Материал скользящего контакта для электрических машин на основе меди

 

Изобретение относится к области порошковой металлургии, а именно к спеченным материалам на основе меди, в частности контактных вставок токоприемников троллейбусов. Материал содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%: свинец 12-16; олово 3-8; графит 1-4; медь остальное. Изобретение позволяет улучшить технические характеристики, в частности увеличить коэффициент трения и удельное электрическое сопротивление.

Изобретение относится к порошковой металлургии, а именно к спеченным материалам на основе меди, предназначено для изготовления деталей скользящих контактов электрических машин, в частности контактных вставок токоприемников троллейбусов.

Известно множество материалов на основе медно-графитовой композиции с различными добавками, применяемыми для изготовления скользящих контактов электрических машин и антифрикционных изделий (СССР, а.с. N 467128, МКИ C 22 C 9/04; Россия, патент N 1786167, МКИ 5 C 22 C 9/06; Россия, патент N 2024639, МКИ 5 C 22 C 9/06).

Известен также принятый за прототип материал скользящего контакта для электрических машин на основе меди, содержащий 3,5-6,5 мас.% олова, 62-70 мас. % меди, остальное - углерод (Россия, патент N 2058411, МКИ 6 C 22 C 9/02).

Материал предназначен для изготовления токосъемных элементов электрических машин, а также как антифрикционный материал для изготовления деталей, работающих без смазки. Однако он имеет недостаточно высокие физико-механические свойства по параметрам "коэффициент трения" и "удельное электрическое сопротивление", что снижает его стойкость при работе в условиях воздействия интенсивных механических и электрических нагрузок.

Задачей изобретения является улучшение физико-механических характеристик материала на основе меди, содержащего олово и графит, а именно уменьшение удельного электрического сопротивления и коэффициента трения и за счет этого повышение его стойкости при работе в условиях воздействия интенсивных механических и электрических нагрузок, имеющих место при эксплуатации токосъемников троллейбусов.

Сущность изобретения заключается в изменении качественного состава материала на основе меди, содержащего олово и графит, путем введения нового ингредиента - свинца и обеспечении следующего количественного соотношения составляющих его ингредиентов, мас.%: свинец 12-16, олово 3-8, графит 1-4, медь остальное.

Предлагаемый материал получают методом порошковой металлургии следующим образом. В смеситель загружаются компоненты материала в указанном выше соотношении. Смесь тщательно перемешивается в течение 15 минут, затем засыпается в матрицу и прессуется давлением 300-350 МПа, после чего спрессованный материал извлекается из матрицы, спекается в среде защитного эндогаза при температуре 760±10^oC. Затем в среде эндогаза спрессованный материал остывает до нормальной температуры. После спекания образуется двухфазная структура материала: твердый раствор олова и свинца в меди и графит.

Физико-механические характеристики предлагаемого материала следующие: Предел прочности при растяжении, кгс/см² - 10,4-13,2 Предел прочности при сжатии, кгс/см² - 18,8-21,7 Относительное удлинение, % - 2,0-3,0 Ударная вязкость, кгм/см² - 0,125-0,130 Удельное электрическое сопротивление, мкОм•м - 0,149-0,158 Теплопроводность, Вт/м•К - 4,9-5,1 Коэффициент трения - 0,133-0,172 Сравнение предлагаемого материала с прототипом, показывает, что коэффициент трения последнего (0,19-0,25) в 1,42-1,64 раза, а величина удельного электрического сопротивления (0,7-1,0) в ~ 5-6 раз выше. Это позволяет использовать созданный материал для изготовления контактных вставок троллейбусов, ходовые испытания которых подтвердили его высокие технические характеристики.

Предлагаемый материал рекомендован к внедрению в 2000 г.

Формула изобретения

Материал скользящего контакта для электрических машин на основе меди, содержащий олово и графит, отличающийся тем, что он дополнительно содержит свинец при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Свинец - 12 - 16
Олово - 3 - 8
Графит - 1 - 4
Медь - Остальноею