一種重載車輛制動(dòng)用粉末冶金摩擦副及其制備工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種重載車輛用粉末冶金摩擦副及其制備工藝，靜摩擦片其包括以下重量份的組分：還原鐵粉60～70份，電解銅粉12～18份，二硫化鉬粉2～4份，鐵錳合金粉1-3份，電解鎳粉1～3份，二氧化硅粉3～5份，鱗片石墨6～10份。動(dòng)摩擦片其包括以下重量份的組分：還原鐵粉14～18份，電解銅粉40～60份，二硫化鉬粉2～4份，錫粉4～6份，鐵鉻合金粉1～3份，鐵錳合金粉2-4份，電解鎳粉1～3份，鉻粉1～3份，三氧化二鋁粉1～3份，二氧化硅粉4～7份，鱗片石墨10～14份。重載車輛用粉末冶金摩擦副的制備工藝包括鋼背生產(chǎn)、噴砂處理、整形、電鍍；粉末料的配料、混合、成份均勻性化學(xué)分析、預(yù)壓成形、加壓燒結(jié)、機(jī)械加工、成品、檢驗(yàn)。本發(fā)明制造的重載車輛用粉末冶金摩擦副經(jīng)MM1000試驗(yàn)，摩擦磨損性能優(yōu)異、制動(dòng)性能穩(wěn)定、能耗低、材料均勻性好、導(dǎo)熱性能好、低磨耗率、使用壽命長，解決了重載車輛用摩擦副高溫摩擦系數(shù)衰退嚴(yán)重及制動(dòng)磨耗大、壽命短等問題。
【專利說明】一種重載車輛制動(dòng)用粉末冶金摩擦副及其制備工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于車輛制動(dòng)【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種重載車輛制動(dòng)用粉末冶金摩擦副及其制備工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]重載車輛(如坦克、裝甲車輛)的制動(dòng)性能直接影響車輛的使用，戰(zhàn)車的制動(dòng)性能甚至可以決定戰(zhàn)場的勝負(fù)和戰(zhàn)爭的進(jìn)程，傳統(tǒng)的粉末冶金摩擦副已很難滿足制動(dòng)要求?，F(xiàn)研制的重載車輛摩擦副的主要類型有:銅基粉末冶金摩擦副，鐵基粉末冶金摩擦副，炭/陶復(fù)合材料摩擦副等，上述產(chǎn)品主要存在的問題:粉末冶金摩擦副在制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生高溫導(dǎo)致摩擦系數(shù)衰退較快，摩擦副磨耗過快、尤其是壽命較短、耐熱極限不足。而炭/陶符合材料摩擦副的制備周期長、價(jià)格高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種重載車輛用粉末冶金摩擦副(含動(dòng)摩擦片和靜摩擦片)及其制備工藝，解決目前重載車輛摩擦副使用中存在的高溫摩擦系數(shù)不穩(wěn)定、摩擦副壽命短和耐熱極限不足等問題。
[0004]其技術(shù)方案如下:
[0005]靜摩擦片包括以下重量份的組分:還原鐵粉60~70份，電解銅粉12~18份，二硫化鑰粉2~4份，鐵錳合金粉1-3份，電解鎳粉I~3份，二氧化硅粉3~5份，鱗片石墨6~10份。動(dòng)摩擦片包括以下重量份的組分:還原鐵粉14~18份，電解銅粉40~60份，二硫化鑰粉2~4份,錫粉4~6份,鐵鉻合金粉I~3份,鐵猛合金粉2-4份，電解鎳粉I~3份，鉻粉I~3份，三氧化二鋁粉I~3份，二氧化硅粉4~7份，鱗片石墨10~14份；還原鐵粉粒度為-200目，其中O2≤1.2% ;電解銅粉粒度為-200目，其中O2≤0.2% ;二硫化鑰的粒度為-200目，工業(yè)純；錫粉粒度為-200目，Sn > 99%，噴霧法制??；鐵鉻合金粉粒度為-200目，CrFe297% ;鐵錳合金粉粒度為-200目，MnFe ^ 97% ;電解鎳粉粒度為-300目；鉻粉-200目，Cr≤99% ;三氧化二鋁粉粒度為-100~+200，Al2O3≤96% ;二氧化硅粉粒度為-100~+200，SiO2≤94% ;鱗片石墨粒度為-35~+80，C≤98%。
