中國殺出一匹黑馬，搶占高鐵剎車片50%市場，打破壟斷！

原標題：中國殺出一匹黑馬，搶占高鐵剎車片50%市場，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，制動功率要提升幾倍嗎？——八倍！列車速度提高一倍，制動功率則需要增加8倍。

1、高鐵剎車片市場

高速列車制動力主要有電制動力和摩擦力，而摩擦制動力是列車安全停車的最后保障。摩擦制動力依靠制動系統(tǒng)中的制動盤和剎車片之間的摩擦來實現(xiàn)，而制動系統(tǒng)中剎車片性能的好壞對列車制動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)幾個國家能夠生產(chǎn)高速列車制動閘片，其中德國克諾爾公司壟斷全球80%以上高鐵剎車片的市場。我國高鐵列車自開通以來，制動系統(tǒng)的剎車片長期依靠進口。進口剎車片普遍存在價格高、供貨周期長、備品備件供應(yīng)不及時和售后服務(wù)差等問題。高鐵剎車片在2012年前處于技術(shù)保護期，一直全部引進國外產(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)逐步進入高鐵剎車片領(lǐng)域，其中天宜上佳在2013年9月拿到動車組7個車型5種型號剎車片CRCC鐵路產(chǎn)品認證證書，浦然在2014年拿到CRCC認證證書。2015年，博深工具已完成了高速列車剎車閘片1：1 制動摩擦磨耗性能試驗。

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

2、剎車片國產(chǎn)化降低成本75%

“我們有扎實的基礎(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)實力強。

“我們還有一個優(yōu)勢，就是攻下了若干技術(shù)難關(guān)，包括確保制動距離、合適的摩擦系數(shù)、如何耐超高溫等一系列難題。”博深工具總體研發(fā)負責人劉英凱說，特別是在摩擦體的研發(fā)上，聚合了無數(shù)技術(shù)難點，用盡心血。

“這是市場需求，更是民族尊嚴，也是我們下最大功夫攻克難關(guān)的根源。”博深工具董事長陳懷榮說，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產(chǎn)權(quán)，受制于人。

因為不認輸、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位高級科研人員、拿出4000多萬元資金，并且陸續(xù)拿到十幾項國家發(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)品價格被迫降價，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，高鐵動車是采用電制動和空氣制動兩種方式聯(lián)合作用，當電制動失效時采用純空氣制動。純空氣制動就是靠制動盤和剎車片產(chǎn)生制動力，所用剎車片有三種材質(zhì)：一種是鑄鐵材質(zhì)，適用于時速在160公里以下的列車；一種是有機合成材質(zhì)，適用于時速在250公里以下的列車；第三種是粉末冶金材質(zhì)，適用于時速在300公里以上的動車。

博深軌道交通總經(jīng)理張龍說，當列車時速達每小時350公里時，如果前方遇突發(fā)事故需緊急制動，那么輪轂盤面和剎車片的溫度會在瞬間達七百攝氏度以上，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。

記者端起一個約重十幾斤的剎車閘片查看，發(fā)現(xiàn)鋼背上共有18個摩擦體。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整體，在制動時對輪轂盤面產(chǎn)生強大摩擦力，最終致使其停轉(zhuǎn)。

“制動裝置是確保高鐵安全運行的核心技術(shù)和關(guān)鍵零部件。”張龍說，制動裝置由制動器、制動閘片和制動盤等組成，其中的制動閘片要定期更換，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)出來的新型制動材料，是一種C纖維增強、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)合材料的這些獨特性能使之能同時完成剎車副的三項功能，即提高摩擦、傳遞機械載荷、吸收動能。

從碳纖維增強體的結(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驗機型；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)合材料增強體的基本結(jié)構(gòu)，并取得不斷改進。

C/C復(fù)合材料制動剎車片由于成本高，主要用于飛機制動器，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)合材料制動剎車片。德國KnoorBremse公司研制的一種碳纖維復(fù)合材料制動器，實驗證明，該制動器在時速高達250km/h下質(zhì)量尚好。在該公司試驗臺以250km/h試驗時，其吸收的制動能高達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電動車制動系統(tǒng)也采用了碳纖維增強材料。由此可見，碳纖維復(fù)合材料是一種國際上重點開發(fā)的剎車片材料，我國在C/C復(fù)合材料制動剎車片的研發(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)整其物理機械性能，耐磨性好，使用壽命可達鑄鐵剎車片/閘片的四倍以上，制動時無火花，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不足之處：一是導(dǎo)熱性差，制動量熱量難以散發(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；有機合成摩擦材料的使用溫度一般不能超過250℃。當制動處溫度達250℃時，其磨損率急劇增加。溫度較高時，由于其組分的改變，摩擦系數(shù)也將改變。有機合成摩擦材料推薦使用在時速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，至50年代己改用以石棉等為增強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。1954年以后，“Cobra” 牌號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140公里速度時為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性能優(yōu)異。已廣泛應(yīng)用于快速旅客列車上。

來源：機械前線、石家莊日報、軌道世界、九通股份

編輯：IPRdaily 趙珍  /   校對：IPRdaily   縱橫君

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