铁路大功率机车合成闸瓦的闸瓦体制备材料及制备方法技术

本发明专利技术涉及铁路机车合成闸瓦制备技术，具体为闸瓦体的制备材料，由如下重量份的组分构成：丁腈橡胶9～10份，酚醛树脂4～5份，海泡石8～10份，铁粉21～23份，钢棉纤维3～4份，铝钒土0.3～0.8份，复合纤维11.5～12.5份，硫酸钡15～17份，石墨14～15.5份，钾长石5～6份，促进剂0.2～0.7份，氧化锌0.1～0.5份，硬脂酸0.1～0.5份，硫磺0.5～1份。本发明专利技术研制出适合中国铁路的HXD2机车用摩擦材料，形成我国和谐机车用摩擦材料的制造技术，所研制的新型闸瓦能够取代进口产品，满足我国铁路大功率机车的制动要求。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及铁路机车合成闸瓦制备技术，具体为闸瓦体的制备材料，由如下重量份的组分构成：丁腈橡胶9～10份，酚醛树脂4～5份，海泡石8～10份，铁粉21～23份，钢棉纤维3～4份，铝钒土0.3～0.8份，复合纤维11.5～12.5份，硫酸钡15～17份，石墨14～15.5份，钾长石5～6份，促进剂0.2～0.7份，氧化锌0.1～0.5份，硬脂酸0.1～0.5份，硫磺0.5～1份。本专利技术研制出适合中国铁路的HXD2机车用摩擦材料，形成我国和谐机车用摩擦材料的制造技术，所研制的新型闸瓦能够取代进口产品，满足我国铁路大功率机车的制动要求。【专利说明】
本专利技术涉及铁路机车合成闸瓦制备技术，具体为闸瓦体的制备材料及制备方法。
技术介绍
我国和谐号大功率机车分别从美国GE、美国EMD、日本东芝、法国阿尔斯通、德国 西门子通过引进、消化再创新而制造，机车上刹车系统所使用的摩擦材料主要是从国外进 口，国内厂家没有形成批量供货。由于生产厂家是北美、欧洲和日本等国家和地区，所以采 用的标准也不同，国内没有形成评价体系。目前针对HXD 2机车用闸瓦，国内还没有形成完 整的制造技术，在山西省科学技术情报研究所进行科技查新，通过国内数据库检索，未见对 HXD2型大功率机车闸瓦进行制造研究的公开文献报道。 目前，我国和谐号大功率机车所使用的摩擦材料主要是从国外进口，国内厂家没 有形成批量供货。由于国外产品的价格昂贵，产品供应周期长，增大了使用和维修成本。机 车配属的铁路局不同，造成了国外产品在我国无法广泛适用，更无法进行有效的质量控制。 因此，有必要自主研发大功率机车所使用的摩擦材料，制造国产产品，降低成本。
技术实现思路
目前，我国铁路和谐号大功率机车制动单元全部采用进口闸瓦，价格昂贵，供货不 及时。本专利技术的目的在于提供一种闸瓦体制备材料及制备方法，利用该闸瓦体制备的合成 闸瓦满足了进口机车配件国产化的要求，达到与国外产品等同的摩擦磨耗性能。 本专利技术是采用如下技术方案实现的： 一种铁路大功率机车合成闸瓦的闸瓦体制备材料，由如下重量份的组分构成： 丁腈橡胶9?10份，酚醛树脂4?5份，海泡石8?10份，铁粉21?23份，钢棉纤维 3?4份，错f凡土 0. 3?0. 8份，复合纤维11. 5?12. 5份，硫酸钡15?17份，石墨14? 15. 5份，钾长石5?6份，促进剂0. 2?0. 7份，氧化锌0. 1?0. 5份，硬脂酸0. 1?0. 5 份，硫磺0. 5?1份。 如图2、3、4所示，铁路和谐号大功率机车合成闸瓦包括钢质瓦背和由高分子材料 制备的闸瓦体，二者通过热压粘结组合而成。本专利技术所制备的合成闸瓦结构同国外产品，其 中钢制瓦背包含加强板、瓦背体、定位柱三个零件，加强板和瓦背体采用焊接固联，定位柱 和瓦背体采用铆接固联。 HXD2型大功率机车合成闸瓦的外形及配合尺寸确定后，太原机车车辆配件厂根据 多年生产高摩擦系数合成闸瓦的成熟经验，结合产品的结构特点，确定了生产HXD 2大功率 机车合成闸瓦的工艺路线如图1所示，其中，钢制瓦背体可以采用现有方法制备而成，由于 瓦背结构较为复杂，为了简化模具结构，瓦背成型模具采用了单工步结构型式，确保了瓦背 的成型。具体步骤依次为：瓦背下料、瓦背落料、瓦背冲孔打字、瓦鼻成型、瓦背切舌、瓦背 翻边、瓦鼻圆弧成型，然后在瓦背体上焊接加强版和铆接定位柱装配构成瓦背，经抛丸除锈 后，经过瓦背质量检验合格即可。 