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火车运行制动时直接摩擦车轮使火车停车的制动零件就是闸瓦。用铸铁或其他材料制成的瓦状制动块，在制动时抱紧车轮踏面，通过摩擦使车轮停止转动。在这一过程中，制动装置要将巨大的动能转变为热能消散于大气之中。而这种制动效果的好坏，却主要取决于摩擦热能的消散能力。使用这种制动方式时，闸瓦摩擦面积小，大部分热负荷由车轮来承担。列车速度越高，制动时车轮的热负荷也越大。如用铸铁闸瓦，温度可使闸瓦熔化;即使采用较***的合成闸瓦，温度也会高达400~450℃。当车轮踏面温度增高到一定程度时，就会使踏面磨耗、裂纹或剥离，既影响使用寿命也影响行车安全。可见，传统的踏面闸瓦制动适应不了高速列车的需要。

闸瓦的制备

配方的优化

在选材的基础上，依据各种原材料的特性及其在高摩合成闸瓦中的作用，围绕高摩合成闸瓦的物理力学性能和制动摩擦磨损性能，开展黏合剂、石墨、钾长石、海泡石纤维、钢纤维等材料配比的研究，形成高摩合成闸瓦的配方;并通过反复实验对配方进行优化。

制备工艺

按照优化后的高摩合成闸瓦配方，经原料整备→配料→干燥→称量分类→混料→热压成型→后处理→成品等多道工序制备高摩合成闸瓦。为了确定热压成型时合适的压制压力和压制温度，需要通过实验分析压制压力和压制温度对高摩合成闸瓦物理力学性能的影响。

压制压力对高摩合成闸瓦物理力学性能的影响为了考察热压成型工序中压制压力对高摩合成闸瓦物理力学性能的影响，按照实验方案，在压制温度为160 、压制时间为40min以及后处理温度和时间分别为160和4h的条件下，对高摩合成闸瓦的物理力学性能进行测试。

压制压力分别取 28.0，16.8和5.6MPa得到的高摩合成闸瓦各项物理力学性能指标并没有发生明显的变化，这说明压制压力对高摩合成闸瓦的物理力学性能虽有一定影响，但影响不大。因此，在高摩合成闸瓦的制备过程中，在***高摩合成闸瓦用钢背上的梅花孔能够被摩擦材料完全充满的前提下，可以适当降低压制压力，以节约制造成本。

压制温度对高摩合成闸瓦物理性能的影响为了考察热压成型工序中压制温度对高摩合成闸瓦物理性能的影响，按照实验方案，在压制压力为16.8MPa、压制时间为40min以及后处理温度和时间分别为160和4h的条件下，分别取压制温度150，160和180 ，对高摩合成闸瓦的物理力学性能进行测试，。

压制温度对高摩合成闸瓦的物理力学性能有一定的影响。在压制温度为150和160 时对高摩合成闸瓦的物理力学性能影响较小，这是由于处理温度和时间分别为160和4h的条件下，黏合剂只发生了1次化学反应，所以压制温度为150和160时摩擦材料的固化效果一致;但当压制温度升高至180时，高摩合成闸瓦中的黏合剂又发生了第2次反应，摩擦材料的交联度进一步提高，致使高摩合成闸瓦的硬度增加、压缩强度增大、压缩模量增高，而韧性和冲击强度大幅降低，严重影响了高摩合成闸瓦的物理力学性能。

DSC分析

为了验证上述分析结果，采用差示扫描量热法DifferentialScanning CalorimetryDSC和DSC-2型差热扫描量热仪，测试黏合剂---丁腈橡胶改性酚醛树脂的热性能 (自然空气环境下，升温速度为10·min)。

这说明发生了2次化学反应过程。第1个固化峰是由酚醛树脂初期固化放热并同时伴有橡胶硫化放热引起的，此阶段主要是橡胶的硫化和由于酚醛树脂中羟基之间的缩水而生成二苄基醚，形成了交联的体型分子结构，其温度变化范围为134.2~168.9 热焓为-38.08Jg第2个固化峰是酚醛树脂发生了更加复杂的化学反应所导致，主要是二卞基醚进一步分解并释放出少量的甲醛，使得体型分子结构收缩，体系中的弱分子键断裂，形成了更加稳定的亚甲基结构，此阶段的温度变化范围为171.3~238.9热焓为-18.26J·g，这进一步说明在180的高温阶段存在化学反应，柔性的弱键断裂重新交联，使得材料的韧性降低，致使高摩合成闸瓦的冲击强度降低、模量增高和压缩强度增加。

压制压力和压制温度的确定

根据上述压制压力和压制温度对高摩合成闸瓦物理力学性能影响的分析，以及***高摩合成闸瓦用钢背上的梅花孔能够被摩擦材料完全充满的要求，经反复实验，在后处理温度和时间分别为160和4h的条件下。

闸瓦的性能分析

为了对研制出的高摩合成闸瓦的性能进行分析，并与原装高摩合成闸瓦的性能进行比较，按照《塑料压缩性能试验方法》 (GB/T1041-1992)、《硬质塑料简支梁冲击试验方法》 (GB/T1043-1993)和《塑料洛氏硬度试验方法》 (GB/T9342-1988)，利 用 冲 击 试 验 机(型 号:XCT3923)、洛氏硬度计(型号:XHR-150)、电子***试验机(型号:CSS-1110C)、单盘电光分析天平 (型号:TG279c)和1 3制动动力试验台，对研制出的高摩合成闸瓦和原装高摩合成闸瓦的物理力学性能及1 3制动摩擦磨损性能进行测所研制高摩合成闸瓦的各项物理力学性能指标均符合进口机车的技术标准，尤其是其压缩模量和洛氏硬度分别达到了460MPa和68HHR，达到了原装高摩合成闸瓦的性能，具有不易掉块和不易对车轮造成热损伤的特点，显示了优异的使用性能。

按照制动初速度由高到低、再由低到高的测试程序，对原装高摩合成闸瓦和研制的高摩合成闸瓦进行1 3制动摩擦磨损性能测试。测试中模拟的轴重为33t，制动压力为2kN。由表6可以看出，研制的高摩合成闸瓦的磨耗量虽略高于原装高摩合成闸瓦，但其摩擦系数与原装高摩合成闸瓦一样比较稳定，在测试的制动初速度范围内摩擦系数稳定在0.31~0.37之间。能够满足高摩擦合成闸瓦的技术要求。

为了进一步考察所研制高摩合成闸瓦的制动摩擦磨损性能，结合和谐型大功率内燃机车的实际运用条件，又在1 1制动动力试验台上进行了型式测试。测试中模拟的轴重为25.2t，制动压力为3.53kN;测试得到不同制动初速度下重车的制动距离、磨耗量和车轮踏面温度等数据。

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