我国高摩擦系数合成闸瓦的性能研究.pdf

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1、48工程塑料应用2011年．第39卷，第8期我国高摩擦系数合成闸瓦的性能研究裴顶峰张国文党佳贺春江(中圄铁道科学研究院金属及化学研究所，北京100081)摘要在现场调研和抽样基础上，利用热重分析仪、万能材料试验机、1：3制动动力试验台等检测仪器及设备，对国内高摩擦系数合成闸瓦的热稳定性、常规物理力学性能、摩擦磨损性能等进行了综合测试。研究结果表明，我国各个厂家生产的合成闸瓦的热稳定性、物理力学性能、摩擦磨损性能差别比较大。高摩擦系数合成闸瓦的冲击强度在2．27～l4．23kJ／m，压缩弹性模量在0-3～1．5GPa，摩擦系数范围

2、在传统高摩擦系数合成闸瓦和新型高摩擦系数合成闸瓦之间，磨耗量在0．30～4．22g。我国合成闸瓦的冲击强度、降低压缩模量和使用寿命有待提高。关键词热稳定性物理力学性能摩擦磨损高摩擦系数合成闸瓦高摩擦系数合成闸瓦是以酚醛树脂为粘合剂、1．2性能测试标准及测试设备钢纤维、矿物纤维为增强体系，石墨、铁粉、硫酸钡热失重(TG)分析：采用DSC一2型热分析仪测等为填料，经高温(155～165℃)、高压(100kg／试，空气气氛，升温速度20qc／min；cm)制造的复合材料。根据《铁路主要技术政策》压缩强度：GB／T1041—1992，速

3、度1mnl／及有关的技术发展规划，从2001年开始全路全面min，变形量为2mm。采用了新型高摩擦系数合成闸瓦，推广HGM-A和压缩模量：GB／T1041—1992，速度1mm／HGM-B两个型号闸瓦(由中国铁道科学研究院研min，取强度值的5％～20％范围内的压缩模量。制，材料、配方配比和成型工艺已有详细报道)¨之j。冲击强度：GB／T1043—1993，采用XCJ-3923／近几年的实际应用表明，基本能满足使用要求，但981MJ冲击仪测试；仍存在许多问题，主要集中在产生对车轮有害的金洛氏硬度：GB／T9342—1988，采用

4、XHR-150属镶嵌物、对车轮的异常磨耗、合成闸瓦的贯通裂塑料洛氏硬度计测试。纹、掉渣和掉块、合成闸瓦的使用寿命不同等几个1．3摩擦磨损性能测试方面j。2007年在全路共查验了1786块合成闸l：3制动动力试验台：模拟轴重为33t；制瓦的使用情况，针对不同的使用状况收集了各个生动初速度分别为125、95、75、55、35、35、55、75、95、产厂家的产品，涵盖了所有在铁路内使用的407G、125km／h；制动压力采用模拟的2t；采集闸瓦的TK-81、HGM-C等型号闸瓦。笔者利用热重分析仪、瞬时摩擦系数、制动距离等制动性能参

5、数。磨耗量万能材料试验机、1：3制动动力试验台等检测仪器采用TG279e型单盘电光分析天平测量。及设备，对国内高摩擦系数合成闸瓦的热稳定I生、常2结果与讨论规物理力学性能、摩擦磨攒性能等进行了综合测试。2．1高摩擦系数合成闸瓦的热稳定性结合现场调研使用状况，对我国合成闸瓦的现状有合成闸瓦的热稳定性数据反映合成闸瓦体系了比较充分的了解，为制定我国合成闸瓦的评价体中的粘合剂耐热程度和合成闸瓦在高温下发生化学系提供了依据，由于407G和TK-81型号闸瓦目前变化的信息。已停止使用，笔者未深入讨论。图l是典型的HGM-A和HGM-B型号

6、闸瓦1实验部分的TG曲线，图2是HGM-C型号的TG曲线，表11．1样品来源同H~yfJ出国内典型高摩擦系数合成闸瓦的TG数笔者从锦州、西安、沈阳、上海、神池、贵阳、据。哈尔滨、郑州等车辆段共抽取了8个厂家生产的从图1曲线形状和表1数据可以看出，由于推HGM-A型号闸瓦、5个厂家生产的HGM_B型号广的HGM—A、HGM-B型号闸瓦采用典型的橡胶闸瓦、各1个厂家生产的HGM—C型号、407G型号、增韧酚醛树脂粘合剂体系，合成闸瓦从200cc开始TK_81型号闸瓦。收稿日期：2011．05—08裴顶峰，等：我国高摩擦系数合成闸瓦的

7、性能研究49＼醉晕{_害失重，可能是耐热性较差的橡胶开始热降解所致，瓦密度在2．08～2．66g／cm，这主要是材料和工∞∞∞400～550℃范围内出现大量失重现象，主要是酚醛艺不同造成的。密度2．08g／cn'l的HGM-A型树脂复杂碳化物开始进一步降解的结果，残碳率在号闸瓦采用常温下冷压成型高温后处理的工艺，80％～91％。最快失重温度和残碳率与厂家使用的常温压制材料的流动性、浸渍性低，因此闸瓦密度原材料、配比和相关工艺有关。从图2曲线和表1小；HGM-B型号闸瓦中，原材料采用二次还原铁粉的数据可以看出，采用橡胶粘合剂的HG

8、M-C型号还是铸造铁粉、采用重晶石还是硫酸钡等也造成了闸瓦，起始热失重比较低，大量分解温度也低于橡胶2．24～2．66g／cm密度差别。HGM～C型号闸瓦密改性酚醛树脂的闸瓦，其残碳率为65．6％，说明其粘度低与它们的高有机含量相一致。合剂含量在配方中占比例大，