一种用于风电联轴器的摩擦衬片及其制备方法
技术领域
本发明属于摩擦片技术领域，具体的讲涉及一种用于风电联轴器的摩擦衬片及其制备方法。
背景技术
风电用联轴器用于联接齿轮箱高速轴与发电机主轴，适用于高速、重载条件下调整传动装置轴系扭转振动特性，补偿因振动、冲击引起的主、从动轴向、径向和角位移，吸收轴系因外部负载的波动而产生的额外能量，并不间断传递扭矩和运动。同时，该联轴器具有扭矩限制功能，当机组发生短路或过载时，联轴器上的扭矩超过了设定的扭矩，扭矩限制器便会产生滑移，当过载情形消失后自行恢复联结，从而有效防止了机械损坏和昂贵的停机损失。
摩擦片在力矩限制器中起到摩擦制动作用的关键部件，考虑风机工况条件及到维护难度，要求在长期连续运转的情况下免维修，由于风能发电机力矩限制器的制动过程属于高压力、低线速度的制动，这对制动材料的摩擦性能、机械强度特别是制动噪音都有很高的要求。 目前生产的风电用联轴器摩擦片，均存在结构强度低、制动噪音大，摩擦衬片不耐磨损等不良现象，因此尚无能达到标准要求的摩擦片。
发明内容
本发明的目的就是提供一种结构强度高、机械性能好且材料韧性大，制动噪音低、耐磨损、使用寿命长的新型处理方法及处理装置。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：
一种用于风电联轴器的摩擦衬片，其特征在于：包括以下重量份的组分：60至70份的电解铜粉，8至18份的粘合剂，7至20份的耐磨剂，10至34份的减摩剂；其中，所述粘合剂包括4至8份锡粉，2至5份的镍粉，2至5份的钴粉。
构成上述一种用于风电联轴器的摩擦衬片的附加技术特征还包括：
——所述耐磨剂包括2至10份的氧化铝，5至10份的还原铁粉；
——所述减摩剂包括1至6份的二硫化钼，9至28份的石墨；
——所述石墨包括5至13份的鳞片石墨，4至15份的颗粒石墨。
本发明还提供的一种用于制造上述风电联轴器摩擦衬片的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一，按照重量份比例，称取摩擦衬片的各种组分：包括60至70份的电解铜粉，4至8份锡粉，2至5份的镍粉，2至5份的钴粉，2至10份的氧化铝，5至10份的还原铁粉，1至6份的二硫化钼，5至13份的鳞片石墨，4至15份的颗粒石墨；
步骤二，将步骤一称取的组分投入V型混料机，搅拌3至4小时使其均匀混合；
步骤三，冷压成型，将步骤三混制好的原料加入到液压机的模腔内，加压15至20MPa之间，待成型后脱模得到毛坯；
步骤四，烧结固化，将步骤四制得的毛坯置于烧结炉中，通过分段加压升温方式对所述毛坯进行烧结固化。
构成上述一种摩擦衬片的制备方法的附加技术特征还包括：
——所述分段加压升温方式为，
①常压条件下，在90-100分钟内，炉内温度由室温升至400℃并恒温50-60分钟；
②常压条件下，在60-90分钟内，炉内温度由 400℃升至650-750℃；
③炉内压强在2至2.5MPa之间，在150分钟内，炉内温度由650-750℃升至900-950℃；
本发明还提供了一种用于风电联轴器的制动片，其特征在于：包括镀铜基板和设置其上的摩擦衬片；其中，所述摩擦衬片为上述摩擦衬片，所述镀铜基板的镀铜层厚度不低于20μm。
