-7MPa，时间25min-30min；
步骤4，破碎；将步骤3得到的混合料破碎，使用孔径5毫米的筛网进行过滤去除大块，即得到增强复合材料；
步骤5，压制料块；采用预成型方式将摩擦体材料与增强复合材料压制在一起，形成预成型料块；压力：2000N/cm2；
步骤6，压制闸瓦；采用热压方式将预成型料块与瓦背压制在一起，压制时复合材料与瓦背直接接触，热压温度为150℃，压力：3500N/cm2，时间：1min/mm；
步骤7，热处理，将压制后的闸瓦放入电热鼓风烘箱中进行热处理；
步骤8，热处理后闸瓦随炉冷却至80℃以下，闸瓦取出后背面喷漆防锈即得最终闸瓦产品。
2.根据权利要求1所述的一种增加闸瓦瓦背与摩擦体粘结强度的闸瓦的制备方法，其特征在于：步骤7中，热处理过程如下：
由室温升到80℃，时间，30min，保温60min；再升温至100℃，时间，10min，保温60min；再升温至120℃，时间，10min，保温120min；再升温至140℃，时间，10min，保温180min；再升温至160℃，时间，15min，保温180min；再升温至180℃，时间，15min，保温180min。
3.根据权利要求1所述的一种增加闸瓦瓦背与摩擦体粘结强度的闸瓦的制备方法，其特征在于：闸瓦中复合材料厚度不超过磨耗界限。
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