1、合成材料制备技术王秀飞2011年12月摩擦材料发展史最初的摩擦片采用棉布、皮革等作为基材；石棉基摩擦材料；无石棉摩擦材料；半金属摩擦材料；粉末冶金摩擦材料；炭/炭复合摩擦材料；炭/碳化硅复合摩擦材料。摩擦材料的分类rhombus6 按工作功能分：传动(离合器)和制动(刹车片)摩擦材料；rhombus6 按产品形状：刹车片、刹车带、闸瓦、离合器片和异型摩擦片；rhombus6 按材质分：石棉摩擦材料、无石棉摩擦材料、粉末冶金摩擦材料、炭/炭复合摩擦材料和炭/碳化硅复合材料铁路摩擦材料种类box3 我国的铁路摩擦材料按其摩擦材料分类，可以分为低摩闸瓦、高摩闸瓦。box3 按用途分类：机车用合成闸瓦
2、和闸片、货车用合成闸瓦和闸片以及客车用闸瓦和闸片。box3 按推广的配方体系分：4-2低摩合成闸瓦、4-2w无石棉低摩合成闸瓦、机车低摩合成闸瓦；407G高摩合成闸瓦、TK-81无石棉高摩合成闸瓦；机车高摩闸瓦、HGM-A新型高摩合成闸瓦、HGM-B新型高摩闸瓦。摩擦材料的技术要求head2right 适宜而稳定的摩擦系数head2right 良好的耐磨性head2right 具有良好的机械强度和物理性能head2right 制动噪音低head2right 对偶面磨损小对摩擦材料的要求 无石棉，无污染化；美国环境保护局1983提出禁止使用石棉，我国于1999年开始实施GB12676-1999禁
3、止使用石棉。70 年代后期，世界卫生组织证实石棉粉尘从呼吸道进入肺内，经积累可造成石棉肺外，石棉还是一种致癌物质。因此从上世纪70 年代后期，美英等国家已先后研制出无石棉高摩擦系数合成闸瓦并广泛应用。由于石棉对环境的污染及石棉粉尘对人体健康的危害，许多国家早在好多年前就以法律的形式严格禁止使用石棉制品，我国也以法律的形式禁止在一些制品中使用石棉物质。head2right 合成摩擦材料是以矿物为主的无机材料与有机材料复合而成，以高聚物(树脂、橡胶) 为粘结剂、无机和无机纤维为增强体材料，矿物粉体和有机粉体为填料，经过复合、加工而制成的功能材料。head2right 广泛应用在汽车、火车、农用车辆
4、、舰船、石油钻机、矿山机械及各类工程机械等设备中。合成摩擦材料的结构和组成box3以高分子化合物为粘接剂box3以无机或有机类纤维为增强组分box3以填料为摩擦性能调节剂 高速化；车辆的行驶速度越来越快，相应对制动材料的要求越来越高。 轻量化；要求摩擦材料的质量小。box3 考虑到目前我国地铁列车制动系统中的具体问题，同时兼顾经济性问题和结构简单等问题，研制新型高摩擦因数的地铁列车制动合成闸瓦材料，具有重要的理论意义和工程实际意义。对摩擦材料的要求合成闸瓦技术要求具有高而稳g4554的摩擦g3344g7072，在g17934g13597制动及g19375g3927g3473g18051制动g7
5、569g1318g1083应具备稳g4554的摩擦g3344g7072和g4717g18431g4671的g10013g16032g17968g5719。g17970g5507g19581低闸瓦的g5481g5719g8273g18431，g1455其制动g7206能最g3927g19584g5334g3424增加与车g17822g17471g19858的g17252合g5719，g1278而g17902g2144g14495g4013的制动g5719能，g5286g19581低在g17822g17471g19858的g10013g9961g9305g5334，g18095g1917产g110
6、87有g4579g1214车g17822的金属g19366g4988。g8984g18429g13615g14498g10719g1549，闸瓦材质中g19604g12209g8594g2651有石棉、g19189等有g4579物质g3910，其g4531g2511材料的g17977g6425g1167g16305g8984g5951g10719g1549。g4717g18431采用国产g1319g5369质g1352的g2511材料，以g19581低制g18000成g7516。在g13875g15489g14362g17627g13888g12056g5719的g2620g7206，g179
7、28应g4717g18431g2047g4673g4649车g17822的g12056g13895。(1) 稳g4554的摩擦系g7072，无g1109g18429的g10013g16032g17968。车辆g1085g16874在g5283g18051g6214在g19375g3927g3473g18051g3424g2410g1455用g11446具有g1072g4554的制动g2251，g1549g16881g15996车的g4537g1944。(2) g19554g8594g4649g17822g4649的g10013g6543g4579。国g1973g3910在g5424g4091g
