Способ изготовления скользящих контактов



Способ изготовления скользящих контактов
Способ изготовления скользящих контактов

 


Владельцы патента RU 2529605:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" (национальный исследовательский университет) (ФГБОУ ВПО "ЮУрГУ" (НИУ)) (RU)

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению скользящих контактов. Может использоваться в электротехнике для изготовления щеток электромашин, контактных вставок для устройств токосъема городского и железнодорожного транспорта. Порошковую смесь вальцуют в калибре, образованном четырьмя приводными обжимными валками, придавая полученному полуфабрикату сечение, близкое к готовому контакту, и длину, равную нескольким скользящим контактам. Вальцевание ведут при соотношении поперечного сечения контейнера к поперечному сечению калибра, равном 1,5-3,0. После выхода из калибра полуфабрикат разделяют на отдельные заготовки, и перед прессованием их нагревают до температуры 110-140°С. Обеспечивается повышение прочности и увеличение электропроводимости. 2 ил.

 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к способам изготовления скользящих контактов узлов токосъема, в частности щеток электромашин и контактных вставок железнодорожного и городского электротранспорта из порошковых композиций графит-фенолформальдегидная смола.

Известен способ изготовления контактных вставок (Патент РФ на изобретение №2267411. Способ изготовления контактных вставок, МПК B60L 5/08, от 10.01.2006), включающий смешение порошка графита с порошком связующего, прессование изделия из смеси при температуре 150-170°С и удельном давлении 30-40 МПа с выдержкой под давлением в течение 3-5 минут и последующую его термическую обработку по заданному режиму.

Существенный недостаток этого способа заключается в пониженной до 1,55-1,60 г/см3 плотности получаемых изделий (Самодурова М.Н. и др. Статическое и высокоэнергетическое формование углеродных порошковых композиций // Металлург, 2011, №11, с.87-91). При такой плотности в объеме изделия содержится до 30-32% пор, которые увеличивают удельное электросопротивление вставок и снижают их электропроводность и прочностные свойства.

Основной причиной такой высокой пористости вставок является повышенная адсорбционная способность графита к газам атмосферы, парам воды и других жидкостей. Операция смешения способствует повышению адсорбции газов и паров на частицы графита. Операция прессования смеси в замкнутой пресс-форме с достаточно высокой скоростью движения верхнего пуансона до 35 мм/с и очень малом зазоре (около 150 мкм) между пуансоном и матрицей не позволяет удалить хотя бы часть газов и паров из изделия. Операция выдержки изделия под давлением, предназначенная для полимеризации связки, практически не позволяет удалять газы и пары, поскольку они уже в основном находятся в закрытых порах прессовок.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому решению является способ (Патент РФ на изобретение №21096545. Способ изготовления контактных вставок токосъемников электрического транспорта. МПК B60L 5/08, от 27.04.1998), включающий горячее вальцевание смеси, измельчение полученного полуфабриката, рассев и горячее прессование в закрытой пресс-форме. Горячее вальцевание смеси в при температуре 110-140°С обеспечит существенное удаление газов и паров из нее в открытом очаге деформации, но последующие операции измельчения продукта вальцевания и рассева продукта измельчения снова приведут к адсорбции на частицах графита газов и паров.

Отсюда основным недостатком этого способа является высокая пористость вставок, приводящая к их пониженным физическим и механическим свойствам, прежде всего прочности и электропроводности.

Задачей предлагаемого решения является устранение этого недостатка, а именно повышение прочности и электропроводности.

Поставленная задача решается тем, что в способе изготовления скользящих контактов, включающем вальцевание порошковой смеси на основе углерода и прессование, согласно заявляемому решению порошковую смесь вальцуют в холодном состоянии в калибре, образованном четырьмя приводными валками, при соотношении поперечного сечения контейнера к поперечному сечению калибра, равном 1,5÷3, придавая полученному полуфабрикату поперечное сечение, близкое сечению готового контакта, и длину, равную суммарной длине нескольких контактов, а после выхода из калибра полуфабрикат разделяют на отдельные заготовки, и перед прессованием их нагревают до температуры 110÷140°С.

