Способ изготовления металлоуглеродистых щеток
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МЕТАЛЛОУГЛЕРОДИСТЫХ ЩЕТОК на основе препарированного термореактивным свйзующим графита, включающий смешение препарированного термореактивным связующим графита С металлическим ингредиентом, горячее прес ,сование и.термообработку в защитной среде при500-600 С, отличающийся тем, что, с целью повьаиения технологичности изготовле,нйя изделий, прессование производят в течение 10-60 с при давлении в пределах 22-10 - 3510 гПа, а скорость нагрева при термообработке составляет 500-1500С/ч.
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК
3(5И Н 01 R 43/12 Р(.ОКЧН .Ф
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР по делАм изоБРетений и ОтнРытий (21) 3579400/24-07 (22) 20.04.83, (46) 07.03.84. Бюл. 9 9 (72) Г.И.Скорин, Р.М.Рубинер, В.Г.Носов, 3.Н.Рахлин и С.И.Сучков (53) 621.313.047.43(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство. СССР
9 770077446699, кл. Н 01 R 39/20, 1979, {54)(57) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МЕТАЛЛОУГЛЕРОДИСТЫХ ЩЕТОК на основе препарированного термореактивным связующим графита, включающий сме„,80„„078522 шение препарированного термореактивным связующим графита С металлическим ингредиентом, горячее прес,сование и,термообработку в защитной среде при 500-600 С,- о т л и ч а— ю шийся тем, что, с целью повышения технологичности изготовле.— ния изделий, прессование производят в течение 10-60 с при давлении в пределах 22 ° 10 — 35 ° 10 гПа, а скорость нагрева при термообработке составляет 500-1500 С/ч.
1078522
30
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при изготовлени . на основе препарированного термореактивным связующим графита металлоуглеродистых щеток для электрических машин.
Наиболее близок к предлагаемому способ изготовления металлоуглеродистых щеток на основе препарированного термореактивным связующим графита, включающий смешение препарированного термореактивным . связующим графита с металлическим ингредиентом, горячее прессование и термообработку в защитной cpege(1j, Однако известный способ не обе- 15 спечивает высокой технологичности изделий и ограничивает возможность получения изделий широкого применения.
Цель изобретения — повышение тех" 20 нологичности изготовления щеток.
Поставленная цель достигается тем, что согласно способу изготовления металлоуглеродистых щеток на основе препарированного термореактивным связующим графита, включающему смешение препарированного термореактивным связующим графита с металлическим ингредиентом, горячее прессование и термообработку в защитной среде при 500- 600 С, о прессование производят в течение
10-60 с при давлении 22 10 - 35 10 гПа, а скорость нагрева при термообработке составляет 500-1500 С/ч.
Прессование пресскомпозиции в 35 течение 10-60 с при давлении 22-10
35-10 5 гПа позволяет термореактивному связующему препарированного. графита обеспечить плотную прессовку тела щетки, упрочняющуюся при последующей термообработке со скоростью нагрева 500-1500ОС/ч, без дефектов, присущих известным способам, чем достигается высокая технологичность изготовления щеток. 45
При изготовлении щеток с широким диапазоном содержания препарирован ного термореактивным связующим графита, т,е. 20-80 вес.%, времени прессования менее 10 с : давлении 50 прессования менее 22 10 не обеспечиваются как эффективное удаление воздуха, адсорбированного на поверхности частиц пресспорош. ка, и летучих связующего, так пластификация термореактивного связующего, приводящая к упрочнению связи между гранулами графита при дальнейшей термообработке с высокой скоростью нагрева. Увеличение времени прессования свыше 60 с при 60 указанном давлении прессования приводит к уменьшению открытой пористости, которая сокращается за счет избыточной пластификации термореактирного связующего, что вызывает при последующей высокой скорости нагрева 500-1500 С/ч разрушение тела щетки при деструкции связующего. С другой стороны, наличие открытой пористости обеспечивает возможность отвода летучих при скоростном нагреве, который характеризуется, кроме преимущества в высской производительности процесса термообработки, более высоким выходом твердого остатка, чем при известном медленном нагреве в 250450ОC/÷, что способствует упрочненик тела щетки.
Сокращение времени нагрева, в частности, предохраняет медь токоведущего провода, запрессованного в заготовку щетки, от значительных изменений структуры, которые при медленной скорости нагрева вызывают ухудшение характеристик провода (потерю гибкости, охрупчивание и пр. ) из-за длительного пребывания медного провода при высоких температурах термообработки.
Регулированием в указанных пределах значений режимов прессования и термообработки при изготовлении металлоуглеродистых шматок этого класса достигают высокого уровня технологичности изделий с большим диапазоном содержания препарированного Teplореактивным связующим графита (20-80 вес.% ).
П р и и е р 1. L,етки OTOBHT следующим образом. Компоненты,вес.Ъ: препарированный термореактивным связующим графит (35 вес.Ъ связующего к 100 вес.В графита ) завальевский
20; порошок меди П C-1 71; порошок свинца 6 и порошок олова 3, просеянные через сетку 025, перемешивают в смесителе лопастного типа 0,5 ч при температуре окружающей среды.