8、1455用高摩擦系g7072合成闸瓦的过程中，g18221g7470g2561g11087过g17822g4649g17471g19858产g11087g10013g16114g13545g11082g14371g3344g10013g16114g13545g6297g4741而g18000成车g17822g11876g16114的g5798g5719g1211g7029，g19554g8594车g17822的g10013g6543g4579，g1955g19294在g1214g6615制车g17822g17471g19858在制动g7206摩擦g10013g1085g17333过600g26
9、3*。为g8529g19760摩擦材料有低的g2491g13657g5481g5719g8273g18431。*：UIC规定的为400(3)g19554g8594高摩擦系g7072合成闸瓦产g11087金属g19366g4988，g7206车g17822g17471g19858g1085g2561g11087异状g12056g6543。(4)高摩擦系g7072合成闸瓦应g1085g2651有g8849g7683g10719g3763的物质，现有的合成闸瓦g3927多g2651有石棉，制动过程中产g11087的g12056屑分散成直径g4671g2144万分之0.2 米的石棉纤维，漂浮在空气中，
10、此种呼吸g5719粉尘g1072旦吸入肺中，结果是吸入者易患石棉肺。但更g1109g18429的是石棉是g1072种致癌物质，g4531可g1455人们患上肺癌和皮肤癌。square6在研究试制高摩擦系g7072合成闸瓦的设计中，首先g16305研究如何是闸瓦具有g14495g4013的制动g5719能，最短的制动距离，g4649g17822g4649无g6543g4579，无噪音等，g3344此必须解决以g1083的g1955g19294问题。影响摩擦系数的因素box3 机车的制动过程是通过闸瓦材料和与之相接触的摩擦副相互滑移产生的摩擦力来达到减速制动的目的，由于影响摩擦系数的因素较多且随机
11、性较大，实测的瞬时摩擦系数-速度曲线为随速度增加瞬时摩擦系数逐渐减小的离散带。一般认为，闸瓦制动时摩擦功几乎全部转变为热能，致使摩擦副界面温度发生变化。制动压力一定时，制动速度的提高，使得制动副中的制动能增加，由于高摩合成闸瓦材料与模拟车轮的摩擦剧烈，瞬时产生的热量较大，导致材料本身温度升高，形成的润滑膜不断增加，从而降低了闸瓦材料的摩擦系数。国内外合成材料的发展1、单g1072纤维增强摩擦材料。采用单g1072天然g6214者合成纤维(钢纤维、玻璃纤维、钛酸钾纤维、炭纤维等)，2、混杂纤维增强摩擦材料。采用多种纤维混合增强，g1085仅可g19581低成g7516，而且可以g2561挥g10
12、85g2620纤维的复合效应，弥补单g1072纤维的g1085足，g1455g5719能更加g1944g19858和g1352异。3、无纤维摩擦材料。g1085采用纤维增强。合成闸瓦技术分析一般合成闸瓦尚存在以下缺点:是在润滑状态下摩擦因数大为降低，因而在雨雪天气制动能力下降；是导热性差，制动时热量难以散发，因而使车轮温度升高，甚至使车轮材料的组织、性能发生变化，导致热裂纹；此外，这种闸瓦会把车轮踏面磨得光滑如镜，便粘着系数降低。目前这些缺点尚未得到有效解决。而地铁列车制动频繁，尤其上、下坡道多而长，对闸瓦耐热要求更高；为防止对车轮产生异形磨耗，要求闸瓦与车轮踏面贴合性较好，闸瓦硬度值较低，此
13、外还要考g15489g2047g6495、降g3226g12665效g7628。高摩擦系数合成闸瓦存在以下缺点：rhombus6 导热系数低，大量摩擦热量需由轮对散去，故不良闸瓦会使轮对产生热裂；rhombus6 某些配方的高摩擦系数合成闸瓦在摩擦面上会产生金属镶嵌(即金属瘤)，使车轮踏面产生磨耗。世界各国对此都有报道，同时都在采取各种方式力图改进，防止金属镶嵌的产生；rhombus6 此外，高摩擦系数合成闸瓦的强度较铸铁闸瓦低，因此搬运、安装和检查时要改变原来的操作习惯。亟待解决的问题1、摩擦材料品种单g1072，g1085能满足g5719能多样化和系列化的g16305求。2、综合g5719
14、能欠佳；3、高g5719能摩擦材料亟待g5424g2561；(a)、高g9305摩擦g5719能的g10013g16032g17968；(b)、g13888高g9305综合g5719能差；(c)、产品质g18431稳g4554g5719差；(d)、检测与产品g5719能评g1319方法、手段有待统g1072。国内外使用合成闸瓦情况简介box3 目前已成熟g3424应用在铁路车辆上的合成闸瓦有: 橡胶闸瓦(丁苯橡胶、顺丁橡胶等) 、改g5719酚醛树脂基半金属合成闸瓦和高摩合成闸瓦。box3 前两种材料应用在速g5334120km/h 以g1083的列车上，高摩合成闸瓦产品g17970用g121