[0006]所述靜摩擦片包括以下重量份的組分:還原鐵粉66份，電解銅粉15份，二硫化鑰粉3份，鐵錳合金粉2份，電解鎳粉2份，二氧化硅粉4份，鱗片石墨8份。動(dòng)摩擦片包括以下重量份的組分:還原鐵粉16份，電解銅粉50份，二硫化鑰粉3份，錫粉5份，鐵鉻合金粉1份，鐵猛合金粉3份，電解鎮(zhèn)粉2份，絡(luò)粉1份，二氧化二招粉2份，二氧化娃粉5份，鱗片石墨12份。
[0007]所述重載車輛用粉末冶金摩擦副的工藝，包括以下步驟:
[0008](I)配料:按照所述配方用電子稱稱取各組分；
[0009](2)靜摩擦片攪拌混合:采取梯次加料的方法。先將還原鐵粉、電解鎳粉和鐵錳合金粉放入混料筒進(jìn)行預(yù)混合，然后將電解銅粉放入混料筒中混合0.5h，再將0.5%的機(jī)油和除鱗片石墨外其它組分混合lh，再加入鱗片石墨混合4?5h，從混料筒的出料孔排料，保存到儲(chǔ)料筒中；
[0010](3)動(dòng)摩擦片攪拌混合:先將還原鐵粉、電解鎳粉、鉻粉和鐵錳合金粉放入混料筒進(jìn)行預(yù)混合，然后將電解銅粉和錫粉放入混料筒中混合0.5h后，加入0.5%的機(jī)油和除鱗片石墨外其它組分并混合lh，再加入鱗片石墨混合4?5h，從混料筒的出料孔排料，保存到儲(chǔ)料筒中；
[0011](4)成分均勻性化學(xué)分析:混料工藝完成后，分別在靜摩擦片和動(dòng)摩擦片的儲(chǔ)料筒中四個(gè)不同深度位置處抽取四個(gè)試樣進(jìn)行成分均勻性化學(xué)分析，檢驗(yàn)其碳、硫元素占配料的重量百分比，要求碳含量為11.70?14.30% ;硫含量為1.08?1.32% ;
[0012](5)冷壓成形及壓坯組裝:分別將靜摩擦片和動(dòng)摩擦片的粉料放入相應(yīng)模具腔中，常溫壓制，壓制壓力為440?580MPa ;然后將壓制完成的壓坯與鋼背分別組裝；
[0013](6)加壓燒結(jié):燒結(jié)設(shè)備選用鐘罩式加壓燒結(jié)爐，分別將組裝好的動(dòng)摩擦片和靜摩擦片置于鐘罩爐中于氫氣氣氛下燒結(jié)溫度900± 10°C，保溫2?4h，保溫時(shí)的燒結(jié)壓力為2.0?4.0MPa ;最后，將其冷卻至室溫。出爐后進(jìn)行機(jī)械加工既得成品。
[0014]所述的冷壓成形及壓坯組裝中的預(yù)壓壓力為500MPa。
[0015]所述的加壓燒結(jié)中的鐘罩爐中燒結(jié)溫度905°C，燒結(jié)壓力2.45MPa，保溫時(shí)間3h。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果:
[0017](I)采用梯次混合技術(shù)，先將一定量的電解銅粉、還原鐵粉和鐵錳合金粉放入混料筒進(jìn)行預(yù)混合，經(jīng)過一定時(shí)間攪拌后依次加入其他粉末，最后加入鱗片石墨，保證了密度差距較大的粉末在混合后的均勻性，縮短混料時(shí)間，改善壓制成形工藝條件，保證摩擦副的摩擦磨損性能和熱傳導(dǎo)性能。
[0018](2)粉末冶金摩擦片中加入了鐵鉻合金粉、鐵錳合金粉和鎳粉，是一種新型的重載車輛用粉末冶金摩擦片配方，能夠改善摩擦副制動(dòng)時(shí)高溫摩擦系數(shù)的平穩(wěn)性，提高材料強(qiáng)度和韌性，減少了摩擦副的磨耗從而延長使用壽命，以及在承受沖擊、剪切、拉伸等力的作用下不至于出現(xiàn)裂紋、斷裂、崩缺等機(jī)械損傷。