Прессуют заготовки щеток размером
12 25 .50 мм с запрессованным токоведущим проводом ПЩ4 на гидравлическом прессе 10 с при давлении
35 -10 гПа и 170 С. Отпрессованные таким образом образцы заготовок термообрабатывают в электрических печах в среде эндогаза при 500 С .и скорости нагрева 500 С/ч.
Пример 2. Компоненты,вес.%: препарированный термореактивным связующим графит (35 вес.Ъ связуюmего к 100 вес.> графита) завальевский 50; порошок меди ПМС-1 41; порошок свинца 6 и порошок олова 3, просеянные через сетку 025, перемешивают в смесителе лопастного типа 0,5 ч при температуре окружающей среды. Прессуют заготовки щеток размером 12. 25 ° 50 мм с запрессованным токоведущим проводом пЩ4 на гидравлическом прессе 35 с при давлении 30 -10 гПа и 170 С.
ОтпрессованныФ таким образом заго1078522 товки термообрабатывают в электрических печах в среде зндогаза при
550+C и скорости нагрева 1000ОC/÷.
Пример 3. Компоненты, вес.%: препарированный термореактивным связующим графит (35 вес.% связующего
5 к 100 вес.% графита ) завальевский .
80; порошок меди IlYC-1 11; порошок свинца 6 и порошок олова 3, просе-. янные через сетку 025, перемешивают в смесителе лопастного типа 0,5 ч при температуре окружающей среды.
Прессуют заготовки щеток размеров
12 25 50 мм с запрессованным токоведущим проводом rnq4 на гидравлическом
f прессе 60 с при давлении 22 10 гПа 15 и 170 С. Отпрессованные таким образом образцы заготовок тврмообрабатывают в электрических печах в среде зндогаза при 600 С и скорости нагрева 1500OC/÷.
Пример 4. Для сравнения изготавливают щетки состава, аналогичного примеру 1, но по известному способу: время прессования 2 с, давление прессования 20 10 гПа и скорость нагрева при термообработке
45O Пример 5. Для сравнения изготавливают щетки состава, аналогичного примеру 2 но по известно"у спо- 30 собу: время прессования 5 с, давление прессования 20 -10 6 гПа и скорость нагрева при термообработке. 450оС/ч. Пример 6. Для сравнения изготавливают щетки состава, анало- З5 гичного примеру 3, но по известному способу: время прессования 8 с, давление прессования 20-10 гПа и скЬрость нагрева при термообработке 450оС/ч. 40 Полученные образцы щеток проверяют по внешнему виду и физико-механическим характеристикам и испытывают на электрических машинах типа СТ-130АЗ напряжением 12 В (при- 45 мер 1 и 4), СТ-103А01 напряжением 24 В (пример 2 и 5 ) и Г-250 напря: жением 12-24В (пРимео 3 и 6 ). Результаты проверки приведены в таблице. Как видно из таблицы, щеткн, изготовленные по предлагаемому способу, обеспечивают значительно более высокие выходные характеристики изделий (внешний вид,твердость, удельное электросопротивление)и удовлетворительную работу электрических машин различного типа. Изготовление щеток такого же класса, но по известному способу сопровождается образованием микротрещин, что характеризует отсутствие прочной смешанной матрицы, а также наличием трещин и расслоений, что является результатом действия остаточного воздуха после снятия усилия прессования. Для всех вариантов, изготовленных по известному способу„характерно уменьшение твердости и увеличение удельного электросопротивления, вызывающего при испытании на электрических машинах напряжением 12-24В увеличение электрических потерь. Имеет место также ухудшение характеристик токоведущего провода. Использование предлагаемого способа изготовления металлоуглер дистых щеток на основе препарированного термореактивным связующим графита обеспечивает по сравнению с известными способами повышение технологичности изготовления щеток с широким диапазоном содержания препарированного графита (20-80 вес.% ), а также унификацию технологии металлоуглеродистых щеток путем расширения выпуска изделий по предлагаемому способу в результате увеличения выхода годного. Зкономический эффект от внедрения предлагаемого способа изготовления металлоуглеродистых щеток на основе препарированного термореактивным связующим графита составляет .400 тыс. руб. 1078522 Параметры термообработки г Параметры прессования удельное электрическое сопротивление мк.Ом.м Пример Внешний вид иэделий Твер: дость Давление гПа Примеча ние Скорость Темпенагрева, ратура С/ч С Время, с Предлагаемый способ 35 ° 10 500 18-25 0,3-0,6 Испытания на СТ-130ЛЗ удовлетворительные 500 Без видимых дефектов 30 10 1000 550 То же 12-22 1,0-8.35,0 Испытания на CT- 103JI3 удовлетворительные 3 60 600 22 10 1500 9-18 4,0-10,0 Испытания на Г-250 удовлетворительные Известный способ 20 10 450 10-17 500 20% щеток с микротрещинами 0,5-0,8 Испытания на СТ-130ЛЗ неудовлетворительные из-за высоких электрических потерь 20-106 450 8-14 550 7,0-2,0 Испытания на СТ-103А01 неудовлетворительные из-за сколов 20 10 450 15-30 5-10 600 ВНИИПИ Заказ 976/47 Тираж 591 Подпйсное Филиan ППП "Патент", -r. Ужгород, ул. Проектная,4 20% щеток с трещинами, остальные с микротрещинами 40Ъ щеток расслоилось, остальные с трещинами Испыта-. ния на Г-250 неудовлетворительные из-за разрушения тела щетки
