耐候高摩合成闸瓦的研制及应用
新型高摩擦系数合成闸瓦配方及工艺的研究
新 型 高摩 擦 系数 合成 闸瓦 配方 及 工 艺 的研 究
裴 顶峰 ， 张 国文 ，党 佳 ，贺 春 江
（ 中国铁 道科学研究 院 金 属及化学研究 所 ，北京
摘
１０ ８ ） ００ １
要 ：研 究 了配 方 及 工 艺 对 新 型 高 摩 擦 系数 合 成 瓦 性 能 的 影 响 。研 究 结 果 表 明 ，当 配 方 中 的 粘 合 剂 含 １ ，树 脂 与 橡 胶 比例 为 １： ～ ２：ｌ ６ １ 、纤 维 含 量 为 ２ ～ ３ 、填 料 中石 墨 和 钾 长石 比例 为 ４ ５ Ｏ Ｏ ５： ５
中 图 分 类 号 ：Ｕ２０ ３ １ ７ ． ５ 文 献 标 识 码 ：Ａ
针 对部 分高 摩 擦 系数 合 成 闸瓦 出 现 的 “ 渣 、 掉
速 度 ｌ ｍｍ ・ｍｉ ，样 品 ２ ｎ× １ ｎ ０ ｍｉ ０ ｍｍ × １ ０
ｍ ｍ 。
掉块 ” 以及 “ 属镶嵌 ”等 问题 ，本 文在研 制高 摩 金 擦 系数 合成 闸片成 功经 验基础 上 ，结合 国外 发达 国
１ １ ２ 闸 瓦加 工 工 艺 ． ．
ｋ ・ 条件 下 ，研 究 了粘合 剂含 量对 磨耗 量 及摩 ｍ ｈ
擦系数 的影 响 ，结 果见 表 ｌ 。
表 １ 粘 合 剂 对 磨 耗 量 及 摩 擦 系数 的 影 响
粘合剂含量／ 磨 耗 量 ／ ｇ・（ｏ次 ） ） （ １
１ ． ５ ２ ６ １ ． ７ １ ４ ５ ２ｌ ．
１３ ． ５
摩 擦 系 数
将 各种 原材 料经 干燥 、称量 、混 合 、热压 等工 序制成 橡胶 改性 树脂基 的 高摩擦 系数 合成 闸瓦 。 １２ 新型 高摩擦 系数 合成 闸 瓦材料 力学 性能测 试 ．
货车高摩合成闸瓦352×86×45_高摩合成闸瓦_高摩合成闸瓦
使用前请仔细阅读说明书货车高摩合成闸瓦352×86×45产品介绍铁翔机械公司专业生产高摩合成闸瓦，多年的生产经验，合成闸瓦、铸铁闸瓦品种齐全。
货车用高摩擦系数合成闸瓦由钢背和合成材料两部分组成，中间有一散热槽。
钢背—由4mm以上厚的钢板制成（钢板材质的牌号为Q235－A，其性能符合GB/T 700的规定）。
钢背外弧为R450mm。
钢背冲有φ16mm的孔8个。
使合成材料牢固的粘附在钢背上。
合成材料—合成材料是闸瓦的摩擦体，它在制动时直接与车轮踏面接触，产生摩擦力。
它是由橡胶、树脂为主体，加以摩擦调节剂、填料等复合而成。
外观为灰黑色。
散热槽—起散热和排污作用，同时可以适应踏面圆弧的工作条件。
高摩合成闸瓦采用自动配料系统，全自动生产线；满足23t～25t轴重、载重70t～120t、时速90Km/h～140Km/h铁路货车的制动要求。
其配方设计先进，制动性能稳定；磨耗量少，产品寿命长；无划痕、热裂纹，对车轮磨损小；自洁性优良，有效抑制金属镶嵌；粘结强度提高，力学性能增强；提高列检效率，加快车辆周转率。
1）、最大外形尺寸为长352mm、宽86 mm、厚45 mm。
适用车轮直径840mm。
外形几何尺寸符合铁道科学研究院2009年发布《高摩擦系数合成闸瓦》（TKZW04A-00-00）图纸要求。
2）、物理、力学性能、制动摩擦磨损性能满足TB/T 2403-2010《铁道货车用合成闸瓦》H闸瓦要求。
3）、粘结强度满足TB/T 2403-2010《铁道货车用合成闸瓦》要求。
高摩合成闸瓦是以丁腈胶粉和丁苯橡胶改性酚醛树脂进行共聚物共混，利用多元混体系作为基体原料。