Вальцевание порошковой смеси в холодном состоянии в калибре, образованном четырьмя приводными валками, длинномерного полуфабриката, состоящего из нескольких заготовок контактов, позволит удалить из полуфабриката основной объем (до 85-90%) газов атмосферы и паров жидкостей. Нагрев заготовок до температуры 110÷140°С обеспечит дополнительное удаление 3-5% газов и паров. Таким образом, до начала основной операции прессования из заготовки будет удалено 90-93% газов и паров.

Горячее прессование таких заготовок в нагретой до 170-180°С пресс-форме обеспечит дальнейшее повышение плотности контактов до 1,65-1,70 г/см3, а следовательно, увеличение прочности и электропроводности.

Уменьшение соотношения поперечного сечения контейнера к поперечному сечению калибра при вальцевании менее 1,5 не позволит удалить большую часть газов и паров из смеси и обеспечить заданную форму полуфабриката, а увеличение его более 3 приведет к пробуксовке процесса вальцевания вследствие недостатка сил трения на поверхностях контакта смеси с валками.

Нагрев заготовок до температуры менее 110°С не обеспечит дополнительного удаления газов и паров из заготовки и заданных условий выдержки под давлением при прессовании. Нагрев более 140°С опасен, поскольку еще до начала прессования может начаться полимеризация изделий, которая ведет к разрушению заготовки.

Предлагаемый способ проиллюстрирован на фиг.1, 2, где на фиг.1 показана схема вальцевания порошковой смеси, на фиг.2 - то же (вид сверху).

На указанных чертежах обозначены: 1 - порошковая смесь; 2 - контейнер для смеси; 3 - калибр; 4 - обжимающие валки; 5 - полуфабрикат.

Способ осуществляется следующим образом.

В задающий замкнутый по бокам контейнер 2 подается порошковая смесь 1, включается двигатель (не показан) вальцов, у которых все четыре обжимающие валки 4 приводные. Соотношение поперечного сечения S0 контейнера 2 к поперечному сечению S1 калибра 3 составляет 1,5÷3. Валки 4, вращаясь, обжимают порошковую смесь 1, и из калибра 3 она выходит в виде полуфабриката 5. После выхода из валков 4 отрезают дефектный конец полуфабриката 5 и делят полуфабрикат 5 на отдельные заготовки контактов, например отрезными абразивными кругами. Затем отдельные заготовки контактов подают в нагревательное устройство и нагревают их до температуры 110÷140°С.

После нагрева заготовки подают в нагретую пресс-форму и обжимают по толщине будущего контакта.

Проведены испытания предлагаемого способа для изготовления опытного образца - скользящего контакта в виде электрощетки размерами 20×30×50 мм из материала, содержащего 86% электрографита по ТУ 1916-109-71-2000 и 14% фенолформальдегидной смолы марки СФП-ОПА. Указанную смесь массой 545 г задавали в вальцы (прокатную клеть) с четырьмя приводными валками (Барков Л.А. и др. Прокатка малопластичных материалов с многосторонним обжатием. - Челябинск, Металлургия, 1988, с.244-253, рис.119, 123), где она вальцевалась при соотношении S0 к S1, равном 2,3, и выходила со скоростью νп=0,5 м/с в виде полуфабриката с поперечным сечением 30×40 мм. Этот полуфабрикат разрезали на 8 заготовок длиной 50 мм, которые задали в нагревательное устройство и грели до 135°С. Прессовали нагретые заготовки с размера 40 мм до размера по высоте 20 мм.

Плотность полученных заготовок щеток составила 1,68 г/см3, среднее удельное электросопротивление 45 мкОм·м, средняя прочность на сжатие 55 МПа.

