地铁车辆用高摩合成闸瓦及其制造方法

    高摩合成闸瓦摩擦系数高，闸瓦压力小，故制动缸尺寸减小，基础制动装置重量轻，可减少制动机的用风量，尤其是对轮轨粘着的影响较小，故提高了制动效能，使各闸瓦压力达到均匀一致，从而达到能量的均衡分配。迄今，国内高摩合成闸瓦都以石棉作为增强纤维，尽管石棉具有良好的综合性能，但石棉粉尘对人体具有致癌作用，根据环境保护的有关规定，欧美各国在二十世纪九十年代初已颁布禁令，石棉及其制品的生产和使用已受到限制。
    目前，轨道交通运输正朝着高速、重载的方向发展，基于对安全的考虑，对闸瓦的要求也越来越高。但高摩合成闸瓦始终存在一些问题，尽管欧州专利EP0055205A发明了一种解决合成闸瓦浸湿后摩擦系数减小，导致雨天车辆制动距离延长问题的方法，但是合成闸瓦的龟裂和金属镶嵌物这两个问题一直无法得到解决。如上海地铁运行的车辆由德国ADtranz和SIEMENS公司制造，而闸瓦由德国JURID公司制造，该闸瓦在使用过程中普遍存在龟裂、金属镶嵌物和损伤轮对的现象。济宁鼎坤机械作为合成闸瓦厂家，最新研究发现的材料可以通过以下技术方案来实现地铁车辆用高摩合成闸瓦，它以混杂纤维为增强材料，改性酚醛树脂为基体材料，再填充摩擦性能调节剂，采用热压工艺制成，该闸瓦包括以下组份及重量百分含量钢纤维5～25％、芳纶浆粕0.5～5％、改性酚醛树脂5～20％、丁腈粉末1～10％、氧化锌1～10％、刚玉0.1～1％、陶土10～40％、石墨5～20％、重晶石粉20～40％。所述的钢纤维是经拉丝刮削切断的金属材料，其容积率为0.9～1.20cc/g，直径小于200μm，长度0.1～5mm，熔点1530℃。
    地铁车辆用高摩合成闸瓦的制造方法，包括以下工艺步骤：

    首先将各原材料按重量比为钢纤维5～25％、芳纶浆粕0.5～5％、改性酚醛树脂5～20％、丁腈粉末1～10％、氧化锌1～10％、刚玉0.1～1％、陶土10～40％、石墨5～20％、重晶石粉20～40％投入高速混料机内进行混合，转速为1500rpm，时间3～5分钟；

    然后将混好的压塑料放入干燥房中，使压塑料的挥发份含量小于1％重量；

    再将压塑料放入模具内热压成型，其工艺参数为温度135～145℃，压力5～15MPa，时间0.2～0.5min/mm；

    最后将成型物放入烘箱中在150～200℃条件下热处理8～12小时得到产品。
    高摩合成闸瓦的高温性能主要取决于粘合剂，即酚醛树脂，常用的纯酚醛树脂如2123树脂，2124树脂等具有硬、脆等缺点，从而使得产品易龟裂、产生噪音，因此酚醛树脂必须加以改性。济宁鼎坤机械所采用的改性酚醛树脂是由腰果壳油和杂环化合物共同改性的酚醛树脂CM-15，该CM-15树脂不仅具有良好的物理机械性能，如树脂的冲击强度0.185J/cm2，弯曲强度48.6MPa，弯曲模量2.78GPa，而且具有良好的耐高温性能，如树脂的分解温度420.1℃，分解速率最快时的温度为467.8℃，尤其是725℃的分解残留物达40.87％，而未改性酚醛树脂的分解残留物仅为3.02％。本发明产品经小样试验、台架试验和装车营运试验证明，各项指标均符合设计要求，并克服了进口闸瓦存在的龟裂、金属镶嵌物等缺陷，提高了湿态制动性能。
    此外，所采用的热压成型工艺不同于现有的摩擦材料生产工艺，热压成型工艺成型温度135～145℃，成型压力5～15MPa，成型时间0.2～0.5min/mm。热压成型工艺与现有的工艺相比具有快速、高效、低能耗的优点。