本发明所提供的一种用于风电联轴器的摩擦衬片及其制备方法同现有技术相比，具有以下优点：其一，由于该摩擦衬片的原料成分中含有包括按照重量份比例搭配的锡粉、镍粉和钴粉，三种组分构成粘合剂，以电解铜粉为基体材料构成的摩擦衬片，添加锡粉通过高温烧结生成锡青铜合金，提高了摩擦结构强度和机械性能，摩擦材料的耐磨性得到了显著的增强，同时，添加镍粉在增强衬片粘接强度的前提下具有催化反应的效果，尤其是，添加钴粉作为粘接剂在致密化烧结时具有更高的活性，可以加快热压烧结时扩散过程的进行，消耗的断裂功较高，使衬片获得更高的强度，混合料其他成分更加均匀，明显增加衬片的材料韧性，明显降低磨损率，实现了风电联轴器连续工作免检修；其二，由于该摩擦衬片中含有二硫化钼、鳞片石墨与颗粒石墨构成的减摩剂，其中，二硫化钼具有优良的导热性、热稳定性以及抗咬合性，特别适用于高负荷、高转速、温度突变及抗压耐磨设备工况，提高了摩擦片的润滑性能，同时，颗粒状人造石墨可降低材料致密程度，增加气孔率，起到吸音降噪作用；其三，该风电联轴器摩擦衬片的制备方法，通过称量混料、冷压成型、烧结固化等工序制造摩擦衬片，具有工序环节清晰，衔接紧密、操作简单等优点，尤其是采用分段加压升温方式进行烧结固化，确保了摩擦衬片具有结构强度高、机械性能好，耐磨损，使用寿命长的质量特性。
附图说明
图1为本发明一种用于风电联轴器的摩擦衬片的性能试验数据图。
具体实施方式
以下结合具体实施例，对本发明一种用于风电联轴器的摩擦衬片及其制备方法做进一步的解释：
实施一
步骤一，按照重量份比例，称取摩擦衬片的各种组分：电解铜粉60份，锡粉8份，鳞片石墨5份，人造石墨5份，氧化铝2份，钴粉2份，还原铁粉10份，镍粉2份，二硫化钼6份得到预混料；
步骤二，将步骤一称取的预混料投入V型混料机，搅拌3小时使其均匀混合，得到成品混合料；
步骤三，将预设的型号模具安装液压机上，将步骤二所得混合料投入模腔冷压成型，制得摩擦衬片毛坯，其中，设定工作压力16MPa，保压时间2秒；
步骤四，将步骤三制得的摩擦衬片毛坯置于烧结炉内，按下列方式进烧结固化：
常压条件下，在90分钟内，炉内温度由室温升至400℃并恒温60分钟；
常压条件下，在90分钟内，炉内温度由 400℃升至700℃；
炉内压强增至2.2MPa，在150分钟内，炉内温度由700℃升至950℃；
炉内压强增至4.3MPa，在30分钟内，炉内温度由950℃升至980℃并恒温180分钟；
炉内压强保持在4.3MPa，炉内温度由980℃降至室温后，打开烧结炉取出成品；
实施例二
步骤一，按照重量份比例，称取摩擦衬片的各种组分：电解铜粉60份，锡粉4份，鳞片石墨5份，人造石墨6份，氧化铝10份，钴粉5份，还原铁粉5份，镍粉4份，二硫化钼1份得到预混料；
步骤二，将步骤一称取的预混料投入V型混料机，搅拌4小时使其均匀混合，得到成品混合料；
步骤三，将预设的型号模具安装液压机上，将步骤二所得混合料投入模腔冷压成型，制得摩擦衬片毛坯，其中，设定工作压力18MPa，保压时间4秒；
步骤四，将步骤三制得的摩擦衬片毛坯置于烧结炉内，按下列方式进烧结固化：
常压条件下，在90分钟内，炉内温度由室温升至400℃并恒温60分钟；
常压条件下，在90分钟内，炉内温度由 400℃升至650℃；
炉内压强增至2.5MPa，在150分钟内，炉内温度由650℃升至900℃；
炉内压强增至4.7MPa，在60分钟内，炉内温度由900℃升至960℃并恒温180分钟；
炉内压强保持在4.7MPa，炉内温度由960℃降至室温后，打开烧结炉取出成品。
实施例三
步骤一，按照重量份比例，称取摩擦衬片的各种组分：电解铜粉70份，锡4份，鳞片石墨5份，人造石墨5份，氧化铝2份，钴粉5份，还原铁粉5份，镍粉2份，二硫化钼2份得到预混料；
步骤二，将步骤一称取的预混料投入V型混料机，搅拌4小时使其均匀混合，得到成品混合料；
步骤三，将预设的型号模具安装液压机上，将步骤二所得混合料投入模腔冷压成型，制得摩擦衬片毛坯，其中，设定工作压力20MPa，保压时间3秒；
步骤四，将步骤三制得的摩擦衬片毛坯置于烧结炉内，按下列方式进烧结固化：
常压条件下，在100分钟内，炉内温度由室温升至400℃并恒温50分钟；
