HGM―B型高摩擦系数合成闸瓦成型工艺研究

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新型高摩擦系数合成闸瓦是目前货车制动的重要配件，从2002年开始推广到今天已经有 10多年的时间，大量应用的有HGM-A和 I-IGM-B两个配方体系。通过几年的生产实践发现，压制合成闸瓦的过程中容易出现摩擦体表面的起泡和裂纹、钢背梅花孔不饱满等现象，影响合成闸瓦的外观及其使用性能。本文利用差热扫描量热仪、万能材料试验机和1：3制动动力试验台等分析和测试手段，系统研究了HGM-B型高摩擦系数合成闸瓦成型工艺对其物理力学性能和摩擦磨损性能的影响。

1 性能测试1.1 仪器设备铁科研 1：3制动动力试验台；无锡XK-400双辊炼胶机；承德 3923冲击试验台；200 t四柱液压机；西安 CSS-1110C万能试验机；XHR-150洛氏硬度计；南京TG279e型电光分析天平。

1.2 主要原料钾长石粉 ：大于 100目，氧化钾含量不小于7%；热塑性酚醛树脂(2123)：京柳恒业 ；石墨(L-185)：山西南风；铝矾土 ：大于150目，氧化铝含量大于 70%，山西灵丘 ；丁腈橡胶(26)：兰州化工；沉淀硫酸钡：100目，河北辛集；海泡石：河北明阳公司A型等。

1.3 综合测试压 缩 强 度 ：样 品 20 X 10 X 10 mm，速 度 1 mm/min(GB/T1041-2008)。

制动性能：模拟制动压力2t，轴重 33t环境：按照 125 km/h、95krgh 75km/h 55km/h、35km/h 35km/h 55km/h、75km/h 95km/h125 km/h的初速度进行-次制动停车实验；以80 krdh的速度连续制动 10闸进行磨合实验；采集制动距离、瞬时摩擦系数等参数。

2 结果与讨论2.1 HGM-B型高摩擦系数合成闸瓦的工艺特点HGM-B型高摩擦系数合成闸瓦的工艺流程如下：- 13备料-干燥-分类-称量-混合-成型压制-清理飞边-热处理-检验-包装-入库。

2.2 成型工艺的影响采用橡胶改性酚醛树脂为黏合剂的高摩擦系数合成闸瓦，正常的成型工艺参数：压制温度在 160±5 oC，压制压力为300kg/em2，160℃X 4 h的后处理。为了测试压制材料对成型工艺参数的敏感性 ，对成型压力、成型温度 、后处理时间等进行了变化 ，研究了摩擦系数的变化规律。

2.2.1 成型压力的影响2.2.1.1 成型压力对摩擦性能的影响表 1是不同压制压力下，高摩擦系数合成闸瓦的制动距离数据。其中，压制温度为160 oC，压制时间为40min，后处理温度为160 oC X4 h。

表 1 压制压力对制动性能的影响制动初速 制动距离 制动距离变化的百分数度 /km/h 28MPa 16.8MPa 5.6MPa 28MPa 16.8MPa 5.6MPa125 1 406 1 4O2 1 494 1oo% 99.8% 106.3%95 776 752 776 100% 96.9% 1oo%75 425 39O 435 1oo% 91.8% 102.4%55 213 199 2l3 1oo% 93.4% 10o%35 77 77 84 10o% 1o0% 1o9.1%从表 1中数据可以看出，压制压力对制动距离没有明显影响，测试数据在测量误差范围内。3个不同压力下的曲线趋势和形状没有变化。据此可以证明该配方体系对成型压力不敏感。

2.2.1.2 成型压力对物理性能指标的影响压制时间：40±2min；压制温度：160±5℃；后处理时间：4h；后处理温度 160±3℃；成型压力：5.6MPa、28.0MPa、16.8MPa。

