中國殺出一匹黑馬，搶占高鐵剎車片50%市場(chǎng)，打破壟斷！

原標(biāo)題：中國殺出一匹黑馬，搶占高鐵剎車片50%市場(chǎng)，打破壟斷！

中國高鐵開出了中國速度，再一次讓全世界刮目相看。速度是提升了，但是大家知道高鐵速度提升一倍，制動(dòng)功率要提升幾倍嗎？——八倍！列車速度提高一倍，制動(dòng)功率則需要增加8倍。

1、高鐵剎車片市場(chǎng)

高速列車制動(dòng)力主要有電制動(dòng)力和摩擦力，而摩擦制動(dòng)力是列車安全停車的最后保障。摩擦制動(dòng)力依靠制動(dòng)系統(tǒng)中的制動(dòng)盤和剎車片之間的摩擦來實(shí)現(xiàn)，而制動(dòng)系統(tǒng)中剎車片性能的好壞對(duì)列車制動(dòng)效果有著非常大的影響。國內(nèi)外剎車片材料的發(fā)展主要經(jīng)歷了金屬材料、合金材料和粉末冶金材料等。

國際上只有德國、法國和日本等少數(shù)幾個(gè)國家能夠生產(chǎn)高速列車制動(dòng)閘片，其中德國克諾爾公司壟斷全球80%以上高鐵剎車片的市場(chǎng)。我國高鐵列車自開通以來，制動(dòng)系統(tǒng)的剎車片長期依靠進(jìn)口。進(jìn)口剎車片普遍存在價(jià)格高、供貨周期長、備品備件供應(yīng)不及時(shí)和售后服務(wù)差等問題。高鐵剎車片在2012年前處于技術(shù)保護(hù)期，一直全部引進(jìn)國外產(chǎn)品，近幾年國內(nèi)以天宜上佳和浦然為代表的民營企業(yè)逐步進(jìn)入高鐵剎車片領(lǐng)域，其中天宜上佳在2013年9月拿到動(dòng)車組7個(gè)車型5種型號(hào)剎車片CRCC鐵路產(chǎn)品認(rèn)證證書，浦然在2014年拿到CRCC認(rèn)證證書。2015年，博深工具已完成了高速列車剎車閘片1：1 制動(dòng)摩擦磨耗性能試驗(yàn)。

高鐵剎車片屬于耗材，一列動(dòng)車組一年需更換剎車片3-4次，2015年市場(chǎng)容量將達(dá)到約75億元。高鐵剎車片在2012年前處于技術(shù)保護(hù)期，一直全部引進(jìn)國外產(chǎn)品，存在很大的進(jìn)口替代空間。

2、剎車片國產(chǎn)化降低成本75%

“我們有扎實(shí)的基礎(chǔ)?！睆堼堈f，博深搞粉末冶金已有20多年歷史，專業(yè)人才多，技術(shù)實(shí)力強(qiáng)。

“我們還有一個(gè)優(yōu)勢(shì)，就是攻下了若干技術(shù)難關(guān)，包括確保制動(dòng)距離、合適的摩擦系數(shù)、如何耐超高溫等一系列難題?！辈┥罟ぞ呖傮w研發(fā)負(fù)責(zé)人劉英凱說，特別是在摩擦體的研發(fā)上，聚合了無數(shù)技術(shù)難點(diǎn)，用盡心血。

“這是市場(chǎng)需求，更是民族尊嚴(yán)，也是我們下最大功夫攻克難關(guān)的根源?！辈┥罟ぞ叨麻L陳懷榮說，國外企業(yè)的高鐵剎車片非常厲害，以前中國企業(yè)根本插不上手，這里面較量的就是核心技術(shù)。沒核心技術(shù)，只能長期買人家的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，受制于人。

因?yàn)椴徽J(rèn)輸、不怕輸、敢碰硬，也相信能拿得下，博深工具下足血本，先后投入35位高級(jí)科研人員、拿出4000多萬元資金，并且陸續(xù)拿到十幾項(xiàng)國家發(fā)明專利。