常压条件下，在60分钟内，炉内温度由 400℃升至750℃；
炉内压强增至2MPa，在150分钟内，炉内温度由750℃升至900℃；
炉内压强增至4MPa，在60分钟内，炉内温度由900℃升至950℃并恒温180分钟；
炉内压强保持在4MPa，炉内温度由950℃降至室温后，打开烧结炉取出成品；
实施例四
步骤一，按照重量份比例，称取摩擦衬片的各种组分：电解铜粉60份，锡粉4份，鳞片石墨13份，人造石墨5份，氧化铝5份，钴粉2份，还原铁粉6份，镍粉2份，二硫化钼3份得到预混料；
步骤二，将步骤一称取的预混料投入V型混料机，搅拌3.5小时使其均匀混合，得到成品混合料；
步骤三，将预设的型号模具安装液压机上，将步骤二所得混合料投入模腔冷压成型，制得摩擦衬片毛坯，其中，设定工作压力15MPa，保压时间3秒；
步骤四，将步骤三制得的摩擦衬片毛坯置于烧结炉内，按下列方式进烧结固化：
常压条件下，在100分钟内，炉内温度由室温升至400℃并恒温50分钟；
常压条件下，在60分钟内，炉内温度由 400℃升至700℃；
炉内压强增至2.5MPa，在150分钟内，炉内温度由700℃升至900℃；
炉内压强增至4.8MPa，在60分钟内，炉内温度由900℃升至950℃并恒温180分钟；
炉内压强保持在4.8MPa，炉内温度由950℃降至室温后，打开烧结炉取出成品；
实施例五
步骤一，按照重量份比例，称取摩擦衬片的各种组分：电解铜粉60份，锡粉5份，鳞片石墨5份，人造石墨4份，氧化铝3份，钴粉6份，还原铁粉5份，镍粉7份，二硫化钼5份得到预混料；
步骤二，将步骤一称取的预混料投入V型混料机，搅拌3.8小时使其均匀混合，得到成品混合料；
步骤三，将预设的型号模具安装液压机上，将步骤二所得混合料投入模腔冷压成型，制得摩擦衬片毛坯，其中，设定工作压力17MPa，保压时间5秒；
步骤四，将步骤三制得的摩擦衬片毛坯置于烧结炉内，按下列方式进烧结固化：
常压条件下，在100分钟内，炉内温度由室温升至400℃并恒温50分钟；
常压条件下，在60分钟内，炉内温度由 400℃升至700℃；
炉内压强增至2MPa，在150分钟内，炉内温度由700℃升至920℃；
炉内压强增至4.2MPa，在60分钟内，炉内温度由920℃升至990℃并恒温180分钟；
炉内压强保持在4.2MPa，炉内温度由990℃降至室温后，打开烧结炉取出成品；
实施例六
步骤一，按照重量份比例，称取摩擦衬片的各种组分：电解铜粉60份，锡粉5份，鳞片石墨5份，人造石墨15份，氧化铝4份，钴粉3份，还原铁粉5份，镍粉2份，二硫化钼1份得到预混料；
步骤二，将步骤一称取的预混料投入V型混料机，搅拌4小时使其均匀混合，得到成品混合料；
步骤三，将预设的型号模具安装液压机上，将步骤二所得混合料投入模腔冷压成型，制得摩擦衬片毛坯，其中，设定工作压力19MPa，保压时间2秒；
步骤四，将步骤三制得的摩擦衬片毛坯置于烧结炉内，按下列方式进烧结固化：
常压条件下，在100分钟内，炉内温度由室温升至400℃并恒温60分钟；
常压条件下，在60分钟内，炉内温度由 400℃升至700℃；
炉内压强增至2.3MPa，在150分钟内，炉内温度由700℃升至950℃；
炉内压强增至4.6MPa，在60分钟内，炉内温度由950℃升至990℃并恒温200分钟；
炉内压强保持在4.6MPa，炉内温度由990℃降至室温后，打开烧结炉取出成品；
对实施例一至实施例六所得的成品摩擦衬片进行性能实验，其检测数据如图1所示。
本专利用于风电联轴器的摩擦衬片与镀铜基板装配成一体的制动片，其中，镀铜基板的镀铜层厚度不低于20μm，镀铜基板和摩擦衬片可以同时码放到烧结炉内进固化处理，烧结工艺同样采用上述分段加压升温方式。