以满足GB700-1988规定的冷轧钢板为背板，采用10.5~11.5MPa的压力在不同温度下热压制，然后进行六花方法制备出高摩合成闸瓦材料。
350×85×45合成闸瓦是适用于火车及煤水车上的刹车系统。
高摩合成闸瓦具有耐磨性好、重量轻、无污染、安全可靠的特点。
高摩擦系数合成闸瓦的研制
ｉ＃ｌｊ：；《ｔ节●矿
期我们测得其摩擦体密度由原来的２．４９／ｅ＝３下降到１．９９／ｃｍ３．而其摩擦性能却较以前优异
许多。
我国也于１９５８年开始研制高摩合成闸瓦。在１９５８年～１９６７年，研制了一系列高摩擦
系数闸瓦配方，比较有代表性豹有６１４８、６１４８ＮＲ，６１４３、４５号、６０号等一系列高摩擦系数
摩擦性能节剂和补强填料等。
２．１．２ 摩擦材料的成型工艺
将以上主要成分经配料、混料工艺及热压成型制成橡胶改性树脂基的复合材料．
２．２ 摩擦材料力学性能的测试
压缩强度：按ＧＢ／Ｔ１０４１进行测试：压缩弹性模量：按强度值的和２０％段取值测定其弹性
模量；冲击强度：按ＧＢ／Ｔ１０４３标准测试；布氏硬度：ＨＧ２—１６８塑料布氏硬度试验方法测试；
ＪＵＲＩＤ的“ＪＵＲＩＤ”、英国ＦＥＲＯＤＯ的“ＦＥＲＯＤＯ”等，从有限的资料和我们能接触到国外高摩
擦系数合成闸瓦的情况来看，其发展己形成了系列化产品．型号发展非常快，主要围绕含
混杂纤维增强的无石棉、半金属、无金属型摩擦材料（在欧洲无石棉无金属摩擦材料的初
步定义为：石棉含量为零，金属含量为ｏ￣１ ０９６）开展工作。以高摩擦系数合成闸瓦为例，近
温度，但根据干法工艺的特殊性，为提高效率降低成本，在压制压力和时间上进行了调整，
结果显示，效果良好。
３．３．２后处理工艺
传统的合成闸瓦的后处理工艺，基本采用阶梯式温升，最高处理温度为压制温度·目前， 南京和张家港的后处理温度也基本如此，最高疆度为压制温度，根据西蓝树脂的固化机理，
·１１４·
在１８０‘Ｃ阻上时，还要发生进一步反应，同时根据我国汽车摩擦材料行业的成功经验，本文
高摩擦系数合成闸瓦的配方中，硬软质点不同配比（表１）的制动性能数据如表２所列。
HGM—B型高摩擦系数合成闸瓦成型工艺研究
２ ． ２ ． １ 成 型 压 力 的影 响
１ 性 能测试
１ ． １ 仪 器 设 备
铁科研 １： ３制动动力试验 台 ；无锡 Ｘ Ｋ 一 ４ ０ ０双辊炼胶机 ； 承德 ３ ９ ２ ３冲击试验台 ； ２ ０ ０ ｔ 四柱液压机 ； 西安 Ｃ Ｓ Ｓ 一 １ １ １ ０ Ｃ万能 试验机 ； ＸＨ Ｒ 一 １ ５ ０洛氏硬度计 ； 南京 Ｔ Ｇ ２ ７ ９ ｅ型电光分析天平 。
９ ５ ｋ ｒ ｒ ｇ ｈ ７ ５ ｋ ｍ／ ｈ ５ ５ ｋ ｍ／ ｈ 、 ３ ５ ｋ ｍ／ ｈ ３ ５ｋ ｍ／ ｈ ５ ５ ｋ ｍ／ ｈ 、 ７ ５ ｋ ｍ／ ｈ ９ ５ｋ ｍ／ ｈ
新 型高摩擦 系数 合成 闸瓦是 目前货 车制动 的重要 配件 ， 从 ２ ０ ０ ２年开始推广到今 天已经有 １ ０多年的时间 ，大量应 用的有 Ｈ Ｇ Ｍ— Ａ和 Ｉ － Ｉ Ｇ Ｍ— Ｂ两个配方体 系。通 过几年的生产实践 发现 ， 压制合成 闸瓦的过程 中容 易 出现摩擦 体表面 的起 泡和裂纹 、 钢 背梅花孔不饱满等现象 ， 影响合成 闸瓦的外 观及其使用性能 。 本 文利用差热扫描量热仪 、 万能材料试验 机和 １： ３制动动力试验 台等分析和测试手段 ， 系统研究 了 ＨＧ Ｍ — Ｂ型高摩擦系数合成 闸 瓦成型工艺 对其 物理力学性能和摩擦磨损性能 的影 响。