如今，由于博深等中國企業(yè)高鐵剎車片的介入，國外產(chǎn)品價(jià)格被迫降價(jià)，已從每片2.8萬元人民幣降到6000元人民幣。

3、剎車片七百多攝氏度高溫不熔化

正常情況下，高鐵動(dòng)車是采用電制動(dòng)和空氣制動(dòng)兩種方式聯(lián)合作用，當(dāng)電制動(dòng)失效時(shí)采用純空氣制動(dòng)。純空氣制動(dòng)就是靠制動(dòng)盤和剎車片產(chǎn)生制動(dòng)力，所用剎車片有三種材質(zhì)：一種是鑄鐵材質(zhì)，適用于時(shí)速在160公里以下的列車；一種是有機(jī)合成材質(zhì)，適用于時(shí)速在250公里以下的列車；第三種是粉末冶金材質(zhì)，適用于時(shí)速在300公里以上的動(dòng)車。

博深軌道交通總經(jīng)理張龍說，當(dāng)列車時(shí)速達(dá)每小時(shí)350公里時(shí)，如果前方遇突發(fā)事故需緊急制動(dòng)，那么輪轂盤面和剎車片的溫度會(huì)在瞬間達(dá)七百攝氏度以上，但博深工具研發(fā)的剎車片不熔化、不變形、不掉塊，摩擦性不漂移，綜合性能可靠。

記者端起一個(gè)約重十幾斤的剎車閘片查看，發(fā)現(xiàn)鋼背上共有18個(gè)摩擦體。張龍說，這是粉末冶金材質(zhì)，也是公司的核心產(chǎn)品。

其剎車的原理是：鋼背與搖桿、搖桿與摩擦體通過球面定位、傳力，摩擦體基體背部的帶槽柱體穿過搖桿和鋼背配合孔，通過緩沖彈簧連成一個(gè)整體，在制動(dòng)時(shí)對(duì)輪轂盤面產(chǎn)生強(qiáng)大摩擦力，最終致使其停轉(zhuǎn)。

“制動(dòng)裝置是確保高鐵安全運(yùn)行的核心技術(shù)和關(guān)鍵零部件?！睆堼堈f，制動(dòng)裝置由制動(dòng)器、制動(dòng)閘片和制動(dòng)盤等組成，其中的制動(dòng)閘片要定期更換，卻長期被國外企業(yè)壟斷。

4、新型剎車片材料

1、復(fù)合型剎車片

為了滿足未來高速鐵路的制動(dòng)技術(shù)要求，國內(nèi)外科研工作者都在努力研制開發(fā)高性能剎車片材料，以滿足市場(chǎng)要求。其中C/C復(fù)合材料是近幾年開發(fā)出來的新型制動(dòng)材料，是一種C纖維增強(qiáng)、以C為基體的新型結(jié)構(gòu)材料，它具有質(zhì)量輕、模量高、比強(qiáng)度大、熱膨脹系數(shù)低、耐高溫、耐熱沖擊、耐腐蝕、吸震性好等一系列的優(yōu)良性能，C/C復(fù)合材料的這些獨(dú)特性能使之能同時(shí)完成剎車副的三項(xiàng)功能，即提高摩擦、傳遞機(jī)械載荷、吸收動(dòng)能。

從碳纖維增強(qiáng)體的結(jié)構(gòu)來看，其可以分為三種，第一種為單層氈，其由于短纖維未能形成完整的纖維增強(qiáng)體，導(dǎo)致材料力學(xué)性能低，所以該種結(jié)構(gòu)所制，備的剎車片主要用于早期的實(shí)驗(yàn)機(jī)型；第二種為整體氈，其碳布層結(jié)構(gòu)所制的材料因其層剪切強(qiáng)度低，垂直導(dǎo)熱率低等因素的影響，其應(yīng)用的剎車片也是早期機(jī)型；第三種結(jié)構(gòu)為針刺氈結(jié)構(gòu)，非常合適CVD工藝增密，并且所制的材料具有良好的力學(xué)、熱學(xué)和摩擦磨損性能，已經(jīng)成為目前C/C復(fù)合材料增強(qiáng)體的基本結(jié)構(gòu)，并取得不斷改進(jìn)。

C/C復(fù)合材料制動(dòng)剎車片由于成本高，主要用于飛機(jī)制動(dòng)器，但是隨著近年來高速鐵路的發(fā)展，國內(nèi)外科技工作者開始研制開發(fā)用于高速鐵路的C/C復(fù)合材料制動(dòng)剎車片。德國KnoorBremse公司研制的一種碳纖維復(fù)合材料制動(dòng)器，實(shí)驗(yàn)證明，該制動(dòng)器在時(shí)速高達(dá)250km/h下質(zhì)量尚好。在該公司試驗(yàn)臺(tái)以250km/h試驗(yàn)時(shí)，其吸收的制動(dòng)能高達(dá)100MJ。法國碳工業(yè)公司制造的碳纖維復(fù)合材料的比熱容是鋼的2倍，線脹系數(shù)和彈性模量都比較小，具有優(yōu)異的耐高溫性能。它能在1000℃的高溫下工作，件重僅為鋼的1/4，目前已經(jīng)在TGV-A上得到應(yīng)用。日本新干線270km/h電動(dòng)車制動(dòng)系統(tǒng)也采用了碳纖維增強(qiáng)材料。由此可見，碳纖維復(fù)合材料是一種國際上重點(diǎn)開發(fā)的剎車片材料，我國在C/C復(fù)合材料制動(dòng)剎車片的研發(fā)上也已經(jīng)起步。

