鐵路橋梁球形支座用改性超高分子量聚乙烯等壓燒結法及其結構的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于鐵路橋梁球形支座技術領域，涉及鐵路橋梁球形支座的燒結支座板中的碳纖增強超高分子量聚乙烯(CFWPE)的等壓燒結技術，具體地說是一種鐵路橋梁球形支座用改性超高分子量聚乙烯等壓燒結法以及結構。
【背景技術】
[0002]現有的鐵路橋梁球形支座中摩擦副是由不銹鋼板與改性聚四氟乙烯或高分子量聚乙烯組成。改性聚四氟乙烯或改性高分子量聚乙烯與鐵路橋梁球形支座中的底座相連接，改性聚四氟乙烯或改性高分子量聚乙烯與鐵路橋梁球形支座中的下支座連接方式有:螺栓緊固；常溫下用粘結劑粘結。由于鐵路橋梁球形支座的承載力較大，作用在橋梁活動支座摩擦副上的壓強也較大，約在20-45兆帕之間。較大的壓強使粘結劑或螺釘容易變形。
[0003]由于鐵路橋梁球形支座的使用壽命長，通常是10年到60年。較長的時間使粘結劑容易變性失效。由于鐵路橋梁球形支座受的往復沖擊較大，沖擊加速度達0.1G，造成橋梁活動支座中的改性聚四氟乙烯或改性高分子量聚乙烯與底座的連接粘結失效，螺栓經常松動。改性聚四氟乙烯或改性高分子量聚乙烯從底座中脫落時有發生。這些缺陷會嚴重影響尚鐵的運彳丁安全，有待解決。
【發明內容】
[0004]本發明為解決現有問題，旨在提供一種鐵路橋梁球形支座用改性高分子量聚乙烯等壓燒結方法、燒結劑以及結構。
[0005]本發明的技術方案包括一種鐵路橋梁球形支座用改性超高分子量聚乙烯等壓燒結法，包含如下步驟:
步驟一，將燒結劑加熱熔化;將碳纖增強超高分子量聚乙烯(CFWPE)表面加熱熔化或運用熱態的燒結劑使其被動加熱而熔化，然后將上述兩種熔融體互相貼合；
步驟二，對基板表面加熱或使其被熔融狀態的燒結劑加熱，然后與燒結劑粘合；
步驟三，冷卻、固化并形成依次為基板、燒結劑、CFWPE層的復合層結構。
[0006]作為優選，步驟二中，先將基板加工成所要求的形狀，對基板表面進行粗糙處理，清洗處理過的基板表面使其形成新鮮的基體面;然后在燒結劑的表面鋪涂CFWPE。
[0007]其中，所鋪涂的燒結劑為過熱的熔融狀態，對CFWPE進行加壓，固定形狀，同時冷卻使燒結劑冷卻固化，最終得到粘結復合的成品。
[0008]其中，所鋪涂的燒結劑為常溫狀態，對基板要涂覆的基板表面進行加熱，等待燒結劑溶化后再對CFWPE進行加壓，固定形狀，同時冷卻使燒結劑固化，最終得到燒結復合的成品O
[0009]其中，對基板要涂覆的基板表面進行加熱的方式為熱輻射或者電磁感應，基板的表面溫度加熱至80_250°C，加熱厚度0.5-20mm。
[0010]作為優選，步驟三中，在CFWPE的塊體加上0.0I _3MPa的壓力，保持壓力不變，凝固燒結劑;待基板的表面溫度低于60°C后，撤去加在CFWPE上的壓力，即完成整個不同材料的復合。
[0011]作為優選，所用的CFWPE包括:分子量大于600萬的聚乙烯分子含量50-98%;小于600萬分子量的聚乙烯含量5-30%;添加劑:石墨烯和/或石墨和/或金屬粉和/或陶瓷粉和/或碳纖維和/或陶瓷纖維和/或有機纖維，含量2-30%。
[0012]作為優選，燒結劑包括:乙烯-馬來酸酐含量30-60%，乙二胺5-15%，二甲酸二丁酯5-15%，余量為松香和其他添加劑。
[0013]其中，改性超高分子量聚乙烯(CFWPE)或超高分子量聚乙烯或聚乙烯為板狀或顆粒狀或者粉末狀。
[0014]本發明還提供一種鐵路橋梁球形支座摩擦副的結構，依次為基板、燒結劑、滑板。
[0015]其中，基板和燒結劑貼合的一面為平面或凹球面或凸球面或異形表面。
[0016]其中，基板上設有溝槽和/或嶺脊。
[0017]其中，基板的材質為鐵、不銹鋼、鐵合金、鋁合金、鎂合金、復合材料中的一種。
[0018]其中，滑板材質為改性超高分子量聚乙烯(CFWPE)、超高分子量聚乙烯、聚乙烯中的一種。
[0019]相對于現有技術，本發明創造性地將燒結方法運用于高鐵的支座行業，依本發明的方法而制成CFWPE與基板的摩擦副機構的連接非常牢固、粘結強度大；耐氣候變化能力強，長時間使用不會出現脫膠現象，起到了意想不到的優勢效果。
【附圖說明】