钾长石粉 ： 大于 １ ０ ０目， 氧化钾含量不小 于 ７ ％； 热塑性酚醛 树脂 （ ２ １ ２ ３ ） ： 京柳 恒业 ； 石墨 （ Ｌ 一 １ ８ ５ ） ： 山西南 风 ； 铝 矾土 ： 大于 １ ５ ０目， 氧化铝含量 大于 ７ ０ ％， 山西灵丘 ； 丁腈橡胶 （ ２ ６ ） ： 兰州化 工； 沉淀硫 酸钡 ： １ ０ ０目， 河北辛 集 ； 海泡石 ： 河北 明阳公 司 Ａ型 等。 １ ． ３ 综 合 测 试 压 缩 强 度 ：样 品 ２ ０ Ｘ １ ０ Ｘ １ ０ ｍ ｍ， 速 度 １ ｍ ｍ ／ ｍｉ ｎ
高摩合成闸瓦的技术参数
洛阳隆力高摩合成闸瓦的技术参数1. HGM-A高摩合成闸瓦适用于运行速度不大于120km/h的、符合通用货车技术条件的铁路货车使用。
2. HGM-A高摩合成闸瓦采用铁道部统一的A配方及生产工艺。
3. HGM-A高摩合成闸瓦的性能符合《运装货车[2002]11号文：铁路货车高摩擦系数合成闸瓦技术条件（暂行）》规定的技术条件。
4. HGM-A高摩合成闸瓦分钢背与摩擦体两部分。
闸瓦外形尺寸（mm）：（1）钢背外弧：R450（2）闸瓦宽度：820-1（3）闸瓦厚度：455. 钢背采用Q235A钢板制造，钢板性能应符合GB/T700的规定。
6. 闸瓦由钢背和摩擦体组成。
摩擦体主要原材料为：酚醛树脂、丁腈橡胶、钢纤维、还原铁粉、石墨等。
7. 摩擦体性能分力学性能和摩擦磨耗性能两部分。
其中力学性能应符合：表1 闸瓦的物理力学性能性能单位指标密度g/cm3 不超过标称值得±5%压缩强度Mpa ≥25冲击强度kJ/m2 ≥2.0压缩模量Mpa ≤1.3*103洛氏硬度（HRR）≤90吸水百分率＜1.5%吸油百分率＜1.5%制动磨擦磨耗性能应符合：表2 瞬时摩擦系数的变化范围（闸瓦压力20kN）速度（km/h）0 10 20 30 40 50 60最大值0.63 0.602 0.558 0.546 0.515 0.482 0.471标准值0.48 0.46 0.43 0.42 0.39 0.37 0.36最小值0.42 0.40 0.37 0.36 0.33 0.32 0.31速度(km/h) 70 80 90 100 110 120最大值0.46 0.459 0.45 0.468 0.468 0.457标准值0.35 0.35 0.35 0.36 0.36 0.35最小值0.30 0.30 0.30 0.31 0.31 0.30闸瓦的磨耗量闸瓦磨耗量不得超过1.5cm3/MJ。
机车用JCl20型高摩擦系数合成闸片运用报告
达到机车设计 任务 书的要求 ，装车运行试验约 ２ 万 ｋ ２ ｍ拆检 制动盘及 闸片表面状态 良好 ，磨 耗很少 ，但 随运行 工况 的变 化及运行 里程的延长 ，也相继存在少许金属镶嵌 、盘面黑斑等缺 陷 ，经进一步改进 、提 高，这些 问题 都 得到圆满解决 。现该 闸片 已经装车运行 ５ ０万 ｋ ｍ，并经过两次提速货车 １０ｋ ／ 可靠性试验考验 ，证 明能够 ２ ｈ ｍ 满足 １０ ｍ ｈ ２ ／ 级交流传动 电力 机车的制 动要求 ，能保证行车的安全性 。 ｋ
机 车 用 Ｊ １０型 高摩 擦 系数 合 成 闸片运 用 报告 Ｃ２
鞠传珍
（ 中国铁 道 科 学研 究院 金属 及化 学研 究所 ，北 京 １０８ ） ００ １
摘
要 自主研发机车用 Ｊ １０型高摩擦系数合成 闸片 ，该型 闸片经 ２ 轴重及 ２ 轴重 机车运行试 验 ，结果 Ｃ２ ３ｔ ５ｔ
