金属基烧结摩擦片制造工艺的制作方法

1、金属基烧结摩擦片制造工艺得制作方法?专利名称 :金属基烧结摩擦片制造工艺得制作方法 ?技术领域本发明属于摩擦材料制造技术领域 ,特别涉及烧结摩擦片制造工艺。 ?背景技术金属基烧结摩擦材料由于具有强度高、 耐磨损、导热性好 ,并具有较高得摩擦系数、摩擦系数稳定等特点而成为制造离合器、制动器得关键材料，广泛用于汽车、摩托车、列车、飞机等运输工具及石油钻井、风力发电等机械中 .在列车车辆制造领域,用于制造制动闸瓦与制动闸片.这类材料以金属为基体 ,含有均匀分布得硬质粒子与润滑粒子。金属基体得含量对材料得强度与韧性起主导作用， 硬质粒子与润滑粒子均为脆性材料,其含量控制着制品得摩擦系数与磨损量。提高脆

2、性材料得含量，有利于增加摩擦系数、降低磨损量 ,同时 ,降低制品得强度与韧性.?随着制动负荷得增加,如列车速度得提高 ,载重量增加 ,对摩擦制动材料性能提出了越来越高得要求 ,这就要求材料在保证基体强度得同时,进一步提高摩擦系数与降低磨损量。这对摩擦材料得制造工艺提出了更高得要求.?目前国内外传统得制造工艺为原材料混合、冷压制成型、压力烧结成型 .压力烧结成型就是将冷压制成型得毛坯叠放在一起，放入加压烧结炉中，在保护性气氛下加压烧结。由于炉温分段固定加热,温区均匀性不足， 造成制品质量难于均匀 ,同时 ,烧结压力调节范围有限,一般为 -5mpa 这个范围 ,难于进一步提高制品得密度与使制品有较

3、复杂得形状。另外，电阻加热炉升温、降温均需要较长时间， 这使得每炉得烧结时间约为8小时， 因此，压力烧结成型工序生产效率低、能耗大。为提高制品得密度与使制品具有较复杂得形状 ,满足高速列车对高能量制动闸片得制造要求,国际专利wo97/435采用得制造高速列车制动闸片得工艺为原材料混合、冷压制成型、第一次烧结、热锻成型、第二次烧结。这种工艺可以提高制品密度，允许制品形状较复杂与尺寸精度好，然而 ,由于工艺中采用了3次加热工序 ,因此 ,制造时间长 ,制造成本显著提高。发明内容本发明得目得就是提出一种金属基烧结摩擦片制造工艺，工艺简单 ,制造效率高、成本低、产品性能优良,尺寸精度高 .本发明为实现

4、上述目得所采用得技术方案就是一种金属基烧结磨擦片制造工艺第一步混合原料粉末混合均匀;第二步冷压制成型将模具内表面涂润滑脂，将混合好得粉料及护套或护环置入模具中,在常温及10600pa 压力下 ,压制出所需得毛坯 ;第三步电流直加热模压烧结成型将冷压制成型毛坯置入高强石墨或钢质模具中,将模具连同毛坯置入炉中,炉内通入氢气与氮气，或启动真空系统,真空度达 0mh ,然后 ,对毛坯施加电压3- 5v、大电流 1020a,同时 ,对毛坯施加压力5-00 a,烧结温度 7 - 00,保温时间为13分钟 ,随炉冷却至 0出炉。所述第一步混合将各组份材料按比例加入混合器中进行混合，首先混合密度较大得金属粉

5、,如铜粉、锡粉、铁粉与铝粉等,再加入硬质粒子如al o3、sio、硬质合金等 ,最后加入石墨。 ?所述各种粉末粒子得尺寸小于 00m在.混合时 ,可混入混合物重量得 0、21%得轻质油或易挥发性溶剂。所述第三步电流直加热模压烧结成型对毛坯施加压力， 压力随毛坯温度升高而逐渐增加 ?所述第三步电流直加热模压烧结成型对于铜基烧结材料 ,烧结温度为 750-100，保温时间为 120 分钟 ;对于铁基烧结材料,烧结温度为90 150，保温时间为230 分钟 ,随炉冷却至100出炉。 ?本发明工艺简单粉末原料混合、冷压制成型、电流直加热模压烧结成型 这种工艺具有如下优点、 基体金属材料可以就是铜基 ,

