国外弹簧加压式电磁安全制动器的发展现状

　　2.1 电磁铁
　　电磁铁由外壳、线圈和绝缘填充材料组成。设计时需要选择合适的外壳磁钢材料、漆包线及绝缘填充材料。
　　为了提高导磁性能和减少剩磁影响，电磁铁外壳多选用导磁性能和加工性能较好、矫顽力较小的低碳钢软磁材料，国内普遍使用10 钢、20 钢。德国通常采用自动化流水线加工制动器外壳、法兰、衔铁等零件。因此，通常使用适于自动化切削加工的11SMn30 圆钢来加工电磁铁的外壳。我们采用国产的Y15 易切削钢来替代德国11SMn30 钢，取得了很好的效果。
　　国内多采用镀锌技术对电磁铁外壳进行表面防腐处理，德国普遍采用的是热喷锌的喷涂技术。热喷涂技术由于在热喷锌后又用涂料进行封闭处理，形成了锌层与涂料的复合涂层, 大大增强了钢表面的耐腐蚀性能。国际知名的重防腐长效涂料有德国HEMPEL 老人牌、International 国际牌等。
　　采用不同厚度的环氧富锌底漆、厚浆环氧中间漆和聚氨酯面漆组合方案，可以耐受大气腐蚀等级为C4、C5 － M 的海上恶劣环境，防腐寿命可达H 级（高级15-20 年）[13]。
　　线圈的绕制和绝缘填充材料的浇注制造工艺在国内已经非常成熟。德国通常选择绝缘等级B 级（130℃）的聚酯漆包圆铜线，可达到较高的绝缘耐热性能；对于冶金、军工等需要绝缘耐热等级高的行业，可选用F 级（155℃）的改性聚酯漆包线或H 级（180℃）的聚酯亚胺漆包线等；选用耐高温绝缘等级H 级的环氧树脂作为绝缘填充材料。
　　国际知名的漆包线厂家有德国的Synflex Elektro、美国的Essex 等，环氧树脂厂家有英国的ALTANA 等。
　　2.2 衔铁/对偶摩擦盘或法兰
　　衔铁和对偶摩擦盘或法兰是与制动摩擦盘两面产生摩擦的摩擦副中的另一个对偶零件，需要有较高耐热、耐磨、耐腐蚀、耐疲劳的硬质摩擦表面。德国通常选用11SMn30圆钢、C15 圆钢等导磁材料来加工衔铁、对偶摩擦盘或法兰。对于中小力矩的制动器，德国通常要对衔铁和对偶摩擦盘进行氮化等表面硬化处理；对于较大力矩的制动器，通常要对衔铁和对偶法兰镀锌或镀镍处理。C15 钢是表面经过渗氮硬化处理的优质碳素结构钢，可用国产的15 钢、15Mn 钢渗碳处理来代替，效果要远好于国内有些厂家为降低成本使用的HT250、Q345 等铸铁材料表面镀锌处理。
　　对防腐性能要求高的行业，衔铁和对偶法兰通常要镀镍或镀硬铬，需要注意的是不能将镀铜作为中间镀层，会影响电磁制动器的磁场而降低制动力矩。
　　2.3 弹簧
　　安全制动器上使用的弹簧是螺旋型压缩弹簧，是电磁安全制动器中最关键的一个零件。弹簧钢材料应具有优良的综合性能，即较高的力学性能( 弹性极限、强度极限、屈强比)、抗弹性减退性能、疲劳性能、淬透性、物理化学性能( 耐热、耐低温、抗氧化、耐腐蚀等)，以保证制动器有可靠的制动力和长效稳定的工作寿命。国内最常用60Si2MnA、50CrVA 等合金弹簧钢来制造重要螺旋弹簧，并做镀锌或发黑处理；对于高温、低温和腐蚀性环境，可使用不锈钢、铬镍铁合金等特殊材料的弹簧。目前，国产弹簧钢的工艺水平及质量控制不稳定，强度水平难以满足现代工业发展的要求。弹簧钢未来的发展方向是具有超高强度、超高疲劳强度和耐腐蚀疲劳性能、优良的抗弹减性能和良好的经济性[14]。德国Thyssen Krupp、法国Allevard 等国际知名弹簧公司已在中国建厂。
　　2.4 轴套-摩擦盘系统
　　电磁制动器中通常使用分体结构的转子系统，即金属材料的轴套（内盘）与摩擦材料的制动摩擦盘（外盘）组成的系统。制动摩擦盘是电磁安全制动器中最关键的一个部件，必须具有较大的摩擦接触面积、良好的耐磨性和热稳定性、较低的硬度、良好的机械性能和物理性能。目前国内使用最多的是钢纤维增强的半金属有机摩擦片，但同时存在易锈蚀、噪声大、寿命短等问题。国外在制动器中广泛采用无石棉的矿物复合有机摩擦材料和在高温下模压成型的加工工艺[15]。为提高机械强度和使用寿命，通常摩擦盘都带金属背板或金属嵌件。德国通常采用不锈钢或硬铝AL － CU － MG － PB 轴套，中小力矩的制动器多采用摩擦材料内嵌钢架的矩形花键摩擦盘解决方案，如图2所示；较大力矩的制动器多采用在硬铝合金背板两侧镶嵌摩擦衬片的渐开线花键摩擦盘解决方案，如图3 所示。国内可用2A06 高强度铝合金来制造轴套和摩擦盘背板。国际知名制动器公司普遍使用德国Bremskerl 公司生产的高性能摩擦片。

图2 矩形花键轴套-摩擦盘　　图3 渐开线花键轴套-摩擦盘

　　3 满足特殊行业需求的结构设计研究