为 １８ ９ ２ ．、１２ １ｋ ／ １ ．、１０ ７ ２ ． ｍ ｈ和 １ １ １ｋ ／ ２ ． ｍ ｈ时 的紧 急
道试验基地和原北京铁路局北同蒲铁路运行线上完成
了型式试 验 。其 中 ２０ ０４年 ６月 ２ ４日至 ６月 ２ ７日，该 型机 车在铁 道科 学研 究 院东郊 分 院环 行 铁 道试 验 基 地 分别进 行 了 ２ 轴 重 和 ２ 轴重 的现 车 紧 急 制 动距 离 ５ｔ ３ｔ 试验 ，试 验结果 见表 １ 表 ２ 和 。
②闸片 表面状态
试结 果充分 说 明 ，机 车 用 Ｊ １０型高 摩 合 成 闸 片能 够 Ｃ２ 满足 《 大连机 车车辆 厂 １０ｋ ／ 交 流传 动货 运 电力 机 ２ ｍ ｈ
从拆检卸下的机车用 Ｊ１０ Ｃ２ 型高摩合成闸片来看 ， 其 闸片表面 没有掉渣 、掉块 现象 ，表面磨耗 比较均 匀 。
地铁车辆用高摩合成闸瓦及其制造方法[发明专利]
![地铁车辆用高摩合成闸瓦及其制造方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/d0a20c3749649b6649d7470b.png)
专利名称：地铁车辆用高摩合成闸瓦及其制造方法专利类型：发明专利
发明人：张定权,沈伟争
申请号：CN01126440.3
申请日：20010810
公开号：CN1405044A
公开日：
20030326
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：地铁车辆用高摩合成闸瓦及其制造方法，它以混杂纤维为增强材料，改性酚醛树脂为基体材料，再填充摩擦性能调节剂，采用热压工艺制成，该闸瓦包括以下组份及重量百分含量：钢纤维5～25％、芳纶浆粕0.5～5％、改性酚醛树脂5～20％、丁腈粉末1～10％、氧化锌1～10％、刚玉0.1～1％、陶土10～40％、石墨5～20％、重晶石粉20～40％。
本发明产品经小样试验、台架试验和装车营运试验证明，各项指标均符合设计要求，并克服了进口闸瓦存在的龟裂、金属镶嵌物等缺陷，提高了湿态制动性能。
申请人：张定权
地址：200237 上海市梅陇路华理苑8号202室
国籍：CN
代理机构：上海专利商标事务所
代理人：赵志远
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铁道车辆用高摩合成闸瓦工序周转台的设计与应用探讨
铁道车辆用高摩合成闸瓦工序周转台的设计与应用探讨摘要：作为铁路货车制动系统中的刹车重要配件的高摩合成闸瓦，其高摩合成闸瓦的组成部分为钢背以及摩擦体。
当然具体的高摩合成闸瓦工序周转台的设计与应用是非常关键的，因为会程度性磨耗限打标记，需要设计专用的高摩合成闸瓦打标机，以此来提升整体的工作流程进度，让施工生产人员的工作量大幅度的降低的同时，还能满足到生产要求。
当然，整体的高摩合成闸瓦工序周转台的技术性能也能得到高效保障。
关键词：铁道车辆；高摩合成闸瓦工序周转台；设计与应用引言作为货车制动的具体工具的铁道车辆用高摩合成闸瓦，相比传统的铸铁闸瓦，具备可靠的制动性能以及优良的耐磨性，同时还能满足我国现阶段的铁路货车提速重载的多种需求，因此铁道车辆用高摩合成闸瓦在各个领域中被广泛应用。
但是铁道车辆用高摩合成闸瓦的生产工序很多，例如热压型以及固化热处理等。
当然，多项工序在运行过程中都会因为整体环节工作量太大，导致生产效率低，由此而产生生产节拍的错误。
