CN102022466B

CN102022466B - 纤维型双金属粉末冶金闸瓦

Info

Publication number: CN102022466B
Application number: CN2009101908836A
Authority: CN
Inventors: 向兴碧; 侯开太; 陈建中; 赖绍楷; 温怀志; 马铁骊
Original assignee: CHONGQING JIANGZHOU POWDER METALLURGY TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: CHONGQING JIANGZHOU POWDER METALLURGY TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2009-09-16
Filing date: 2009-09-16
Publication date: 2012-08-08
Anticipated expiration: 2029-09-16
Also published as: CN102022466A

Abstract

本发明涉及纤维型双金属粉末冶金闸瓦，包括弧形钢背、定位连接在弧形钢背上面的插销扣、对称地分别连接在弧形钢背上面左右部的插销扣凹槽，其特征在于：三块摩擦体分别与三块背板通过加压烧结为一体；三块背板的外曲率半径与弧形钢背的内曲率半径相等，并与弧形钢背固定连接。本发明既增强了瓦体强度，又提高了摩擦系数的平稳性、热稳定性及摩擦系数，保证列车在运行中遇突发事件的制动距离和制动安全平稳。其摩擦体在使用过程中由于添加了纤维粉而不会产生掉渣，克服了制动过程中的刺耳声。

Description

纤维型双金属粉末冶金闸瓦

技术领域

本发明涉及机车制动系统中的部件，具体涉及一种纤维型双金属粉末冶金闸瓦，是用于电气机车、柴油机车及动车组进站或遇突发事件采取紧急制动的关键部件。

背景技术

随着火车的多次提速，传统的铸铁闸瓦已满足不了制动性能的要求，原来采用的树脂闸瓦，由于在高温条件下(300℃以上)摩擦系数热稳定性受到一定的影响，在使用上受到了限制。目前，高速机动车组上使用的闸瓦采用特殊粉末冶金方法制造，摩擦体与背板经加压烧结再与弧形钢背焊接而成。有的厂家在进行研发试用粉末冶金闸瓦，但在使用时都还有不足之处，如摩擦系数的热稳定性、制动时发出尖叫声、使用时掉边掉角等现象存在。

发明内容

针对目前机车提速，对闸瓦摩擦系数、机械性能的要求，本发明的目的是：在不改变机车闸瓦推力的情况下，提供一种纤维型双金属粉末冶金闸瓦，满足目前铁路运输行业的要求，克服制动时产生尖叫、对对偶划伤、磨损量大、掉渣等缺陷。

本发明所述的纤维型双金属粉末冶金闸瓦，包括弧形钢背、定位连接在弧形钢背上面的插销扣、对称地分别连接在弧形钢背上面左右部的插销扣凹槽，其特征在于：三块摩擦体分别与三块背板通过加压烧结为一体；三块背板的外曲率半径与弧形钢背的内曲率半径相等，并与弧形钢背固定连接。

所述的纤维型双金属粉末冶金闸瓦，其摩擦体的组元成份的重量百分比如下：

混合铁粉：58-72％，铬铁粉：3-6％，碳化硅：2-3％，钼铁粉：0.5-1.5％，莫来石：0.5-1％，锆英砂：1-3％，镍铁粉：1-3％，混合铜粉：3-6％，锡合金粉：1-3％，混合铅粉：3-6％，二硫化钼：1-2％，混合碳粉：9-15％，混合纤维粉：0.5-2％。

所述的纤维型双金属粉末冶金闸瓦，其摩擦体的组元成份中的混合铁粉为还原Fe粉+雾化Fe粉，其中雾化铁粉占85～90％，余量为还原铁粉。雾化铁粉是指的是采用高压水雾化/气雾化制造的粉末，这种粉松装密度比还原铁粉大，成形型好。

所述的纤维型双金属粉末冶金闸瓦，其摩擦体的组元成份中的混合铜粉为纯铜粉+铜包铁粉，两者的比例各占一半；所述的铜包铁粉是一种在-100目铁粉上，用化学方法均匀包覆一层铜；用这种粉可以避免铜粉在使用过程中产生偏折。

所述的纤维型双金属粉末冶金闸瓦，其摩擦体的组元成份中的混合铅粉为纯铅粉+经过氧化后的铅粉，两者的比例各占一半。

所述的纤维型双金属粉末冶金闸瓦，其摩擦体的组元成份中的混合碳粉为石墨粉+焦炭粉，其中石墨粉占60％，余量为焦炭粉。

所述的纤维型双金属粉末冶金闸瓦，其摩擦体的组元成份中的混合纤维粉为铁纤维粉+玻璃纤维粉，其中铁纤维粉占90％，余量为玻璃纤维粉；所述的铁纤维粉，粉末的直径为0.1～0.08mm，长度为0.2～0.5mm。