[0019]總之，本發(fā)明工藝簡便、能耗低、材料均勻性好、導(dǎo)熱性能好、高溫摩擦系數(shù)穩(wěn)定、低磨耗率、使用壽命長，尤其適合重載車輛及重載軍用車輛如戰(zhàn)車、裝甲車的制動(dòng)裝置，有很廣闊的應(yīng)用前景。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0021]實(shí)施例1:
[0022]重載車輛用粉末冶金摩擦副靜摩擦片的各組分重量:還原鐵粉62份，電解銅粉15份，二硫化鑰粉4份，鐵錳合金粉2份，電解鎳粉2份，二氧化硅粉5份，鱗片石墨10份。
[0023]重載車輛用粉末冶金摩擦副動(dòng)摩擦片的各組分重量:還原鐵粉14份，電解銅粉54份，二硫化鑰粉3份，錫粉5份，鐵鉻合金粉I份，鐵錳合金粉3份，電解鎳粉2份，鉻粉I份，三氧化二鋁粉2份，二氧化硅粉4份，鱗片石墨11份。
[0024]制造過程:
[0025](I)配料:按照權(quán)利要求1所述配方用電子稱稱取各組分；[0026](2)靜摩擦片粉末料攪拌混合:先將還原鐵粉、電解鎳粉和鐵錳合金粉、放入混料筒進(jìn)行預(yù)混合，然后將電解銅粉放入混料筒中混合0.5h，接著將加入0.5%的機(jī)油和除鱗片石墨外其它組分混合lh，再加入鱗片石墨混合4h，從混料筒出料孔排料，保存到儲(chǔ)料筒中；
[0027](3)動(dòng)摩擦片粉末料攪拌混合:先將還原鐵粉、電解鎳粉、鉻粉和鐵錳合金粉放入混料筒進(jìn)行預(yù)混合，然后將電解銅粉和錫粉放入混料筒中混合0.5h后，加入0.5%的機(jī)油和除鱗片石墨外其它組分并混合lh，再加入鱗片石墨混合5h，從混料筒出料孔排料，保存到儲(chǔ)料筒中；
[0028](4)成分均勻性化學(xué)分析:混料工藝完成后，在混合料中四個(gè)不同深度位置抽取試樣進(jìn)行成分均勻性化學(xué)分析，檢驗(yàn)其碳、硫元素占配料的重量百分比；
[0029](5)冷壓成形及壓坯組裝:分別將靜摩擦片和動(dòng)摩擦片的粉料放入相應(yīng)模具腔中，常溫壓制，壓制壓力為500MPa ;然后將壓制完成的壓坯與鋼背組裝；
[0030](6)加壓燒結(jié):燒結(jié)設(shè)備選用鐘罩式加壓燒結(jié)爐，分別將組裝好的動(dòng)摩擦片和靜摩擦片置于鐘罩爐中于氫氣氣氛下燒結(jié)溫度900±10°C，保溫2.5h，保溫時(shí)的燒結(jié)壓力為2.0~4.0MPa ;最后，將其冷卻至室溫。出爐后進(jìn)行機(jī)械加工即得成品。
[0031](7)根據(jù)上述實(shí)施例測得摩擦副的物理性能如下:
[0032]動(dòng)摩擦片:密度:5.2g/cm3布氏硬度:HBS_63 壓縮強(qiáng)度:46MPa ；
[0033]靜摩擦片:密度:5.8g/cm3布氏硬度:HRF-95 壓縮強(qiáng)度:58MPa
[0034](8)根據(jù)上述實(shí)施例測得的MM1000摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)制動(dòng)試驗(yàn)結(jié)果如表1所示:
[0035]表1·
[0036]
【權(quán)利要求】
1.一種重載車輛用粉末冶金摩擦副，摩擦副包括靜摩擦片和動(dòng)摩擦片，其特征在于，靜摩擦片包括以下重量份的組分:還原鐵粉60~70份，電解銅粉12~18份,二硫化鑰粉2~4份，鐵錳合金粉1-3份，電解鎳粉I~3份，二氧化硅粉3~5份，鱗片石墨6~10份。動(dòng)摩擦片包括以下重量份的組分:還原鐵粉14~18份，電解銅粉40~60份，二硫化鑰粉2~4份，錫粉4~6份，鐵鉻合金粉I~3份，鐵錳合金粉2-4份，電解鎳粉I~3份，鉻粉I~3份，三氧化二鋁粉I~3份，二氧化硅粉4~7份，鱗片石墨10~14份；還原鐵粉粒度為-200目，其中O2≤1.2% ;電解銅粉粒度為-200目，其中O2≤0.2% ;二硫化鑰的粒度為-200目，工業(yè)純；錫粉粒度為-200目，Sn99%,噴霧法制?。