基于此情况，必须要进行铁道车辆用高摩合成闸瓦工序优化，解决存在的技术问题。
1 高摩合成闸瓦生产现状分析首先，作为车辆制动系统的重要配件之一的高摩合成闸瓦，因为可以通过相关的热压工艺进行压制成型的摩擦体，其外观结构就已经非常显著，同时具体的高摩合成闸瓦生产工艺流程步骤繁多，总共有25个步骤。
而繁多的高摩合成闸瓦生产工艺流程步骤中很容易出现问题，如属于大批量生产的高摩合成闸瓦配件，其生产过程也十分复杂，因为每一个工序都要进行科学合理的衔接以及传递，而高效率的传递可以提升高摩合成闸瓦的生产任务效率，尤其是针对一些热压成形的产品，会特别选哟经过固化炉的热处理工序，然后再结合表面处理即喷漆，从而进行周转以及传递。
由此可知，其产品在周转以及传递过程中，会程度性的限制了产品的生产性能，停址这个生产产品进度。
2 高摩合成闸瓦磨耗限打标机的设计以及工艺方案的制定2.1打标机总体方案的确定由于在整个高摩合成闸瓦生产环节汇总，其生产流程会受到多种不利因素的影响，导致其磨耗限喷涂方案会不同程度的调整以及改进，由此而应用压印工艺，为此，而设计出专门的磨耗限打标机，具体的磨耗限打标机结构组成有十五个零件，如有专用液压站作为动力源，而付压痕模块就制定在动、定板组件中，以此来达成磨耗限打标机的零件快速拆卸以及更换的目的。
合成火车闸瓦项目可行性
分析项目产品相对于竞争对手的 优势和劣势，如技术先进性、成 本优势、品牌知名度等，以提升 市场竞争力。
项目市场定位与目标市场分析
市场定位
根据市场需求和竞争状况，明确项目的市场定位，如高端市场、中 端市场或低端市场。
目标市场选择
根据市场定位，选择适合项目的目标市场，并制定相应的市场开拓 策略。
为确保项目的顺利实施，需投 入一定费用用于人员培训和研
发。
预期经济效益预测
销售收入
根据市场调研和产品定位，预测项目投产后每年 的销售收入。
利润
根据成本和销售收入，预测项目投产后每年的利 润情况。
投资回收期
通过财务分析，预测项目投资回收期，评估项目 的经济效益。
财务评价
01
02
03
财务分析
对项目的投资、成本、收 入、利润等财务数据进行 全面分析。
06
环境可行性分析
环境影响分析
空气污染
合成火车闸瓦项目在生产过程中可能产生有 害气体，对周边空气质量造成影响。
噪声污染
生产过程中机械运转可能产生较大噪声，影 响周边居民生活。
水污染
生产过程中产生的废水如未经妥善处理，可 能对周边水体造成污染。
固体废弃物
生产过程中产生的固体废弃物如未妥善处理 ，可能占用土地资源并造成环境污染。
它具有耐高温、耐磨、耐腐蚀等特性 ，能够提高列车的制动性能和延长使 用寿命。
项目的提出背景和原因
随着铁路运输业的快速发展，列车运行速度不断提高，对制动系统的要求也越来越 高。
传统的铸铁闸瓦存在磨损严重、制动距离长等缺点，已经无法满足现代铁路运输的 需求。
为了提高列车制动性能和安全性，合成火车闸瓦项目应运而生，成为铁路科技创新 的重要方向之一。
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耐候高摩合成闸瓦的研制及应用王春志（兰州铁路局兰州车辆修配段，兰州 730000）摘要：综述了耐候高摩合成闸瓦摩擦磨损机理、重点解决的技术难题、材料组成、生产工艺及试验数据，介绍了青藏铁路工程试验车安装使用的实际效果。
关键词：耐候、闸瓦、研制、应用1、前言：根据铁道部科技发展规划，高速重载将是我国铁路发展的主要方向，闸瓦是机车、车辆制动系统中不可缺少的一个部件，目前我国铁路车辆使用的闸瓦可分为金属和合成两大类。