2、合成剎車片

合成摩擦材料是將金屬粉末、酚醛樹脂和摩擦調(diào)節(jié)劑等經(jīng)充分混煉后加熱壓制而成，它將材料與制品工序合二為一。所用摩擦調(diào)節(jié)劑，一般是采用腰果殼油制成的顆粒。按形狀與制動(dòng)方式的不同，又分為合成剎車片和合成閘片。合成剎車片與閘片的配方與工藝相同，改變其配比工藝，可獲得不同的摩擦系數(shù)。我國目前研制的合成剎車片分低摩擦系數(shù)合成剎車片和高摩擦系數(shù)合成剎車片。

合成摩擦材料具有如下明顯的特色：可通過改變材質(zhì)配方和工藝在一定范圍內(nèi)可調(diào)整其物理機(jī)械性能，耐磨性好，使用壽命可達(dá)鑄鐵剎車片/閘片的四倍以上，制動(dòng)時(shí)無火花，重量輕，高速區(qū)摩擦系數(shù)大且不隨列車速度的改變而變化。合成摩擦材料也存在如下幾個(gè)不足之處：一是導(dǎo)熱性差，制動(dòng)量熱量難以散發(fā)，因而車輪產(chǎn)生溫升，甚至導(dǎo)致熱裂。其次是在濕潤狀態(tài)下，摩擦系數(shù)大為下降，受天氣影響大，在雨雪天氣制動(dòng)能力下降。此外，這類剎車片與車輪踏面反復(fù)磨合后，使二者間的粘性降低；有機(jī)合成摩擦材料的使用溫度一般不能超過250℃。當(dāng)制動(dòng)處溫度達(dá)250℃時(shí)，其磨損率急劇增加。溫度較高時(shí)，由于其組分的改變，摩擦系數(shù)也將改變。有機(jī)合成摩擦材料推薦使用在時(shí)速160～200km的列車上。

3、高磨合成剎車片

高摩合成剎車片研究工作開展最早的有英國、美國和前蘇聯(lián)。1907年，英國飛洛多公司用棉毛混紡條層壓成剎車片，并用于倫敦地鐵。以后逐漸改進(jìn)，至50年代己改用以石棉等為增強(qiáng)材料和酚醛樹脂為黏合劑的合成剎車片。美國早在1924年就開始研制以層壓木為非金屬摩擦材料，并應(yīng)用于鐵路車輛制動(dòng)。1954年以后，“Cobra” 牌號(hào)合成剎車片作為商品形式在鐵路上大量使用，其主要成分為合成橡膠、石棉等，摩擦系數(shù)在每小時(shí)140公里速度時(shí)為0.26，耐磨性為鑄鐵剎車片的5倍。蘇聯(lián)在合成剎車片的研究上開始也很早，在地下鐵道中早就使用層壓木的塑料剎車片。不過新的合成剎車片的材質(zhì)研究是從1956年開始。曾用三種類型的黏合劑，分別為酚醛樹脂、合成橡膠、酚醛樹脂和合成橡膠混合物。試驗(yàn)結(jié)果表明：采用合成橡膠為黏合劑的高摩合成剎車片的制動(dòng)性能優(yōu)異。已廣泛應(yīng)用于快速旅客列車上。

來源：機(jī)械前線、石家莊日?qǐng)?bào)、軌道世界、九通股份

編輯：IPRdaily 趙珍  /   校對(duì)：IPRdaily   縱橫君

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本文來自機(jī)械前線、石家莊日?qǐng)?bào)、軌道世界、九通股份并經(jīng)IPRdaily.cn中文網(wǎng)編輯。轉(zhuǎn)載此文章須經(jīng)權(quán)利人同意，并附上出處與作者信息。文章不代表IPRdaily.cn立場(chǎng)，如若轉(zhuǎn)載，請(qǐng)注明出處：“http://jupyterflow.com/”