[发明专利]铜基粉末冶金高速闸片

说明书

技术领域

本发明涉及高速列车刹车装置，特别是涉及一种铜基粉末冶金高速闸片。

背景技术

高速闸片配套于动车组转向架，是制动装置以及制动系统中重要的制动元 件。制动盘和闸片是盘形制动系统的摩擦副原件，其制动性能主要取决于闸片 和制动盘的材质和性能。高速列车制动时，制动盘及闸片的温度高达500℃以上， 瞬时可达1000℃，由于粉末冶金摩擦材料具有稳定的摩擦系数、良好的耐磨性 和耐热性、较低的生产成本等优点，国内外该领域专家和厂商广泛开展粉末冶 金高速闸片的研制工作。

现有技术中的粉末冶金高速闸片在列车制动过程中，由于制动盘和粉末冶 金刹车块摩擦面温度高，粉末冶金刹车块周边易产成掉边掉角现象，磨损量大， 制动不够平稳，摩擦系数低，制动距离长，并且制动时闸片的偏磨现象突出。

为解决上述不足，有人将粉末冶金刹车块侧面包上薄板或网带形成刹车块 的包边，这种结构的刹车块大大减少了粉末冶金摩擦材料的摩擦面积，造成同 等速度和制动压力下粉末冶金刹车块单位面积上吸收的能量更大，造成制动盘 和粉末冶金刹车块摩擦面温度过高，增大制动盘和粉末冶金刹车块的磨损，降 低粉末冶金材料的热稳定性能，降低制动盘和高速闸片的使用寿命，并且偏磨 现象依然十分严重。

发明内容

要解决的技术问题

为解决上述问题，本发明提供铜基粉末冶金高速闸片，能有效解决掉块、 掉角、偏磨等问题，同时具有较小的摩擦性能离散度、较高的耐磨性、较小的 磨耗，且对制动盘的磨损小、具有优良的导热率，有油、水和雪等存在时工作 性能稳定，磨合程度、温度和气候的变化对摩擦性能影响小，不污染环境。

技术方案

如图1和图2所示，本发明提供的铜基粉末冶金高速闸片由钢背1、刹车块 2、骨架7、燕尾块3、弹性垫片4、铆钉5构成；钢背1加工有用以铆接弹性垫 片和刹车块的通孔，通孔一侧加工倒角；骨架7加工有用以安装铆钉的通孔； 刹车块2作为摩擦体由粉末冶金摩擦材料按一定配方经冷压后模压烧结在骨架7 上，刹车块2在模压烧结过程中形成的用以安装铆钉的通孔的直径大于骨架7 的通孔直径；利用铆钉5将弹性垫片4和烧结在骨架7上的刹车块2通过通孔 铆接在钢背1通孔无倒角的一侧；燕尾块3为中间凸起，两端逐渐弯曲下凹， 末端再弯曲凸起的板状W形结构，在下凹的部位上加工通孔，通过通孔焊接在 钢背1通孔有倒角的一侧。

作为摩擦体的刹车块2的材料配方重量百分比范围为：

铜粉50～70、铋粉2～5、粒状石墨5～11、氮化硼1～4、锡粉4～8、铬粉1～ 5、钛粉1～5、镍粉2～6、铁粉3～8、三氧化二铝2～6、二氧化硅3～8、锆英石 2～7。

刹车块2的材料配方重量百分比范围可优选为：

铜粉55～60、铋粉2～4、粒状石墨8～10、氮化硼1～2、锡粉5～7、铬粉2～ 4、钛粉1～3、镍粉2～4、铁粉5～7、三氧化二铝2～4、二氧化硅5～7、锆英石 4～6。

刹车块2材料优选配方的重量百分比为：

铜粉55、铋粉2、粒状石墨9、氮化硼1、锡粉5、铬粉2、钛粉2、镍粉4、 铁粉6、三氧化二铝3、二氧化硅6、锆英石5。

有益效果

本发明公开的铜基粉末冶金高速闸片在1：1台架试验台试验结果显示，磨 损量为0.284cm3/MJ，符合高速闸片工作性能要求，即磨损量不大于0.35cm3/MJ； 在各种速度和压力下，摩擦系数高而稳定、离散度较小，摩擦系数在0.30～0.45 范围内；刹车块由于采用铜基粉末冶金材料模压烧结，密度达到了5.8g/cm3， 导热性较好；高温稳定性好，通过连续高温制动试验，材料摩擦性能所受的影 响较小；火花小，曲线平稳，峰比值较小；潮湿试验对材料性能影响较小。

该铜基粉末冶金高速闸片用于高速列车的制动系统，采用的粉末冶金摩擦 材料配方解决了刹车时由于温度过高而导致摩擦系数低，磨损量大等问题，提 高了刹车效率；采用如图1所示的刹车块形状有效解决了刹车时刹车块掉块、 掉角和刹车块寿命低的问题；采用强度高、形变小的蝶形垫片或开口弹性垫片 解决了偏摩问题。该铜基粉末冶金高速闸片在提高自身使用性能和寿命的同时， 也提高了制动盘的使用寿命，能够平稳而有效地制动速度在200km/h以上的高 速列车。