由于铁路运输特点，造成闸瓦工作条件极为复杂，它承受着高温、静载荷和动载荷的作用，这些因素影响到车轮与闸瓦这对摩擦副的工作性能。
如何研制出抵御高寒、抗紫外线适合于气候恶劣的雪域高原使用的耐候高摩合成闸瓦（以下简称耐候闸瓦）是一个很重要的课题。
只有科学而合理地选择材料，预测闸瓦在不同工作条件下的使用情况，并对摩擦接触过程中发生的问题进行深入的研究，才能完成这个任务。
2、研制耐候闸瓦应达到的目标耐候闸瓦是在HGM-B快速高摩合成闸瓦的基础上研制和提高的，它具有快速高摩闸瓦的一系列优点，又具有弹性模量低、冲击强度高、压缩强度高、密度低等特点，是快速高摩合成闸瓦的系列产品。
研制时应满足以下要求：1）应具有稳定的摩擦因数，并在铁标规定的范围内；2）抗热裂性和耐磨性好，延长使用寿命；3）对车轮踏面不致造成裂纹、金属镶嵌等异常损伤；4）制动火花小，以防发生列车火灾事故；5）耐高寒、抗紫外线适于青藏铁路线专用。
3、摩擦磨损机理的探讨：耐候闸瓦是由摩擦材料与钢背压制而成。
摩擦材料的摩擦表面层结构通常分为五层：第一层是由分解和部分碳化且含有微裂纹的树脂组成；第二层是由降解的树脂组成；第三、四、五层分别为裂纹形成及碎化层、应变层和基体。
摩擦力由两部分组成，即剪断固相“焊”接点的粘附分量和硬质微凸体在对偶表面的犁沟分量。
按照摩擦学的有关知识，依据闸瓦与车轮制动遵从的“粘附一犁沟”理论，我们克服了一般配方设计中采用粘附型或犁沟型的极端配方设计，采用橡塑共混制成的中间弹性体作为粘合剂，通过耐候闸瓦的大量试验，发现采用这种配方设计效果极较为理想，达到了预期目的。
4、重点解决的技术难题：4.1 耐候闸瓦对车轮的热影响长期以来，合成闸瓦造成车轮踏面热裂现象较为严重，据调研其中刻度与严重裂纹将近占20％，直接影响到铁路运输安全。
对于严重热裂的车轮踏面，通过金相组织分析，表面是由不同深度的马氏体及索氏体区组成，且马氏体区的显微硬度有明显的增加。
普碳钢车轮含碳量在0.6％左右，只有在750℃以上温度，产生金属相变，由索氏体组织转为马氏体组织，但在合成闸瓦装车试验中，车轮体温度很少达到750℃，而车轮踏面却出现热裂现象。
说明这种温度不是平均温度，而是瞬时的表面温度。
由红外仪扫描制动温度，又能体会到这是一种“表面的局部瞬时温度”。
局部瞬时温度造成不均匀的马氏体区，制动过程中不断进行回火、冷却、热胀反复过程，就有产生热裂的可能。
因此，针对耐候闸瓦的特点，降低弹性模量是改善热斑点温度最有效的途径。
通过查阅国内外技术资料，日本和英国的弹性模量均不超过1.0×103MPa，它的热斑点温度低于600℃，避免了热裂，可见，热裂现象皆由合成闸瓦的弹性模量过高，造成闸瓦与车轮踏面的点接触，产生局部表面瞬时温度造成的，采用低弹性模量是解决车轮热裂问题的方法之一。
原因研究透彻之后，我们在工艺方面增加了橡胶弹性体，进行树脂与橡胶并用，降低摩擦体的弹性模量，解决了对车轮的热裂影响。
4.2 耐候闸瓦对车轮的金属镶嵌从国内外高摩擦系数合成闸瓦的应用情况来看，产生金属镶嵌是很难避免的，只是产生金属镶嵌的程度及对车轮磨耗影响不同。
国际铁路联盟曾在报告中指出“金属镶嵌对车轮的恶性磨耗是影响合成闸瓦应用的技术关键”。
我国各种品牌的高摩擦系数合成闸瓦，在运用的过程中，均产生过不同程度的金属镶嵌。
如何解决耐候闸瓦对车轮产生金属镶嵌的技术难题，在研制耐候闸瓦的过程中非常重要。