15、4速g5334为120 km/h以上列车。box3 与国g3910g2620类产品相比，国产材料在解决合成闸瓦g13888g10013、高g9305摩擦g5719能的稳g4554g5719和潮湿状态g1083摩擦g3344g7072的稳g4554g5719等方g19858，g17928有g1072g4554差距。box3 英、美国家合成闸瓦的研制工作g5424g4741得较早，而作为商业形式g5424g4091在铁路上的g1455用是在1954 年以后。英国铁路较早在g17977取合成闸瓦摩擦材料最佳g5719能方g19858进g15996了g3927g18431的研究工作。其中英国运输制动机
16、公司(TBI)制g18000了低g5481g5719g8273g18431的合成闸瓦，g1455制动g7206g4649车g17822的g10013作用g4671而在英国铁路上投入g1455用。国内外使用合成闸瓦情况简介box3 美国合成闸瓦研制的较快，其中美国的Cobra高摩擦g3344g7072合成闸瓦g12141964 年便得g2144北美铁路协会的g6319g16852而投入g3927g18431应用。1977 年美国g1226g7679g1915g7135公司的g256g15486g257g10364高摩擦g3344g7072合成闸瓦g1167g8595式投入g11087产g5286
17、推广g1455用。g214480 年g1299中美国已有100多万g18431货车采用高摩擦g3344g7072合成闸瓦，g14371g1274美国货车g2064g1150g1944g18200g1455用了高摩擦g3344g7072合成闸瓦。国内外使用合成闸瓦情况简介box3 前g14591g13956g1167g1214上g1094g1353050 年g1299g5424g4091研制，1964 年以前，g14591g13956g5424g4091推广5-6-60 型高摩擦g3344g7072合成闸瓦，g11105g1214g4488在金属g19366g4988问题，g127819654
18、年g17319改为6KB-10 型。1966 年改为8-1-66 型高摩擦g3344g7072合成闸瓦。8-1-66 型高摩擦g3344g7072合成闸瓦g4649车g17822g17471g19858g5537g2813较g4671，1973 年g1944路已有55%的货车和80%的客车采用高摩擦g3344g7072合成闸瓦，g21441986 年已有95%的货车g1455用高摩擦g3344g7072合成闸瓦，g21441987 年g6256有货车g1944g18200应用了高摩擦g3344g7072合成闸瓦。checkbld 法国国营铁路50多年前就已经开始研究合成闸瓦。在不同场合采用两种
19、不同特性的合成闸瓦，即高摩擦因数闸瓦(亦称K型闸瓦= 0.25)和低摩擦因数闸瓦(亦称L型闸瓦= 0.17)。checkbld 制备方法：是通过把树脂、金属粉未,外加增强材料、摩擦材料等混合在一起,加热后压缩制成的。国内外使用合成闸瓦情况简介checkbld 法国TGVPSE 列车使用的合成材料制动闸片的成分: 粘接剂为丁醛(丁二烯) 苯乙烯(SBR) 弹性粘结剂或是甲醛酚醛树脂；g312铁和g8791g2374铁；g313g11893和二g8791g2374g11893(g12056料)；g314g8791g2374g19213；g315g11931g18344g19153；g316g192
20、60和g8791g2374g19260；g317g8791g2374g19313；g318g19212粉。checkbld 闸片的制g18000工g14506采用成g5522加工(压g19240) 和g10057g10007。国内外使用合成闸瓦情况简介wheel g7189g7516g19854石棉化g6320g7519g17994g5224是采用g13888g10013的g14563g7167聚g18336g14122纤维g1299g7471石棉纤维，g1167有g1455用金属纤维的。g17929g1227合成闸瓦材质，g19604了上g17952纤维g3910，g17928混合石g380
21、0、橡胶等材料，用酚醛树脂g1674粘g6613剂g10013g2491成型。wheel g7189g7516g12141958 年g5424g4091研制合成闸瓦，最先在g1100g9127g18051g13551运g15996的g256g3342g3872g2599g257g10409快车上试用，后在151系g10409快g11109车上采用高摩擦系g7072合成闸瓦。g2144目前为g8594，g7189g7516已高摩擦系g7072合成闸瓦为主，现g1953有7 家公司g11087产高摩擦系g7072合成闸瓦。国内外使用合成闸瓦情况简介box3 我国合成闸瓦的研究工作g4091g121
