專利名稱：石油鉆機盤式制動片及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉入一種石油鉆機制動器的關(guān)鍵部件及其制造方法，尤其是一種石油鉆機盤式制動片及其制造方法。
背景技術(shù)：
進入21世紀以來，全球經(jīng)濟復(fù)蘇拉動油氣需求快速增長，不斷攀升的油氣價格， 促使各大石油公司不斷增加油氣勘探開發(fā)投資，擴大油氣勘探開發(fā)投資的市場規(guī)模，這使得占油氣勘探開發(fā)投資60%左右的石油鉆井機市場規(guī)模隨之加大，全球在用石油鉆機數(shù)量、鉆井?dāng)?shù)量等指標(biāo)上漲，在全球油氣勘探開發(fā)投資的帶動下，近幾年全球石油鉆機市場總支出呈增長態(tài)勢。全球石油鉆機支出從2009年的1650億美元增加到2010年的2280億美元左右,增幅達到38%。隨著中國經(jīng)濟建設(shè)和汽車制造業(yè)的高速發(fā)展，近幾年對油氣勘探開發(fā)投資也大幅增長，促進了國內(nèi)對石油鉆機需求量不斷增長。目前石油鉆機已成為油氣勘探開發(fā)流程中的重要環(huán)節(jié)，是實現(xiàn)油氣勘探開發(fā)不可或缺的一部分。同時，鉆探量越來越大、工作速度越來越快、自動化程度越來越高，對石油鉆機的能耗和可靠性也提出更高的要求。石油鉆機盤式制動片，已廣泛運用于各種規(guī)格的石油鉆機中，是石油鉆機不可或缺的一部分，關(guān)系著石油鉆機的可靠性與安全性。石油鉆機盤式制動片技術(shù)是一種構(gòu)造簡單、適用性廣、安裝維護方便的石油鉆機制動技術(shù)；目前，石油鉆機盤式制動片對摩擦材料有較高的要求要有穩(wěn)定的摩擦、磨損性能和一定的耐高溫性并能滿足上萬次以上連續(xù)開啟操作作業(yè)，使用性能保持穩(wěn)定；同時材料還要求滿足歐盟ROHS環(huán)保及相關(guān)限用物質(zhì)指令的要求，不含石棉、鉛、鎘、汞、六價鉻等影響人體健康的物質(zhì)?，F(xiàn)有的國內(nèi)摩擦材料仍然未能達到上述要求，已成為制約我國石油鉆機行業(yè)發(fā)展的重要因素。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服上述背景技術(shù)的不足，提供一種石油鉆機盤式制動片的改進，該制動片應(yīng)當(dāng)制動力矩大、剪切強度高，并具有耐高溫、耐磨損以及環(huán)保、低噪音的特點。本發(fā)明的另一個目的是提供一種石油鉆機盤式制動片的制作方法，該方法應(yīng)具有工藝簡單、制作方便以及成本較低的特點。本發(fā)明提供的技術(shù)方案是石油鉆機盤式制動片，包括鐵基骨架以及粘接固定在鐵基骨架制動面上的摩擦材料層；其特征在于摩擦材料層中包含的成分及重量份為硼-三聚氰胺雙改性酚醛樹脂10 15份，陶瓷纖維12 18份，碳纖維5 10 份，劍麻纖維10 16份，沉淀硫酸鋇10 22份，鋁凡土 I 3份，，硫化梯5 8份，氫氧化鋁5 10份，硅澡土 6 9份，陶土 5 8份，硬脂酸鋅O. 5 I份，腰果殼油摩擦粉 3 6份,人造石墨3 5份,泡沫鐵粉3 8份,黃銅礦粉5 11份,粉末氫化丁腈膠2 4份。所述陶瓷 纖維直徑20um,長度4 8mm,所述碳纖維長度6 IOmm ;劍麻纖維直徑 15um,長度 6 12mm所述硼-三聚氰胺雙改性酚醛樹脂、沉淀硫酸鋇、鋁凡土、硫化梯、氫氧化鋁、硅澡土、陶土、硬脂酸鋅、黃銅礦粉、粉末氫化丁腈膠粒度> 300目。所述腰果殼油摩擦粉、人造石墨、泡沫鐵粉粒度40 60目。上述石油鉆機盤式制動片的摩擦材料層的制備方法，按照以下步驟進行I)按配方稱取各種原材料備用；2)先將陶瓷纖維與其它原材料(除碳纖維外)投入高速混料機內(nèi)，混拌6 7分鐘，然后在把碳纖維投入高速混料機內(nèi)，混拌時間為I 2分鐘后取出；3)模壓成型在預(yù)熱過的模具型腔內(nèi)涂脫模劑，然后將混合物投入到模具型腔中進行模塑一次熱壓成型處理，其熱壓溫度為160°C ±10°C，熱壓時間為20 26分鐘，熱壓壓力為 26Mpa±0. 5Mpa ；4)熱固化升溫至150°C時保溫I小時；接著在O. 5小時內(nèi)升溫至160°C保溫2小時；又在O. 5小時內(nèi)升溫至170°C保溫I小時；又在O. 5小時內(nèi)升溫至180°C保溫2小時； 又在O. 5小時內(nèi)升溫至200°C保溫2小時5)對固化后的石油鉆機盤式制動片表面進行靜電噴塑在進行切槽、磨削加工后即成。本發(fā)明的有益效果是該制動片具有耐高溫、耐磨損、低噪音以及摩擦制動力矩穩(wěn)定、環(huán)保等特點；經(jīng)測試在300°C時摩擦系數(shù)仍高于同類產(chǎn)品12%，而磨損率(10_7cm3/ N-m)則為同類產(chǎn)品70%;而且，所有原材料均可外購獲得，不但符合環(huán)保要求，而且制造簡便，成本較低，具有廣闊的市場前景。