众所周知，闸瓦在同样潮湿或冰雪寒冷地区进行运用，高摩闸瓦容易产生金属镶嵌，而低摩闸瓦却很少产生金属镶嵌。
两种闸瓦的硬度都比车轮钢低，为什么硬度较低的低摩擦系数合成闸瓦产生金属镶嵌趋势却很小，为什么车轮和钢轨磨耗及闸瓦同车轮磨耗产生的金属粉状物更易在高摩闸瓦的表面形成金属块，原因还是出在摩擦材料本身的摩擦特性——摩擦因数的影响，进一步讲还是出在构成高摩闸瓦所用的材质及其配比上，高摩闸瓦同车轮间的作用力都远大于低摩闸瓦产生的作用力。
无论从“粘着理论”还是“分子－机械理论”来讲，高摩闸瓦同车轮在相互滑动时，闸瓦同车轮的“粘着点”和“齿合面”会因滑动而被剪断产生摩擦力。
由于高摩闸瓦材质中硬质点的成分较多，造成剪断力大、被剪断的极小金属粒子多，配方中润滑成分少，使这些金属粒子粉易于积聚成金属粉，在制动压力作用下，硬度较低的高摩闸瓦吸附金属粉末的可能性增加，在表面吸附后，闸瓦的摩擦界面又不能更新，造成了金属之间的对磨及堆积形成金属块。
针对上述形成金属镶嵌的过程及因素，我们采用了三项技术措施来解决金属镶嵌：1）在保证弹性模量要求的条件下，调整橡胶弹性体的含量；2）在保证摩擦特性的前提下，调整软硬质点组分的含量；3）降低摩擦体的耐磨性，使其利于界面更新。
5、耐候闸瓦材料的组成：由粘合剂、增强纤维和填料三大部分组成。
5.1 粘合剂：我国长期以来多用改性的酚醛树脂作基体，普遍存在弹性模量过高、强度低等一系列缺点，从上世纪70年代起国内许多企业进行了树脂改性研究工作，并都有新型树脂研制成功，具有代表性的有四种酚醛树脂改性体系：橡胶－酚醛树脂；腰果壳油改性酚醛树脂；三聚氰胺－腰果壳油改性酚醛树脂；聚乙烯醇改性酚醛树脂。
综合各方面的优缺点，在研制耐候闸瓦时，我们选用耐热性、加工性等好的台湾橡胶，配加少量三聚氰胺－腰果壳油改性酚醛树脂制成粘合剂。
这种粘合剂在高温下（350℃左右）没有较大的热分解产生，同时整体材料有足够的强度，热分解后的残存物仍具有一定的摩擦性能，并能保证材料在制动时与车轮具有较好的贴合性，不会产生热斑点温度。
5.2 增强纤维：由于石棉纤维对人体健康有害，其生产及应用在国外发达国家已明令禁止，我国已逐步限制其使用，因此，无铅无石棉合成闸瓦越来越受到人们的重视，并得到积极开发。
钢纤维即具有纤维的增强作用，而且具有优良的导热性和摩擦性能，所用的钢纤维平均直径在几十微米。
根据不同的成纤工艺不仅可以方便地制成不同长径比的纤维，各种形貌的纤维表面和断面也容易获得。
但由于钢纤维与高分子粘合剂的浸润性差，导热速率太快，因而不能过多加入并且限制单独使用。
我们选用钢纤维和无机复合纤维作为耐候闸瓦的增强纤维，充分利用各种纤维独特的优点，并弥补其不足，多种纤维复合使用，在配方研制过程中取得了很好的测试性能。
5.3 填料：在铁路合成闸瓦中添加摩擦性调节剂对补偿和调整摩擦性能有相当大的作用。
摩擦材料的制动效率、磨损率的大小、恢复性能的高低、抗衰退性能、制动噪音及摩擦因数的稳定都与填料的品种和用途有密切关系。
随着我国非金属矿品种的不断增加，应用于合成闸瓦中的填料日益广泛，最具有代表性的有凹凸棒粘土、硅灰石粉、菱镁土、高岭土等。
这些填料的特点是热熔点高（一般在800℃以上）、比表面积大，比树脂及其它品种填料的浸润性好、硬度适中、强度较高、摩擦性能稳定。
这些新型材料在合成闸瓦中应用能提高物化性能及摩材磨损性能。
选择填料时我们注重了以下几个方面：1）填料与基体的粘结；2）填料的硬度；3）填料的晶体形态；4）填料的相变化和化学变化。