闸瓦体制备方法如下：称取规定重量的丁腈橡胶，进行破胶后，依次加入规定重 量的其他配料：酚醛树脂、海泡石、铁粉、钢棉纤维、铝钒土、复合纤维、硫酸钡、石墨、钾长 石、促进剂、氧化锌、硬脂酸、硫磺，进行混炼，混炼是用炼胶机将生胶或塑炼生胶与配合剂 炼成混炼胶的工艺，破碎，最后热压成型即可，闸瓦体热压成型的技术参数：压制温度为 160±5°C、保压时间为30min、压制压力控制在不低于14. 5MPa。其中，闸瓦体的优选配方 为：丁腈橡胶9. 6份，酚醛树脂4. 3份，海泡石9份，铁粉22. 3份，钢棉纤维3. 7份，铝钒土 〇. 5份，复合纤维12. 2份，硫酸钡16份，石墨14. 9份，钾长石5. 8份，促进剂0. 4份，氧化锌 〇. 3份，硬脂酸0. 2份，硫磺0. 8份。 配方中，丁腈橡胶是由丁二烯和丙烯腈经乳液聚合法制得的，丁腈橡胶主要采用 低温乳液聚合法生产，耐油性极好，耐磨性较高，耐热性较好，粘接力强。 促进剂一是作为补强树脂的固化剂，提高橡胶制品的硬度；二是与甲苯二酚等助 剂一起构成粘合体系，对橡胶与纤维的粘合起着重要作用，本专利技术具体选用硫磺作硫化剂， 促进剂CZ作硫化促进剂，氧化锌作为防氧化剂。 复合纤维是指由两种或两种以上聚合物，或具有不同性质的同一聚合物，经复合 纺丝法制成的化学纤维，本专利技术具体选用矿物复合纤维和钢棉纤维作为复合补强体系。 之后，在钢制瓦背上涂刷粘结剂，经热压粘结闸瓦体，构成合成闸瓦，最后经清除 飞边余量、固然化处理后，检验、油漆、包装、入库。 该合成闸瓦可用在铁路重载货车的大功率牵引机车中，使用时安装在机车制动单 元的闸瓦托上，通过闸瓦钎使之固联。工作时依靠制动缸带动一系列杠杆将力传递到合成 闸瓦上，合成闸瓦前行对车轮踏面产生摩擦，从而实现制动。 由于和谐号大功率机车合成闸瓦的原生产厂家是北美、欧洲和日本等国家和地 区，所以采用的标准也不同，依据中国的TB/T3196,检测方法和测试程序同国外有许多不 同，国内没有形成完整的制造技术和评价体系。为了达到和国外产品等同的质量标准，同 时满足我国铁路行业的特点，需对产品进行创新性设计，太原机车车辆配件厂技术人员首 先对HXD 2产品系统分析，之后进行选材、配方和工艺系统研究，在参考了国内外《国外机车 车辆用合成材料的应用现状及发展趋势》、《大功率机车上的金属陶瓷制动闸瓦》和《机车车 辆制动闸瓦材料的发展》等大量先进技术文献的基础上，以丁腈橡胶、改性酚醛树脂为粘结 齐?，石墨、铝矾土、钾长石粉、还原铁粉和沉淀硫酸钡等为填料，钢棉纤维、复合纤维和海泡 石纤维为增强纤维，多种成分混合构成了 HXD2型大功率机车合成闸瓦的闸瓦体摩擦材料。 通过反复实验，优化配方及工艺，研究结果虽在摩擦磨耗性能方面达到了国外同类产品的 水平，但产品重量却比国外少了近0.5kg，又经过大量试验，最终确定了工艺配方，产品重量 基本接近了国外产品，经过物理及力学性能和1 :3摩擦磨耗性能试验，研制闸瓦的各项性 能指标达到了进口原装闸瓦。在此基础上，将试制的样品送铁科院机辆所进行了 1 :1摩擦 磨耗性能试验，试验数据表明具有稳定的摩擦性能和较好的耐磨性，摩擦磨耗性能达到了 使用性能；可有效抑制金属镶嵌、裂纹、掉块等现象，减少对车轮踏面的损伤。 具体研究时，通过对国外产品、标准系统分析、室内配方研究、工厂放大生产、现场 行车运用考察试验，形成制造技术。1、系统分析国外样品和标准内涵、充分研究机车配属 局的线路、气候和运输特点；2、室内配方系统研究，根据使用条件、满足使用要求下，围绕 减少金属镶嵌、对对偶件的热损伤、异常磨耗、本身长寿命的原则本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铁路大功率机车合成闸瓦的闸瓦体制备材料，其特征在于：由如下重量份的组分构成：丁腈橡胶9～10份，酚醛树脂4～5份，海泡石8～10份，铁粉21～23份，钢棉纤维3～4份，铝钒土0.3～0.8份，复合纤维11.5～12.5份，硫酸钡15～17份，石墨14～15.5份，钾长石5～6份，促进剂0.2～0.7份，氧化锌0.1～0.5份，硬脂酸0.1～0.5份，硫磺0.5～1份。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张宗安，裴顶峰，田天顺，张剑，赵弟武，田建忠，陈强，
申请(专利权)人：北京铁路局太原机车车辆配件厂，
类型：发明
国别省市：山西;14