高速列车制动材料高温摩擦磨损行为研究

设计了 4 种不同温度梯度（25℃、200℃、400℃、600℃）的摩擦磨损试验。以制动闸片材料作为销试样、
制动盘材料做为盘试样，进行销－盘式摩擦磨损试验。结果表明：25℃和 400℃条件下都具有较高的摩擦
系数，但是两种温度下的磨损类型不同；25℃条件下盘试样的磨损量和表面粗糙度均最大，以磨粒磨损
为主，盘表面有明显犁沟现象；200℃条件盘试样表面平整，摩擦系数和失重量均最小，摩擦面有部分片
Abstract：High temperature friction and wear during braking is one of the reasons leading to the failure of brake disc. In order to study the friction and wear characteristics of the train braking materials at different temperatures, tests have been designed at temperatures of 25℃, 200℃, 400℃ and 600℃. The brake pad material is used as the pin specimen and the brake disc material is used as the disc specimen for pin-disc friction wear testing. The results indicate that the friction coefficient and wear rate are higher at 25℃ and 400℃. However, the wear types at the two temperatures are different. The wear and the surface roughness of the disc samples were the highest at 25℃, with abrasive wear as the dominant type and obvious furrow on the disc surface. The surface roughness, friction coefficient and the lost weight of the specimen are the smallest at 200℃, with some flake graphite on the friction surface playing the role of lubrication. Negative wear, oxidative wear and adhesive wear exist simultaneously on the disk specimen at 600℃. Key words：brake disc；brake pad；friction and wear
Friction and Wear Characteristics of Train Brake Materials at High Temperature SUN Hongyu1，MA Yuanming2，CHEN Hui2，LIU Yan2，WU Ying2，CEN Shengbo2，WU Qichao2
状石墨起到润滑作用；600℃盘试样出现负磨损，氧化磨损和黏着磨损同时存在。
关键词：制动盘；制动闸片；摩擦磨损
中图分类号：U260.35；TH117.1
文献标志码：A
doi：10.3969/j.issn.1006-0316.2018.10.002
文章编号：1006－0316 (2018) 10－0005－06
( 1.CRRC Zhuzhou Locomotive Co., Ltd., Zhuzhou 412001, China; 2.Department of Material Science & Engineering, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031, China )
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机械
2018 年第 10 期 第 45 卷
用[2-3]。在时速 200 km/h 或更高速的制动过程 中，制动闸片与制动盘发生摩擦，制动盘瞬间 吸收的热可将制动盘摩擦面温度升高到 600℃ 甚至更高[4-5]。列车制动盘在制动过程中的受热 是一个非常值得考虑的问题[6-8]。
Saeed Abbasi[9]在进行销盘式摩擦磨损时 发现磨损量的减小与摩擦接触面形成的一层稳 定的氧化膜有关，通过数值模拟建立了销盘式 摩擦试验在连续多场耦合的热弹性分析中热量 分配系数的预测模型。朱旭光等[10]在对铜基制 动闸片的摩擦磨损研究中发现，一定的制动速 度条件下，增大制动压力，摩擦系数先增大后 减小，磨损率逐步增加并趋于稳定。韩晓明等 [11]进行了摩擦速度对铜基摩擦材料摩擦磨损性 能的研究，结果表明，摩擦表面会由致密的第 三体覆盖，随速度的增加第三体的易流动性具 有润滑和平滑作用，降低了摩擦系数。
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高速列车制动材料高温摩擦磨损行为研究
孙洪雨 1，马元明 2，陈辉 2*，刘艳 2，吴影 2，岑升波 2，吴启超 2
（1.中车株州电力机车有限公司，湖南 株洲 412001； 2.西南交通大学 材料科学与工程学院，四川 成都 610031）
Hale Waihona Puke Baidu
摘要：高速列车制动盘制动时的高温摩擦磨损是导致制动盘失效的原因之一，针对高速列车制动材料，
列车制动闸片和制动盘是保证车辆运行安 制动只在动车车轴使用，而摩擦制动则在动车
全的重要制动部件[1]。目前动车采用的两种主 和拖车车轴上都有应用。制动闸片与制动盘材
要制动方式是摩擦制动和动力制动，其中动力 料之间的摩擦性能对列车制动起着关键性的作 ———————————————
收稿日期：2018－01－17 基金项目：国家自然科学基金（51474178、51505393） 作者简介：孙洪雨（1985－），男，黑龙江绥化人，本科，助理工程师，主要研究方向为构架焊接。*通讯作者：陈辉（1970－），男，四 川南充人，博士，教授，主要研究方向为高速铁路焊接及表面工程、高速重载铁路关键耐磨材料。