为了使耐候闸瓦具有很好的动摩擦性能，消除耐候闸瓦在非制动状态下卡咬车轮的现象，提高制动安全、可靠性，我们加入了适量（约占总量6％～10％）的无机化合物填料，增加了高温下的热稳定性。
此外，由于填料中金属组分所占比例较高，特别是少量铜粉的存在，摩擦时在对偶表面上形成铜转化膜，使摩擦副具有较稳定的摩擦系因数和良好的耐磨性。
耐候闸瓦中增加少量的硬脂酸，在摩擦热作用下，硬脂酸与金属进行化学反应产生金属皂，提高了摩擦界面保护膜的破裂温度，起到了对车轮踏面的保护作用。
6、小批量试生产6.1 生产工艺对耐候闸瓦本身的材质而言，是将粘合剂、增强纤维、填料均匀共混在一起，利用粘合剂固化后的强度，将增强纤维和填料粘结在一起，发挥各自在制动时的作用，直接与对偶件相互作用产生摩擦力。
在生产工艺的选择上，我们采用热滚炼法进行压图16.2 工艺过程使用YA32-315KN油压机及专用模具进行压制。
6.3 工艺条件：首先对部分原材料在110℃时进行12h的预处理，采用KL-400型炼胶机滚炼，其后压制成闸瓦（热压温度150℃～160℃，两腔压力为15MPa，保压10min），闸瓦压制完毕后在160℃进行热处理，保温10h。
6.4 试验数据按照铁标及企标技术条件的要求，我们对试生产的耐候闸瓦进行了物理力学性能、制动摩擦磨耗性能的测试。
压缩强度：按GB/T1041进行测试；压缩弹性模量：按强度值的5％～20％段取值测定其弹性模量；冲击强度：按GB/T1043标准测试；洛氏硬度：按GB/T9342标准测试；吸水率：按GB/T1034标准测试；比重：按GB/T1033标准测试；制动摩擦磨耗性能试验在1：1及1：3制动动力试验台上模拟货车惯量、闸瓦压力及速度参数，对耐候闸瓦进行制动特性试验，试验数据见下表。
表2： 1：1制动摩擦试验数据性能等指标均符合现行铁标要求，而且弹性模量、冲击强度、密度等技术指标达到了高于、严于铁标的预期目标。
7、装车运用：通过小批量试验后，我们开始了正式生产。
2005年10月16日首批耐候闸瓦（3600块）发往青藏公司，安装在格尔木至拉萨的工程试验货车上，共有18趟352列货车安装使用了此类闸瓦； 2006年2月24日第二批耐候闸瓦（3000块）又发往青藏公司。
通过装车运行对我们研制、开发的耐候闸瓦得出了以下结论：1）制动灵敏、平稳，无制动噪音；2）车轮踏面与耐候闸瓦摩擦体表面光滑，无龟裂、无碳化层，未对车轮产生金属镶嵌及裂纹等异常磨耗；3）磨损率较低，摩擦粘结牢固，未产生掉块现象；4）由于采用无石棉原材料，未造成环境污染；5）经受了长大坡道及雪域高原特殊工况、气候变化异常的考验，满足货车重载、提速、频繁制动等恶劣条件下的使用。
9、结束语：耐候闸瓦通过性能检测及装车使用，既保持了原HGM-B快速高摩合成闸瓦优良的制动性能，又大大地降低了弹性模量、增加了冲击强度，解决了对车轮的热裂以及在青藏线上因寒冷、雨雪多、气候变化无常而易发的金属镶嵌问题，保证了青藏铁路线上货车安全、稳定、可靠地运行。
耐候闸瓦已成为青藏线上理想的摩擦制动配件。
参考文献[1] 裴顶峰，等.高摩擦系数合成闸瓦的研制.工程塑料，2003，（1）:38.[2] 张元异.石棉摩擦材料的结构与性能. 北京:中国建筑工业出版社，1982.[3] 陈国璋,等.关于摩擦材料的使用性能.机械工程材料，1981，5（6）:20～22.[4] 孙家枢.复合纤维增强复合树脂无石棉摩阻材料的研究.天津理工学院学报，1996，12（1）:46～50。