表 2 压制压力对闸瓦物理性能的影响成型压力 冲击强度 强度 压缩模量 密度 洛氏硬度/MPa /kJ·11 /MPa ，GPa /g·cm ，HHR28.O 4.O 28 O.81 2.38 6416.8 3.8 27 0.76 2-36 785.6 4.1 28 O.73 2-24 86董拥德：HGM-B型高摩擦系数合成闸瓦成型工艺研究2.2.2 成型温度的影响2.2.2.1 成型温度对摩擦性能的影响表 3分别是 160 oC、150℃、180℃压制闸瓦温度的制动距离数据。其中，压制压力为 28MPa，压制时间为40 rain，后处理温度为 160℃X 4 h。

表 3 压制温度对制动的影响初速度 / 制动距离 ，m 制动距离变化km/h 150 l6o 180 150 160 l8O125 1 441 1 406 1 399 102.5% 100% 99.5%95 735 776 7O6 94.7% 1o0% 91.O%75 414 425 393 97.4% 10o% 92.5%55 20o 213 195 93.9% 1oo% 91.5%35 78 77 72 101.3% 1oo% 93.5%从表 3的数据可以看出，压制温度对制动距离有影响，但150℃和 160℃压制温度对制动距离影响比较小，可能与 160℃的后处理时，进-步发生化学而固化相关，使得材料性能对 150℃的压制不敏感。但 180C压制温度压制的产品，制动距离较160 oC压制的产品稍短，对摩擦系数有 10%的提高，可以证明粘合剂体系在 180℃时存在化学反应，使体系更加稳定。

2.2.2.2 压制温度对物理力学指标的影响压制压力：16.8 MPa；压制时间：40 min；后处理温度为 160 oC×4h；压制温度：150 oC、160 oC、180 oC。合成闸瓦物理力学测试指标列于表 4。

表 4 压制温度对合瓦物理力学指标的影响压制温度 压缩强度 冲击强度 压缩模量 洛氏硬度 密度，℃ ，MPa /lJ-m ，GPa /HHR /g·cm-3150 27 4.6 0.65 74 231160 28 4.2 0.80 68 2.36l8O 32 2.6 O.93 86 2.3O由于 150 、160℃压制温度时，黏合剂只发生-次化学反应，所以摩擦材料的固化效果-致，对合瓦的物理力学指标影响较小；180℃压制温度时，黏合剂发生了二次化学反应，严重影响了高摩合成闸瓦的物理力学指标：韧性大幅降低、压缩强度增大、冲击强度降低、压缩模量增高、硬度增加。

2.2.2.3 DSC分析表 5是黏合剂的 DSC数据，第-阶段是 6次固化酚醛树脂和橡胶硫化的固化峰，有2次化学反应；第二阶段的固化峰，从170℃开始到200 oC多以上，二卞基醚释放出甲醛，进-步分解，分子键更加稳定 ，酚醛树脂反应更加复杂。从 中可 以证明150-160 oC的压制温度反应已经进行，所以结果没有不同，而180 oC的压制温度同低温会有变化。

表 5 黏合剂体系的DSC数据第-阶段 第二阶段位 置起点 峰值 终点 起点 峰值 终点温度(℃) 131.2 147.7 166.7 169.2 210.3 238.9J 热焓(J/g) -35.O2 -26.183 结论研制的新型高摩擦系数合成闸瓦采用干法工艺，成型工艺参数为：压制压力在 100～300 kg/cm2，压制温度 150160℃，压制时间保证 l mm/min的范围，后处理可以采用 160℃×4 h，能保证生产出复合技术要求的新型高摩擦系数合成闸瓦。

(编辑：宋方华)HGM -B Type High Friction Coefi cient Composition Brake Shoe M oldingProcess ResearchDong YongdeAbstract：Using diferential thermal scanning calorimeter instrument，universal material testing machine an d 1：3 analysis and testing means suchas brake dynamic test rig，system studies the HGM -B type high friction coeficient composition brake shoe molding process on the physical an dmechanical properties and friction and wear performance.Results show：the 5.628MPa suppression pressure，pressing temperature 150-160℃ ，160(：/4 h post-processing conditions for the production of brake shoe，physical and mechan ical properties and friction and wear properties con-form to the requirements of the standard，the compression strength of 28MPa is 0.8MPa，the impact strength，compression modulus is 4.0kj/m，ex-ceHent comprehensive perform ance。

Key words：high friction coeficient；synthetic brake shoe；physical and mechan ical；friction an d weal"