22、41958 年，g1214上g1094g1353060 年g1299研制g20906148#、45#高摩擦系g7072合成闸瓦，g5286最g13560g12141965 年g17977g455445#高摩擦系g7072合成闸瓦在客车上g1455用，后g3344其g13888g12056g5719差及g11087产质g18431g1085g4013g12141970 年g1676g8594g1455用。box3 我国g1214上g1094g1353080 年g1299g2552先后研制g2090407G型g2651石棉的高摩擦系g7072合成闸瓦和国g1973首g2123TK-81 型无石棉的
23、高摩擦系g7072合成闸瓦。后g2552研制了进g2579机车和国产机车用高摩擦系g7072合成闸瓦g5286投入g1455用。box3 g4705列车用高摩擦系g7072合成闸瓦而g16432，g15533然我们g1214上g1094g1353080 年g1299初g4705研制g2090了407G、TK-81 型高摩擦系g7072合成闸瓦，但g11105g1214g2567运g15996速g5334的g19584制，上g17952闸瓦在1:1 制动动g2251试g20668g2592测试制动摩擦g5719能g2586g19584g121495km/h，现g3434g13551路试g2066
24、8g7514g17333过80km/h，而g4558g19573应用速g5334g1167g2586有6070km/h。g17929g4649g1214g1274天g6656g2090快速货车120km/h速g5334，制动距离1100 米的g16305求g7278然g19694以满足。高摩擦系数合成闸瓦的特点head2right (1)高摩擦系g7072合成闸瓦的摩擦系g7072可g19647g19760g16305而进g15996相应的配g13726，g2620g7206可g1455其摩擦系g7072g19647速g5334的g2568化与g17822g17816g19492的粘g1163
25、2系g7072的g2568化基g7516相g2667合，以g17902g2144g13657短制动距离、g6656高列车的制动g19584速的目的。head2right (2)g14514g13526能g9408，可用g4671直径制动g13672，g14514g11569了用g20222g18431，g5286可g2047g4673列车初g1909g20222和g1981g1909g20222g7206g19492，g1455列车g1981制动的制动g2251g1085g16032g12573，g1549g16881了g15996车g4537g1944；head2right (3)g2047
26、g17835了车辆g14362g18429，货车的制动g16117g13726可以g2047g17835，g1085但g19581低了车辆的g14362g18429，g2620g7206g1167g2047g17835了g17820g2625g7654的g12887g1083g18429g18431，g18095g1917g6214g2047g17835制动g7857g7133g16114和g14177g14957g1211g7029；head2right (4)经g12056g13888用，高摩合成闸瓦的g1455用g4655g2733是高g12071g19240铁闸瓦的318 g1597，
27、g1455g19375g3927g3473g18051g3424g2410列检的g19234g6280工作g18431g17921g1214g19750，g5286g1549g16881了列车g8595g9961运g15996，g5286g3344此可以g2047g17835列检人g2696的体g2251g2275动；head2right (5)高摩擦系g7072合成闸瓦制动无火g14561，可g18095g1917g19375g3927g3473g18051上车辆g3424g7599g11632火和g7966g7623g3424g2410制动火g14561而g5445g17319的火g9902g1211g7029；head2right (6)g4649车g17822g17471g19858g12056g13895g4671，且g17471g19858g5560g1913g1246。g3344此可g5414g19375g17822g4649的g1455用g4655g2733，和便g1214检g7701g17471g19858上的擦g1364、g2197离、g10013g16114和g8715g13558g16114g13545；