圖I是本發(fā)明的主視結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖I側(cè)視圖。圖中，鐵基骨架I、摩擦材料層2。
具體實施例方式以下通過具體實施例作，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步說明。實施例一，如圖I和2所示，該石油鉆機盤式制動片，包括異鐵基骨架I以及粘接在鐵基骨架I粘合面上的摩擦材料層2 ;其中摩擦材料層2是由以下原材料組成硼-三聚氰胺雙改性酚醛樹脂10份，陶瓷纖維12份，碳纖維6份，劍麻纖維12份，沉淀硫酸鋇18份， 鋁凡土 I份，，硫化梯5份，氫氧化鋁6份，硅澡土 6份，陶土 5份，硬脂酸鋅O. 5份，腰果殼油摩擦粉3份，人造石墨3份，泡沫鐵粉3份，黃銅礦粉8份，粉末氫化丁腈膠2份。制備方法稱取原材料一將各種原材料混合攪拌7 9分鐘一將混合好的物料投入模具中進行進行模塑一次熱壓成型處理，其熱壓溫度為160°C ±10°C，熱壓時間為20 26分鐘，熱壓壓力為26Mpa±0. 5Mpa —熱固化升溫至150°C時保溫I小時；接著在O. 5小時內(nèi)升溫至160°C保溫2小時；又在O. 5小時內(nèi)升溫至170°C保溫I小時；又在O. 5小時內(nèi)升溫至180°C保溫2小時；又在O. 5小時內(nèi)升溫至200°C保溫2小時一對固化后的石油鉆機盤式制動片表面進行靜電噴塑在進行切槽、磨削加工后即成。實施例二，該石油鉆機盤式制動片，包括異鐵基骨架11以及粘接在鐵基骨架I粘合面上的摩擦材料層22 ;其中摩擦材料層2是由以下原材料組成硼-三聚氰胺雙改性酚醛樹脂11份，陶瓷纖維15份，碳纖維6份，劍麻纖維10份，沉淀硫酸鋇15份，鋁凡土 I份，， 硫化梯6份，氫氧化鋁7份，硅澡土 6份，陶土 5份，硬脂酸鋅O. 5份，腰果殼油摩擦粉3份， 人造石墨3份，泡沫鐵粉3份，黃銅礦粉6份，粉末氫化丁腈膠3份。制備方法稱取原材料一將各種原材料混合攪拌7 9分鐘一將混合好的物料投入模具中進行進行模塑一次熱壓成型處理，其熱壓溫度為160°C ±10°C，熱壓時間為20 26分鐘，熱壓壓力為26Mpa±0. 5Mpa —熱固化升溫至150°C時保溫I小時；接著在O. 5小時內(nèi)升溫至160°C保溫2小時；又在O. 5小時內(nèi)升溫至170°C保溫I小時；又在O. 5小時內(nèi)升溫至180°C保溫2小時；又在O. 5小時內(nèi)升溫至200°C保溫2小時一對固化后的石油鉆機盤式制動片表面進行靜電噴塑在進行切槽、磨削加工后即成實施例三，該石油鉆機盤式制動片，包括異鐵基骨架11以及粘接在鐵基骨架I粘合面上的摩擦材料層22 ;其中摩擦材料層2是由以下原材料組成硼-三聚氰胺雙改性酚醛樹脂13份，陶瓷纖維16份，碳纖維5份，劍麻纖維14份，沉淀硫酸鋇10份，鋁凡土 I份，， 硫化梯8份，氫氧化鋁5份，硅澡土 6份，陶土 5份，硬脂酸鋅O. 5份，腰果殼油摩擦粉4份， 人造石墨3份，泡沫鐵粉3份，黃銅礦粉5份，粉末氫化丁腈膠2份。制備方法稱取原材料一將各種原材料混合攪拌7 9分鐘一將混合好的物料投入模具中進行進行模塑一次熱壓成型處理，其熱壓溫度為160°C ±10°C，熱壓時間為20 26分鐘，熱壓壓力為26Mpa±0. 5Mpa —熱固化升溫至150°C時保溫I小時；接著在O. 5小時內(nèi)升溫至160°C保溫2小時；又在O. 5小時內(nèi)升溫至170°C保溫I小時；又在O. 5小時內(nèi)升溫至180°C保溫2小時；又在O. 5小時內(nèi)升溫至200°C保溫2小時一對固化后的石油鉆機盤式制動片表面進行靜電噴塑在進行切槽、磨削加工后即成。所以本發(fā)明中的硼-三聚氰胺改性酚醛樹脂購自美國瀚森化工公司上述加工方法獲得的制動片，經(jīng)過了對比檢測，獲得數(shù)據(jù)如下
^\^能摩擦系數(shù)(升溫)磨損率10-7cm3/N · m
產(chǎn)品IOtTC 150°C 200O 250O 300'C 100*C 150 200 250 300