6、 也可以就是铁基 ;2、制品在模具内成型 ,成型压力调节范围大 ,使制品密度高、尺寸精度好、允许形状复杂，可实现摩擦材料与护套、护环完整结合 ;、将低电压、大电流直接施加在坯料上进行加热 ,烧结时间短、效率高、节能效果显著；、烧结压力与烧结温度可灵活匹配，调节范围大 ,可实现半凝固状态下得压力烧结， 这允许进一步提高脆性粒子得含量 ,使材料得摩擦磨损性能实现在更大范围内得调节 本发明尤其适用于制造铁路车辆制动闸片与风力发电设备制动闸片。 制造得闸片在高温高速制动条件下，具有高得摩擦系数 ,良好得耐磨性 ,更适于时速 00 公里以上得高速列车与大功率风力发电机使用 .附图说明图 1 就是闸片制动

7、块得制造工序。 ?图就是定速摩擦试验机转速为 20r/min 时制动块得摩擦系数。 ?图 3 就是定速摩擦试验机转速为 50 n 时制动块得摩擦系数。图 4 就是定速摩擦试验机转速为 000/mi 时制动块得摩擦系数。图 5 就是定速摩擦试验机转速为 3000rmin 时制动块得摩擦系数 .图 6 就是 1 制动试验台测试得最高速度为 300km/h 时制动闸片得瞬时摩擦系数 .?具体实施方式结合附图对本发明进行详细叙述实施例1 各组份重量百分比如下铜粉 4,锡粉 6%,铝粉 %,铁粉 12%,al2o36%,s o29，石墨 10%。首先将金属粉进行混合 3 in,再加入 al2o 与 si

8、2 混合 3-mn，最后加入石墨与混合粉重量得0、5煤油 ,混合 5-1min.将适合重量得混合粉放入模具中 ,在 50m 得压力下压制 10 秒,取出后成为冷压制毛坯。 ?将冷压制毛坯置入热模压模具 3 中，启动真空系统 ,当真空度达 mmhg 时,通过上下凸模、 5 对毛坯施加 3mpa 压力 ,同时，启动加热电流 6,加热时间在 2-3min 左右 ,毛坯温度达到 80 ,对毛坯施加 0m a 压力，保温 2min,随炉冷却至 100出炉 ,制成制动块。制得得材料得硬度 hb 0，密度为、 6g/cm3。在 gf50型定速摩擦试验机上，比压为 0、6mpa,摩擦转速为 20，00，200

9、，300r/min,测得得摩擦系数为 0、49（图 2),、5（图 3)，0、42(图 4），0、3 (图）,磨损量为 0、41 /mj.?同样条件下，采用传统工艺制造制动块 ,将冷压制毛坯置入钟罩式加压烧结炉中 ,烧结气氛为氢气 ,压力为、5mpa,经 2-3h 加热 ,温度达到 00，保温时间为 1 小时，随炉冷却 - h 至 10出炉 ,制成制动块。制得得材料得硬度 h60，密度为、 0/m 3。在 f150d 型定速摩擦试验机上 ,比压为 0、6m ,摩擦转速为 20,5 ,000, 00r/m ,测得得摩擦系数为 0、44，0、5,0、39,0、 5,磨损量为 0、65m。两种工艺比

10、较可知，本发明工艺得烧结成型时间远小于传统工艺,而制品得密度高于传统工艺,由于制品得密度高，使耐磨性能明显提高。采用本发明制造出了符合国际铁路联盟标准得高速列车铜基烧结制动闸片 ,将制动闸片在 1 1 制动试验台上进行了最高速度达30 m/h 测试 ,测试结果表明 ,瞬时摩擦系数完全处于国际铁路联盟标准得控制范围内（图 6),磨损量为 0、38cm3/mj.?实施例 2 各组份重量百分比如下铁粉60%,铜粉 10%,锡粉 %，铝粉 5, l o35 ,si 5,石墨 10。首先将金属粉进行混合 min，再加入al o3 与 s o2 混合5min，最后加入石墨与混合粉重量得0、5%煤油 ,混合