[°02°]圖1為發明一個實施例的結構不意圖；
圖2為發明一個實施例的結構示意圖。
[0021]其中，I為滑板，2為燒結劑，3為基板。
【具體實施方式】
[0022]實施例(一)
參見圖1，本實施例為生產鐵路橋梁球形支座的摩擦副結構，產品的結構包括依次為基板、燒結劑、碳纖增強超高分子量聚乙烯(CFWPE)。其中，基板為圓弧形，材料為不銹鋼。
[0023]其中作為優選，基板和的燒結劑貼合的一面設為平面或凹球面或凸球面或異形表面，也可以在基板上設溝槽和/或嶺脊。這樣的設置可以增加兩種材料的結合面積，同時形成鑲嵌結構，增加兩種材料的結合能力
加工此種結構，首先運用含有如下配方的燒結劑:
乙烯-馬來酸酐含量35%，乙二胺23%，二甲酸二丁酯12%，聚乙烯20%，余量為松香和乙酰丙酮一共10%。
[0024]本實施例所用的CFWPE包括:分子量大于600萬的聚乙烯分子含量72%;小于600萬分子量的聚乙烯含量23%;添加劑:石墨烯和/或石墨和/或金屬粉和/或陶瓷粉和/或碳纖維和/或陶瓷纖維和/或有機纖維，含量5%。
[0025]在配置燒結劑完成之后，實施包含如下步驟的加工方法: 步驟一，將燒結劑加熱熔化;將碳纖增強超高分子量聚乙烯(CFWPE)表面加熱熔化或運用熱態的燒結劑使其被動加熱而熔化，然后將上述兩種熔融體互相貼合；
步驟二，先將基板加工成所要求的形狀，對基板表面進行粗糙處理，清洗處理過的基板表面使其形成新鮮的基體面;然后在CFWPE的表面鋪涂燒結劑。
[0026]對基板表面加熱或使其被熔融狀態的燒結劑加熱，然后與燒結劑粘合；
所鋪涂的燒結劑為粉末狀態，對基板要涂覆的基板表面進行加熱到180°C，持續15S，等待燒結劑溶化后再對CFWPE進行加壓，壓力0.3MPa，持續50S，以固定形狀，同時冷卻，冷卻到60攝氏度以下，壓力回復至0，使燒結劑固化，最終得到燒結復合的成品。
[0027]步驟三，冷卻、固化并形成依次為基板、燒結劑、CFWPE的復合層結構。
[0028]在CFWPE的塊體加上0.3MPa的壓力，保持壓力不變，凝固燒結劑;待基板的表面溫度低于60°C后，撤去加在CFWPE上的壓力，即完成整個不同材料的復合。
[0029]最終得到了本實施例的產品，經過相關實驗，將連接強度提高三倍以上，優勢明顯。
[0030]實施例(二)
參見圖2，本實施例為生產鐵路橋梁球形支座的摩擦副結構，產品的結構包括依次為基板、燒結劑、碳纖增強超高分子量聚乙烯(CFffPE)。其中，基板的上表面為平面，材料為鋁材。
[0031]其中作為優選，基板和的燒結劑貼合的一面設為平面或凹球面或凸球面或異形表面，也可以在基板上設溝槽和/或嶺脊。這樣的設置可以增加兩種材料的結合面積，同時形成鑲嵌結構，增加兩種材料的結合能力
加工此種結構，首先運用含有如下配方的燒結劑:
乙烯-馬來酸酐含量40%，乙二胺20%，二甲酸二丁酯12%，聚乙烯18%，余量為松香和乙酰丙酮一共10%
本實施例所用的CFWPE包括:分子量大于600萬的聚乙烯分子含量50%;小于600萬分子量的聚乙烯含量30%;添加劑:石墨烯和/或石墨和/或金屬粉和/或陶瓷粉和/或碳纖維和/或陶瓷纖維和/或有機纖維，含量20%。
[0032]在配置燒結劑完成之后，實施包含如下步驟的加工方法:
步驟一，將燒結劑加熱熔化;將碳纖增強超高分子量聚乙烯(CFWPE)表面加熱熔化或運用熱態的燒結劑使其被動加熱而熔化，然后將上述兩種熔融體互相貼合；
步驟二，先將基板加工成所要求的形狀，對基板表面進行粗糙處理，清洗處理過的基板表面使其形成新鮮的基體面;然后在CFWPE的表面鋪涂燒結劑。
[0033]對基板表面加熱或使其被熔融狀態的燒結劑加熱，然后與燒結劑粘合；
所鋪涂的燒結劑為顆粒狀態，對基板要涂覆的基板表面進行加熱到220°C，持續10S，等待燒結劑溶化后再對CFWPE進行加壓，壓力0.3MPa，持續35S，以固定形狀，同時冷卻，冷卻到60攝氏度以下，壓力回復至0，使燒結劑固化，最終得到燒結復合的成品。
[0034]步驟三，冷卻、固化并形成依次為基板、燒結劑、CFWPE的復合層結構。
[0035]在CFWPE的塊體加上0.3MPa的壓力，保持壓力不變，凝固燒結劑;待基板的表面溫度低于60°