[發明專利]一種高速列車剎車片及制備方法

有效

• 申請號: 200910074763.X
• 申請日: 2009-06-16
• 公開（公告）號: CN101571173A
• 公開（公告）日: 2009-11-04
• 發明（設計）人: 孟凡愛;王煥成;裴龍剛
• 申請（專利權）人: 博深工具股份有限公司
• 主分類號: F16D69/02
• 分類號: F16D69/02;B22F1/00;B22F3/14
• 代理公司: 石家莊冀科專利商標事務所有限公司
• 代理人: 曹淑敏;周曉萍

技術領域

本發明涉及一種用于高速列車的金屬基復合材料剎車片及制備方法，屬粉末冶金材料技術領域。

背景技術

隨著國民經濟的快速發展，對運輸的便捷性和舒適性要求也不斷提高。列車高速化已成為列車運輸發展的必然趨勢，相對帶來的安全問題也越來越受到人們的重視。研究表明列車速度每提高一倍，其制動功率將增加8倍，因此對提速車輛所使用的制動材料提出了相當嚴格的技術要求。理論研究和實車運營狀況表明，現有的常規制動材料，如半金屬基合成材料，無論是摩擦系數和列車運行平穩性，還是耐磨性、導熱性、制動距離等方面均不能滿足提速車輛的需要，在列車行駛速度大于200Km/h的制動過程中，由于摩擦制動，列車的動能幾乎全部轉化為摩擦熱，使摩擦副的溫升很高，致使傳統半金屬基合成剎車片的摩擦系數不穩定、剎車片老化、開裂、磨損加劇、使用壽命縮短，無法滿足高速列車制動需要。

發明內容

本發明用于克服已有技術的缺陷而提供一種摩擦系數變化平穩、基體不易老化開裂、磨損率低的高速列車剎車片及制備方法。

本發明所稱問題是以下述技術方案解決的：

一種高速列車剎車片，由鋼制燕尾板及焊接在燕尾板上的剎車塊構成，其特別之處是：所述剎車塊材料由下述相同重量單位的粉末原料組成：銅粉25-55、鎳粉5-20、鐵粉4-12、錳粉1-4、鉻粉1-9、石墨5-20、碳化硅5-10、鎢粉1-8、鈦白粉3-6、二氧化硅3-10、鈦粉1-4、鋁粉1-5，上述原料純度為工業純，粒度均為200目以細。

上述高速列車剎車片，所述剎車塊材料由下述相同重量單位的粉末原料組成：銅粉35-50，鎳粉8-12、鐵粉5-8、錳粉1-2、鉻粉2-4、石墨8-14、碳化硅5-7、鎢粉3-5、鈦白粉3-5、二氧化硅4-6、鈦粉1-3、鋁粉1-2。

上述高速列車剎車片制備方法，它包括如下步驟：

a.原料混配：按配比稱取剎車塊粉末原料，放入三維混料機中，混合40分鐘，充分混配均勻；

b.燒結熱壓成型：將上述混合好后的粉末原料裝入模具放入燒結爐中燒結熱壓成型，燒結溫度860-900℃、壓力10-16Mpa、燒結時間15-30分鐘，制成節塊；

c.焊接：將熱壓成型的節塊加工成型，再將節塊焊接在鋼背上、將鋼背與燕尾板焊接好，經表面處理后即得到剎車片成品。

本發明方法針對現有半金屬基合成剎車片摩擦系數不穩定、無法滿足高速列車制動需要的問題進行了改進，其改進要點體現在剎車片關鍵元件剎車塊采用金屬基復合原料制成，所述金屬基復合原料包括基體原料、合金化原料、增磨原料、減磨原料和增強原料，其中基體原料為具有高導熱率及良好塑性的銅合金，配合其它原料的合理選用及優化配比，使制備的剎車片具有如下特點：1.基體抗熱沖擊性能好，不開裂，熱沖擊溫度可達550℃。2.在摩擦升溫的情況下摩擦系數平穩變化，摩擦系數在0.3-0.35之間平穩變化。3.磨損率較低，使用壽命長。經臺架測試磨損率為0.17CM³/MJ，其他剎車片的磨損率為1.5CM³/MJ。

具體實施方式

本發明所述剎車片由鋼制燕尾板及焊接在燕尾板上的剎車塊構成，其主要改進體現在剎車塊原料選擇及配比上。剎車塊原料組成的包括基體材料、合金化材料、增磨材料、減磨材料和增強材料。其中，基體材料為銅合金。銅具有高的導熱率，保證了在摩擦過程中很好的散熱；銅具有較好的塑性，易于壓制；銅具有相對較低的熔點，燒結的工藝性較好。所述合金化材料主要為鋁、鎳、鐵、鎢、錳、鉻、鈦，這些材料的加入會在燒結過程中和基體材料銅進行合金化，增加剎車塊的強度，同時由于金屬具有較好的導熱率，會將摩擦過程中的熱量擴散掉，降低摩擦工作面的溫度。所述增磨材料主要為碳化硅、二氧化硅、鈦白粉，增磨材料由于熱壓作用與基體材料間存在較好的把持，此種情況下要從基體中將增磨材料分離出來會消耗很大的摩擦功，因而會促進耐磨性提高。同時，由于上述材料具有一定的硬度和不規則的表面，在摩擦過程中會在對偶件表面形成一定深度和數量的犁溝，有利于增強摩擦性能，提高摩擦系數。所述減磨材料主要為石墨。由于石墨具有層狀結構，可以有效的降低摩擦系數，在摩擦過程中能夠起到良好的減磨做用，同時也會降低剎車片的磨損。

以下提供幾個具體實施例，按照配比稱取剎車塊粉末原料：