铬铁粉中的铬含量58-61％；钼铁粉中的钼含量58％以上，镍铁粉中镍含量1.5％-2.0％。NBA一指的是铁与铁镍合金粉混合的一种粉，它是根据用户要求，在冶炼过程中直接加入镍，最后雾化出来的一种合金粉，一般这种粉含镍量20～40％左右，根据需要在配料中加入。锡合金粉是指的锡锌粉末，锡占85-90％。

将混合铁粉-基材与所述其它组元进行热粘，强力混合后，通过模具压制成生坯，在加压式高温烧结炉与背板一起进行烧结，烧结工艺为：预烧温度分两阶段：第一阶段：初始温度为430-450℃，压力为7-8Kg/cm²，保温时间1.5h。第二阶段：升温到680-700℃；压力为7-8Kg/cm²，保温时间1h，然后再把温度调整到1000-1030℃进行高温烧结，烧结时间3-3.5h，压力为9-10Kg/cm²。最后随炉冷却至700℃，吊出炉体，空冷到300℃，再去内罩浇水，冷却到100℃，停气冷却至40℃出炉。整个过程在保护性气氛中进行。

然后，机加工背板的弧面，最后，焊接在弧形钢背上。

本发明的有益效果：既增强了瓦体强度，又提高了摩擦系数的平稳性、热稳定性及摩擦系数，保证列车在运行中遇突发事件的制动距离和制动安全平稳。摩擦体在使用过程中由于添加了纤维粉而不会产生掉渣，克服了制动过程中的刺耳声。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是图1的俯视图。

图3是图1的A-A断面图。

图4是图1的B-B断面图。

具体实施方式

参见图1、图2、图3和图4，本发明所述的纤维型双金属粉末冶金闸瓦，包括弧形钢背1、定位连接在弧形钢背上面的插销扣2、对称地分别连接在弧形钢背上面左右部的插销扣凹槽3；三块摩擦体5分别与三块背板4通过加压烧结为一体；三块背板4的外曲率半径与弧形钢背的内曲率半径相等，并与弧形钢背1固定连接。

所述的纤维型双金属粉末冶金闸瓦的摩擦体5的组元成份的重量百分比如下：

所述的摩擦体5的组元成份中的混合铁粉为还原Fe粉+雾化Fe粉，其中雾化铁粉占85～90％，余量为还原铁粉。雾化铁粉是指的是采用高压水雾化/气雾化制造的粉末，这种粉松装密度比还原铁粉大，成形型好。

所述的摩擦体5的组元成份中的混合铜粉为纯铜粉+铜包铁粉，两者的比例各占一半；所述的铜包铁粉是一种在-100目铁粉上，用化学方法均匀包覆一层铜；用这种粉可以避免铜粉在使用过程中产生偏折。

所述的摩擦体5的组元成份中的混合铅粉为纯铅粉+经过氧化后的铅粉，两者的比例各占一半。

所述的摩擦体5的组元成份中的混合碳粉为石墨粉+焦炭粉，其中石墨粉占60％，余量为焦炭粉。

所述的纤维型双金属粉末冶金闸瓦，其特征在于：所述的摩擦体5的组元成份中的混合纤维粉为铁纤维粉+玻璃纤维粉，其中铁纤维粉占90％，余量为玻璃纤维粉；所述的铁纤维粉，粉末的直径为0.1～0.08mm，长度为0.2～0.5mm。

实施例一：纤维型双金属粉末冶金闸瓦的摩擦体5的组元成份的重量百分比为：

混合铁粉65％，铬铁粉4.5％，碳化硅2.5％，钼铁粉1.0％，莫来石0.75％，锆英砂1.5％，镍铁粉1.5％，混合铜粉4.5％，锡合金粉2％，混合铅粉4.5％，二硫化钼1.5％，混合碳粉12％，混合纤维粉：1.25％；将混合铁粉-基材与所述其它组元强力混合后，压制成生坯，在加压式高温烧结炉与背板一起进行烧结，预烧温度分两阶段：第一阶段：初始温度为430-450℃，压力为7-8Kg/cm²，保温时间1.5h。第二阶段：升温到680-700℃；压力为7-8Kg/cm²，保温时间1h，然后再把温度调整到1000-1030℃进行高温烧结，烧结时间3-3.5h，压力为9-10Kg/cm²。最后随炉冷却至700℃，吊出炉体，空冷到300℃，再去内罩浇水，冷却到100℃，停气冷却至40℃出炉。整个过程在保护性气氛中进行。

然后，机加工背板的弧面，最后，焊接在弧形钢背上。

闸瓦的摩擦体采用了上述优选的配方配备各种摩擦组元(碳化硅、铬铁粉、锆英砂、莫来石、铜铁粉、铁镍粉)、润滑组元(石墨、焦炭、铅、氧化铅、二硫化钼)、增强组元(铁纤维、玻纤维)，提高了闸瓦/片的耐磨性和使用寿命，力学性能全面达到中华人民共和国铁道行业标准(TB/T3005-2008)，具体结果见下表：