昏F鉻合金粉粒度為_200目，CrFe ^ 97% ;鐵錳合金粉粒度為-200目，MnFe ^ 97% ;電解鎳粉粒度為-300目；鉻粉-200 g,Cr ^ 99% ;三氧化二鋁粉粒度為-100~+200，Al2O3 ^ 96% ;二氧化硅粉粒度為-100~+200，SiO2≥94% ;鱗片石墨粒度為-35~+80，C≥98%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的重載車輛用粉末冶金摩擦副，其特征在于，靜摩擦片包括以下重量份的組分:還原鐵粉66份，電解銅粉15份，二硫化鑰粉3份，鐵錳合金粉2份，電解鎳粉2份，二氧化硅粉4份，鱗片石墨8份。動(dòng)摩擦片包括以下重量份的組分:還原鐵粉16份，電解銅粉50份，二硫化鑰粉3份，錫粉5份，鐵鉻合金粉1份，鐵錳合金粉3份，電解鎳粉2份，鉻粉1份，三氧化二鋁粉2份，二氧化硅粉5份，鱗片石墨12份。
3.一種制備權(quán)利要求1所述重載車輛用粉末冶金摩擦副的工藝，其特征在于，包括以下步驟: (1)配料:按照所述配方用電子稱稱取各組分； (2)靜摩擦片攪拌混合:采取梯次加料的方法。先將還原鐵粉、電解鎳粉和鐵錳合金粉放入混料筒進(jìn)行預(yù)混合，然后將電解銅粉放入混料筒中混合0.5h，再將0.5%的機(jī)油和除鱗片石墨外其它組分混合lh ，再加入鱗片石墨混合4~5h，從混料筒的出料孔排料，保存到儲(chǔ)料筒中； (3)動(dòng)摩擦片攪拌混合:先將還原鐵粉、電解鎳粉、鉻粉和鐵錳合金粉放入混料筒進(jìn)行預(yù)混合，然后將電解銅粉和錫粉放入混料筒中混合0.5h后，加入0.5%的機(jī)油和除鱗片石墨外其它組分并混合lh，再加入鱗片石墨混合4~5h，從混料筒的出料孔排料，保存到儲(chǔ)料筒中； (4)成分均勻性化學(xué)分析:混料工藝完成后，分別在靜摩擦片和動(dòng)摩擦片的儲(chǔ)料筒中四個(gè)不同深度位置處抽取四個(gè)試樣進(jìn)行成分均勻性化學(xué)分析，檢驗(yàn)其碳、硫元素占配料的重量百分比，要求碳含量為11.70~14.30% ;硫含量為1.08~1.32% ; (5)冷壓成形及壓坯組裝:分別將靜摩擦片和動(dòng)摩擦片的粉料放入相應(yīng)模具腔中，常溫壓制，壓制壓力為440~580MPa ;然后將壓制完成的壓坯與鋼背分別組裝； (6)加壓燒結(jié):燒結(jié)設(shè)備選用鐘罩式加壓燒結(jié)爐，分別將組裝好的動(dòng)摩擦片和靜摩擦片置于鐘罩爐中于氫氣氣氛下燒結(jié)溫度900±10°C，保溫2~4h，保溫時(shí)的燒結(jié)壓力為2.0~4.0MPa ;最后，將其冷卻至室溫。出爐后進(jìn)行機(jī)械加工既得成品。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的重載車輛用粉末冶金靜摩擦片的制備工藝，其特征在于，所述的冷壓成形及壓坯組裝中的預(yù)壓壓力為500MPa。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的重載車輛用粉末冶金動(dòng)摩擦片的制備工藝，其特征在于，所述的加壓燒結(jié)中的鐘罩爐中燒結(jié)溫度905°C，燒結(jié)壓力2.45MPa，保溫時(shí)間3h。
【文檔編號】B22F3/16GK103785824SQ201310669910
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2013年12月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月12日
【發(fā)明者】王秀飛, 宋嘉* 申請人:北京百慕航材高科技股份有限公司