摩擦材料与减摩耐磨技术学术会议论文-浅谈（250公里_小时）高铁无石棉有机闸片的研制.doc

浅谈（250公里/小时）高铁无石棉有机闸片的研制 肇恒志 （上海聿恒摩擦材料有限公司200237） 陈进林 徐飞旋（安徽省中力车辆制动系统制造有限公司246001）一，概述：随着我国科学与技术的飞速发展，近年来，我国交通运输业有了突飞猛进的长足发展。中国高速铁路经过多年的不懈努力，目前已居世界首位。据不完全统计，至2012年，我国铁路营运里程已达到11万公里；其中新建高速铁路已达1.3万公里。随着我国“四纵”“四横”铁路快速客运系统的全面建成，我国将完全进入“高铁时代”。面临我国高铁行业的发展和整车制造业的需求，国内还有很大部分的配件尚需通过进口才能确保高铁的正常安全运转，特别是高铁制动安全件。当前几乎所有（250公里/小时）以上的闸片，全部依赖进口维持当前运转。例如：德国的克诺尔，西门子，法国的阿尔斯通，日本的纳博特斯克，日产以及三菱株式会社，英国的菲罗多等世界著名公司和品牌，占据着我国高铁配件的主要市场，而高铁制动安全件的国产化，成为当前高铁发展的瓶颈。面临我国高铁制动件尚属空白，而大量制动闸片急需国产化的市场需求，笔者在安徽中力公司的大力支持下，于2011年5月专门成立了（250公里/小时）有机闸片研制小组，并对高铁闸片的背板，摩材，模具，工装以及生产工艺分项，分头加以剖析与研究，经过1年多的努力于2012年10月初步通过铁科院1：1（250公里/小时）台架首测。为促进我国高铁制动材料的研究与发展，本文特将整个研制过程总结如下。其目的是想达到“抛砖引玉”，共同交流，共同进步之目的，使我国的高铁制动材料和产品能有零的突破，尽快实现高铁制动材料的国产化。二，我国目前高铁制动闸片现状： 我国目前使用的高铁机车基本为五种型号：本公司试产的有机闸片为CRH1型（仅有本型高铁闸片（拖车）是250公里/小时有机型闸片），其他的四个型号的高铁闸片，基本都是粉末冶金烧结片。据初步统计，目前我国仅有一二家企业能生产200公里/小时以下的客货车闸片。而250公里/小时高铁有机闸片国内尚属空白。三，国外同类（有机）闸片的基本结构和特点 为尽快突破有机闸片的材料结构难题，我们对进口的相应高铁闸片（英国FERODO菲罗多3223/1UL）原厂件做剖析，其基本特点是该闸片（产品）配方适用于铁路盘式片，该材料经过专门研究，用于满足UIC541-3标准的要求，因此具有优良的涉水性能，该摩擦材料比3223/1F具有更好的一致性，该产品定为FERODO3223/1UL,可被推荐用于UIC有强制性要求的所有客车和货车上，安装在大量的欧洲车辆上。其性能特点如下：1，涉水性能优异。2，满足UIC对干式及涉水条件下的要求。3，适用于铸铁和钢质刹车盘。4，适用轴和轮安装装配刹车盘。5，刹车片对偶盘磨损小。6，因该材料贴服性好，因此刹车盘寿命长。7，在苛刻的温度条件下，轴载荷条件及制动夹紧力的条件上，摩擦系数能维持水平稳定（稳定性好）。8，无噪音。9，刹车片整体性好。四，本公司（250公里/小时）高铁闸片CRH1型配方设计及结构特点：本公司所研制的高铁闸片，在材料结构，摩擦性能，执行标准均与英国FERODO菲罗多的新品FERODO 3223/1UL产品相似，具体配方结构见表一：两种产品（中力与菲罗多）高铁闸片配方结构对比表表一：结构英国FERODO 3223/1UL安徽中力（GT-1#）CRH1闸片基体酚醛树脂日本住友耐高温树脂增强纤维半金属，无石棉少金属无石棉优化混杂组合填料及摩擦调节剂特殊填料使其产品具有较好的涉水性和耐磨性，其摩擦稳定性较好，无噪声添加本公司自研开发的防水添加剂及耐热添加剂，使制品在有水及高温、高速、高压工况下具有更加稳定的摩擦系数，无噪声从铁科院机车所所作的1：1实样台架测试结果来看，本公司产品综合摩擦性能优良，从对比数据来看：本公司产品各项技术指标基本与菲罗多的FERODO 3223/1UL产品相似，个别指标性能（如：涉水性）更优于进口片，总体要求基本满足UIC规范541-3标准。本次产品不足之处是样品总体磨耗与菲罗多产品相比尚有较大差距，270公里/小时一次停车数据没做，至此深表之遗憾。表二是两种试验对比：表二：5 产品制作工艺框图产品采用冷压成型再热压工艺（见框图工艺）高铁闸片属模压制品，工艺制作简单易行，具体参照如下框图进行：6 闸片试制过程中存在的主要问题和解决办法：产品试制过程中存在如下几个主要问题：1. 摩擦材料的离散性：国内材料离散性较大，为解决这一问题，我们采取：1） 高档主料：耐高温树脂，有机芳纶及碳纤维均采用进口，如：美国杜邦、日本住友等知名品牌进货渠道。2） 主料A级供应商的确定，并夹带供货质保合同与本公司理化分析检测相结合以确保原材料的质量保证。2. 特殊性能的保证：例如产品的优良涉水性、耐热性、抗热衰退性和良好的热恢复性：本公司均采用具有特殊性质的功能性材料：如耐热添加剂、防水剂、超细增磨剂等使制品具有优良的综合摩擦性能。3. 工艺性的提高：因产品属于制动面积较大、较厚制品，压制过程中很容易因放气不足，材料湿度大，树脂流动性大等种种原因使产品在热压和热处理后起泡、分层而产生废品，为了减少这些弊病，在试制过程中我们在模具上设置专用排气孔，在材料上，易潮物料事先烘干，加大压制和放气时间使产品得以顺利生产。同时在配方设计上也考虑到制品的孔隙率透气和导热性能使产品全面指标达到规范要求。4. 有机纤维及丁腈粉、硅橡胶粉的加入，使产品的静摩擦系数保证并无制动噪声和大的火花。七 .该产品的发展前景：随着我国高速铁路网在全国普及和建成，未来高铁摩擦制动安全件的需求量很大，该产品属于易损安全件，技术层次要求高调换周期短，消耗量大等特点，因此未来几年至几十年高铁闸片（250KM/h）以上的制动件市场需求量很大，就目前而言单上海（长三角）一个高铁机务段消耗高铁闸片约50万元/每天，年消耗约2亿，国内有几个大型维修机务段一年维修市场（不计主机配套）约近十几个亿，而按我们现有技术水平，投产一个年产值100万片的一个厂（约20台主机）产值约8亿人民币，若能为我国主机厂配套，其产能可翻翻，按现在市场国产化后每片售价800元计算，年利润可超过5个亿。不难看出该项产品及技术具有巨大的社会效应和经济效益，笔者确信，只要我们认真努力，勇攀高峰，脚踏实地的做好我们的研制和开发工作就一定会取得丰硕成果，明天会更好，我们的中华梦也一定能够实现！注：肇