项目名称	技术要求	检测结果	单位
				密度	-	5.51	g/cm³
硬度	≤100	98	MB
				横向断裂强度	≥30	132	MPa
抗压强度	≥90	209	MPa
				拉剪强度	≥30	63	MPa
冲击韧性	≥5	7	KJ/m³

按上述配方做成1∶1样件在台架实验上，采用43KN和21.5KN两种推力作用下，不同速度环境下制动摩擦系数全部符合TB/T3005-2008标准，制动距离低于标准，整个检测结果见下表。

纤维型双金属粉末冶金闸瓦产品检测报告

实施例二：纤维型双金属粉末冶金闸瓦的摩擦体5的组元成份的重量百分比为：

混合铁粉72％，铬铁粉6％，碳化硅3％，钼铁粉1.5％，莫来石1％，锆英砂3％，镍铁粉3％，混合铜粉6％，锡合金粉3％，混合铅粉6％，二硫化钼2％，混合碳粉15％，混合纤维粉2％；将混合铁粉-基材与所述其它组元强力混合后，压制成生坯，在加压式高温烧结炉与背板一起进行烧结，预烧温度分两阶段：第一阶段：初始温度为430-450℃，压力为7-8Kg/cm²，保温时间1.5h。第二阶段：升温到680-700℃；压力为7-8Kg/cm²，保温时间1h，然后再把温度调整到1000-1030℃进行高温烧结，烧结时间3-3.5h，压力为9-10Kg/cm²。最后随炉冷却至700℃，吊出炉体，空冷到300℃，再去内罩浇水，冷却到100℃，停气冷却至40℃出炉。整个过程在保护性气氛中进行。

然后，机加工背板的弧面，最后，焊接在弧形钢背上。

实施例三：纤维型双金属粉末冶金闸瓦的摩擦体5的组元成份的重量百分比为：

混合铁粉58％，铬铁粉3％，碳化硅2％，钼铁粉0.5％，莫来石0.5％，锆英砂1％，镍铁粉1％，混合铜粉3％，锡合金粉1％，混合铅粉3％，二硫化钼1％，混合碳粉9％，混合纤维粉0.5％；将混合铁粉-基材与所述其它组元强力混合后，通过模具压制成生坯，在加压式高温烧结炉与背板一起进行烧结，预烧温度分两阶段：第一阶段：初始温度为430-450℃，压力为7-8Kg/cm²，保温时间1.5h。第二阶段：升温到680-700℃；压力为7-8Kg/cm²，保温时间1h，然后再把温度调整到1000-1030℃进行高温烧结，烧结时间3-3.5h，压力为9-10Kg/cm²。最后随炉冷却至700℃，吊出炉体，空冷到300℃，再去内罩浇水，冷却到100℃，停气冷却至40℃出炉。整个过程在保护性气氛中进行。

然后，机加工背板的弧面，最后，焊接在弧形钢背上。

Claims

1.纤维型双金属粉末冶金闸瓦，包括弧形钢背（1）、定位连接在弧形钢背上面的插销扣（2）、对称地分别连接在弧形钢背上面左右部的插销扣凹槽（3），其特征在于：三块摩擦体（5）分别与三块背板（4）通过加压烧结为一体；三块背板（4）的外曲率半径与弧形钢背的内曲率半径相等，并与弧形钢背（1）固定连接；

所述的摩擦体（5）的组元成份的重量百分比如下：

混合铁粉：58-72%，铬铁粉：3-6%，碳化硅：2-3%,钼铁粉：0.5-1.5%,莫来石:0.5-1%,锆英砂:1-3%,镍铁粉:1-3%,混合铜粉：3-6%，锡合金粉：1-3%，混合铅粉：3-6%，二硫化钼：1-2%，混合碳粉：9-15%，混合纤维粉：0.5-2%。

2.如权利要求1所述的纤维型双金属粉末冶金闸瓦，其特征在于：所述的摩擦体（5）的组元成份中的混合铁粉为还原铁粉+雾化铁粉，其中雾化铁粉占85～90%，余量为还原铁粉。

3.如权利要求1所述的纤维型双金属粉末冶金闸瓦，其特征在于：所述的摩擦体（5）的组元成份中的混合铜粉为纯铜粉+铜包铁粉，两者的比例各占一半。

4.如权利要求1所述的纤维型双金属粉末冶金闸瓦，其特征在于：所述的摩擦体（5）的组元成份中的混合铅粉为纯铅粉+经过氧化后的铅粉，两者的比例各占一半。

5.如权利要求1所述的纤维型双金属粉末冶金闸瓦，其特征在于：所述的摩擦体（5）的组元成份中的混合碳粉为石墨粉+焦炭粉，其中石墨粉占60%，余量为焦炭粉。

6.如权利要求1所述的纤维型双金属粉末冶金闸瓦，其特征在于：所述的摩擦体（5）的组元成份中的混合纤维粉为铁纤维粉+玻璃纤维粉，其中铁纤维粉占90%，余量为玻璃纤维粉；所述的铁纤维粉，粉末的直径为0.08～0.1㎜，长度为0.2～0.5㎜。