11、 -10min?将适合重量得混合粉放入模具中，在600pa 得压力下压制51秒 ,取出后成为冷压制毛坯.将冷压制毛坯置入热模压模具3 中,启动真空系统，当真空度达0m时 ,通过上下凸模4、对毛坯施加 5mpa 压力，同时,启动加热电流6，加热时间在 -3mn 左右，毛坯温度达到 100，对毛坯施加 60mp压力，保温2mn,随炉冷却至10出炉 ,制成制动块 .?制得得材料得硬度 hb210, 密度为 4、8g/cm3在 g150d 型定速摩擦试验机上,比压为、 6 pa,摩擦转速为 200,50，2 0,3000r/i,测得得摩擦系数为、 9,0、 5，0、32，0、 29，磨损量为、 39c

12、m3/j。同样条件下，采用传统工艺制造制动块,将冷压制毛坯置入钟罩式加压烧结炉中 ,烧结气氛为氢气,压力为3、 5 pa,经 -4h 加热，温度达到1000，保温时间为、 5 小时，随炉冷却 6h 至 100出炉，制成制动块。制得得材料得硬度hb 5，密度为4、 g/mm3 。在 gf50d 型定速摩擦试验机上 ,比压为 0、6pa,摩擦转速为 20,5 ,20,3000r/min ，测得得摩擦系数为 0、 4，、 35，0、 9,、 , 磨损量为 0、45c3/ j。权利要求1、一种金属基烧结磨擦片制造工艺,其特征就是第一步混合原料粉末混合均匀 ;第二步冷压制成型将模具内表面涂润滑脂，将混合

13、好得粉料及护套或护环置入模具中,在常温及 1 60mpa 压力下，压制出所需得毛坯 ;第三步电流直加热模压烧结成型将冷压制成型毛坯置入高强石墨或钢质模具中 ,将模具连同毛坯置入炉中，炉内通入氢气与氮气,或启动真空系统，真空度达70mmh，然后 ,对毛坯施加电压315、大电流 200a, 同时 ,对毛坯施加压力5-100m a，烧结温度701500 ,保温时间为 -3 分钟 ,随炉冷却至 0出炉。 2?、根据权利要求1 所述得一种金属基烧结磨擦片制造工艺,其特征就是第一步混合将各组份材料按比例加入混合器中进行混合,首先混合密度较大得金属粉,如铜粉、锡粉、铁粉与铝粉等，再加入硬质粒子如2o3、so

14、2、硬质合金等，最后加入石墨。?、根据权利要求1 所述得一种金属基烧结磨擦片制造工艺，其特征就是各种原料粉末粒子得尺寸小于 80m。?、根据权利要求1 所述得一种金属基烧结磨擦片制造工艺,其特征就是第一步混合可混入混合物重量得、2-%得轻质油或易挥发性溶剂5、根据权利要求所述得一种金属基烧结磨擦片制造工艺,其特征就是第三步电流直加热模压烧结成型对毛坯施加压力，压力随毛坯温度升高而逐渐增加。6?、根据权利要求 1?所述得一种金属基烧结磨擦片制造工艺，其特征就是第三步电流直加热模压烧结成型对于铜基烧结材料，烧结温度为50-1000，保温时间为120 分钟。7、根据权利要求 1?所述得一种金属基烧结磨擦片制造工艺,其特征就是对于铁基烧结材料，烧结温度为900-1500 ,保温时间为230 分钟 ,随炉冷却至 10出炉。8、根据权利要求 7 -1?任一所述得一种金属基烧结磨擦片制造工艺,其特征就是热压模具材料为高密度石墨、钢或石墨与钢得复合模。?专利摘要本发明涉及属于摩擦材料制造技术领域,一种