項目產(chǎn)品0.35 0.39 0.38 0.39 0.42 0.08 O. 10 O. 12 O. 14 O. 14
國外同類產(chǎn)品 0_36 0.37 0.40 0.38 0.37 O. 12 O. 16 O. 18 0.18 0.20 國內(nèi)同類產(chǎn)品 0.42 0.45 0.41 0.39 0.36 O. 15 O. 19 0.32 0.38 0.56表中數(shù)據(jù)可知摩擦系數(shù)明顯優(yōu)于對比產(chǎn)品(國內(nèi)外同類產(chǎn)品)；而磨損率則顯著小于對比產(chǎn)品(國內(nèi)外同類產(chǎn)品)。本文中所描述的具體實施例僅僅是對本發(fā)明精神作舉例說明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。盡管本文較多地使用了鐵基骨架I、摩擦材料層2等術(shù)語，但并不排除使用其它術(shù)語的可能性。使用這些術(shù)語僅僅是為了更方便地描述和解釋本發(fā)明的本質(zhì)；把它們解釋成任何一種附加 的限制都是與本發(fā)明精神相違背的。
權(quán)利要求
1.一種石油鉆機盤式制動片，包括鐵基骨架(I)以及粘接固定在鐵基骨架(I)制動面上的摩擦材料層(2);其特征在于摩擦材料層(2)中包含的成分及重量份為硼-三聚氰胺雙改性酚醛樹脂10 15份，陶瓷纖維12 18份，碳纖維5 10份，劍麻纖維10 16份，沉淀硫酸鋇10 22份，鋁凡土 I 3份，，硫化梯5 8份，氫氧化鋁5 10份，硅澡土 6 9份,陶土 5 8份,硬脂酸O. 5 I份,腰果殼油摩擦粉3 6份,人造石墨3 5份，泡沫鐵粉3 8份,黃銅礦粉5 11份,粉末氫化丁腈膠2 4份。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種石油鉆機盤式制動片，其特征在于所述陶瓷纖維直徑20um,長度4 8mm,所述碳纖維長度6 IOmm ;劍麻纖維直徑15um,長度8 15mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種石油鉆機盤式制動片，其特征在于所述各種原材料中，硼-三聚氰胺雙改性酚醛樹脂、沉淀硫酸鋇、鋁凡土、硫化梯、氫氧化鋁、硅澡土、陶土、硬脂酸鋅、黃銅礦粉、粉末氫化丁腈膠粒度> 300目，所述腰果殼油摩擦粉、人造石墨、泡沫鐵粉粒度為40 60目。
4.權(quán)利要求I所述的一種石油鉆機盤式制動片的制備方法，按照以下步驟進行1)按配方稱取各種原材料備用；2)先將陶瓷纖維與其它原材料(除碳纖維外)投入高速混料機內(nèi)，混拌6 7分鐘，然后在把碳纖維投入高速混料機內(nèi)，混拌時間為I 2分鐘后取出；3)模壓成型在預(yù)熱過的模具型腔內(nèi)涂脫模劑，然后將混合物投入到模具型腔中進行模塑一次熱壓成型處理，其熱壓溫度為160°C ±10°C，熱壓時間為20 26分鐘，熱壓壓力為 26Mpa±0. 5Mpa ；4)熱固化升溫至150°C時保溫I小時；接著在O.5小時內(nèi)升溫至160°C保溫2小時；又在O. 5小時內(nèi)升溫至170°C保溫I小時；又在O. 5小時內(nèi)升溫至180°C保溫2小時；又在O.5小時內(nèi)升溫至200°C保溫2小時5)對固化后的石油鉆機盤式制動片表面進行靜電噴塑在進行切槽、磨削加工后即成。
全文摘要
本發(fā)明涉入一種石油鉆機制動器的關(guān)鍵部件及其制造方法，尤其是一種石油鉆機盤式制動片及其制造方法。它解決了現(xiàn)有技術(shù)中摩擦材料仍然未能達到要求等技術(shù)問題。它包括鐵基骨架以及粘接固定在鐵基骨架制動面上的摩擦材料層；制造方法主要包括1)按配方稱取各種原材料備用；2)先將陶瓷纖維與其它原材料(除碳纖維外)投入高速混料機內(nèi)；3)模壓成型；4)熱固化；5)對固化后的石油鉆機盤式制動片表面進行加工。本發(fā)明的優(yōu)點在于符合環(huán)保要求，而且制造簡便，成本較低，具有廣闊的市場前景等優(yōu)點。
文檔編號C08L61/14GK102619914SQ20121006897
公開日2012年8月1日 申請日期2012年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月15日
發(fā)明者盛劍鋒, 章春華 申請人:臨安華龍摩擦材料有限公司