一種重載車輛制動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、成份均勻性化學分析、預壓成形、加壓燒結、機械加工、成品、檢驗。本發(fā)明制造的重載車輛用粉末冶金摩擦副經(jīng)MM1000試驗，摩擦磨損性能優(yōu)異、制動性能穩(wěn)定、能耗低、材料均勻性好、導熱性能好、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)衰退嚴重及制動磨耗大、壽命短等問題。
【專利說明】一種重載車輛制動用粉末冶金摩擦副及其制備工藝
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于車輛制動【技術領域】，涉及一種重載車輛制動用粉末冶金摩擦副及其制備工藝。
【背景技術】
[0002]重載車輛(如坦克、裝甲車輛)的制動性能直接影響車輛的使用，戰(zhàn)車的制動性能甚至可以決定戰(zhàn)場的勝負和戰(zhàn)爭的進程，傳統(tǒng)的粉末冶金摩擦副已很難滿足制動要求。現(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時產(chǎn)生高溫導致摩擦系數(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、價格高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決上述技術問題，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行預混合，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，保存到儲料筒中；
[0010](3)動摩擦片攪拌混合:先將還原鐵粉、電解鎳粉、鉻粉和鐵錳合金粉放入混料筒進行預混合，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，保存到儲料筒中；
[0011](4)成分均勻性化學分析:混料工藝完成后，分別在靜摩擦片和動摩擦片的儲料筒中四個不同深度位置處抽取四個試樣進行成分均勻性化學分析，檢驗其碳、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摩擦片的粉料放入相應模具腔中，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:燒結設備選用鐘罩式加壓燒結爐，分別將組裝好的動摩擦片和靜摩擦片置于鐘罩爐中于氫氣氣氛下燒結溫度900± 10°C，保溫2?4h，保溫時的燒結壓力為2.0?4.0MPa ;最后，將其冷卻至室溫。出爐后進行機械加工既得成品。
[0014]所述的冷壓成形及壓坯組裝中的預壓壓力為500MPa。
[0015]所述的加壓燒結中的鐘罩爐中燒結溫度905°C，燒結壓力2.45MPa，保溫時間3h。
[0016]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果:
[0017](I)采用梯次混合技術，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行預混合，經(jīng)過一定時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時高溫摩擦系數(shù)的平穩(wěn)性，提高材料強度和韌性，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、崩缺等機械損傷。
[0019]總之，本發(fā)明工藝簡便、能耗低、材料均勻性好、導熱性能好、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、裝甲車的制動裝置，有很廣闊的應用前景。
【具體實施方式】
[0020]下面結合實施例進一步說明本發(fā)明的技術方案。
[0021]實施例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、放入混料筒進行預混合，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，保存到儲料筒中；
[0027](3)動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行預混合，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，保存到儲料筒中；
[0028](4)成分均勻性化學分析:混料工藝完成后，在混合料中四個不同深度位置抽取試樣進行成分均勻性化學分析，檢驗其碳、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摩擦片的粉料放入相應模具腔中，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:燒結設備選用鐘罩式加壓燒結爐，分別將組裝好的動摩擦片和靜摩擦片置于鐘罩爐中于氫氣氣氛下燒結溫度900±10°C，保溫2.5h，保溫時的燒結壓力為2.0~4.0MPa ;最后，將其冷卻至室溫。出爐后進行機械加工即得成品。
[0031](7)根據(jù)上述實施例測得摩擦副的物理性能如下:
[0032]動摩擦片:密度:5.2g/cm3布氏硬度:HBS_63 壓縮強度:46MPa ；
[0033]靜摩擦片:密度:5.8g/cm3布氏硬度:HRF-95 壓縮強度:58MPa
[0034](8)根據(jù)上述實施例測得的MM1000摩擦磨損試驗機制動試驗結果如表1所示:
[0035]表1·
[0036]
【權利要求】
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%,噴霧法制取；鐵鉻合金粉粒度為_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行預混合，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，保存到儲料筒中； (3)動摩擦片攪拌混合:先將還原鐵粉、電解鎳粉、鉻粉和鐵錳合金粉放入混料筒進行預混合，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，保存到儲料筒中； (4)成分均勻性化學分析:混料工藝完成后，分別在靜摩擦片和動摩擦片的儲料筒中四個不同深度位置處抽取四個試樣進行成分均勻性化學分析，檢驗其碳、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摩擦片的粉料放入相應模具腔中，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:燒結設備選用鐘罩式加壓燒結爐，分別將組裝好的動摩擦片和靜摩擦片置于鐘罩爐中于氫氣氣氛下燒結溫度900±10°C，保溫2~4h，保溫時的燒結壓力為2.0~4.0MPa ;最后，將其冷卻至室溫。出爐后進行機械加工既得成品。
4.根據(jù)權利要求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壓壓力為500MPa。
5.根據(jù)權利要求3所述的重載車輛用粉末冶金動摩擦片的制備工藝，其特征在于，所述的加壓燒結中的鐘罩爐中燒結溫度905°C，燒結壓力2.45MPa，保溫時間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