Предлагаемый способ найдет применение при производстве щеток электромашин, а также контактных вставок для устройств токосъема как городского, так и железнодорожного электротранспорта.

Способ изготовления скользящих контактов, включающий вальцевание порошковой смеси на основе углерода и прессование, отличающийся тем, что порошковую смесь вальцуют в холодном состоянии в калибре, образованном четырьмя приводными валками, при соотношении поперечного сечения контейнера для порошковой смеси к поперечному сечению калибра, равном 1,5-3, с формированием полуфабриката с поперечным сечением, близким к сечению готового контакта, и длиной, равной суммарной длине нескольких контактов, после выхода из калибра полуфабрикат разделяют на отдельные заготовки, а перед прессованием их нагревают до 110-140°С.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к производству графито-медных материалов для сильноточных электрических контактов. Шихта содержит, мас.%: частицы меди 20-85, частицы гидрида титана 1-10 и частицы графита - остальное.

Изобретение относится к производству материалов дугогасительных и разрывных электрических контактов и может быть использовано в токоприемниках электровозов, метропоездов и другого городского электрифицированного транспорта.
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению металлокерамических электроконтактных материалов Cu-Cd/Nb. Из порошков меди и ниобия готовят шихту, проводят холодное прессование и спекание.

Изобретение относится к электроаппаратостроению. Способ нанесения покрытия на медный контакт электрокоммутирующего устройства включает ионно-плазменное напыление молибдена на медный контакт.
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к порошковым антифрикционным материалам для сильноточных скользящих контактов. Может использоваться для изготовления токосъемных щеток, например, униполярных генераторов или токосъемных башмаков, контактирующих с рельсом туннельной железной дороги.
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способу изготовления полуфабриката детали для электрических контактов в форме полосы. Из композиционного материала на основе серебра, содержащего один или более оксидов металла или углерод, изготавливают блок, наносят на блок из композиционного материала покрытия из порошка базового металла.
Изобретение относится к материалам для изготовления электрических контактов низковольтной аппаратуры, в частности электрических реле. .

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к производству изделий из металлических порошков. .

Изобретение относится к области порошковой металлургии и может быть использовано при изготовлении разрывных электроконтактов. .

Изобретение относится к области электротехники, а именно к электрическим контактам низковольтных электрических реле. .
Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к изготовлению заготовок из титановой губки. Способ изготовления заготовок из титана включает размещение частиц титановой губки в камере пресса, компактирование частиц губки до получения заготовки, ее прессование, удаление загрязнений с поверхности прессованной заготовки, покрытие ее смазкой и последующую прокатку.

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к получению многослойных композитов на основе системы Nb-Al. Может использоваться для синтеза наноструктурных интерметаллических соединений данной системы.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению кольцеобразного оксидного формованного изделия. Может использоваться для изготовления стационарного слоя катализатора, используемого в реакционных трубках кожухотрубного реактора.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению заготовок щеток электромашин из порошковых материалов на основе углерода. Заготовки щеток электромашин прессуют в многоместной пресс-форме вертикальным обжатием.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к оборудованию для компактирования прессованием порошкообразных материалов. Может использоваться для получения брикетов из мелкодисперсных порошков, вводимых в расплавы металлов в качестве легирующих добавок.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению объемных наноструктурных материалов. Пористую металломатричную основу формируют путем спекания в состоянии свободной засыпки полиморфных порошковых материалов дисперсностью 1-10 мкм.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к прессованию фасонных изделий, преимущественно контактных вставок троллейбусов, из углеродных материалов.
Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к способу формования диоксида урана с легирующей добавкой. .

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам прессования порошковых материалов в присутствии жидкости. .

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению многослойных формовок с вертикальным расположением разнородных слоев. .

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению изделий на основе железа, пригодных для обработки резанием. Порошковая композиция на основе железа содержит порошок на основе железа и улучшающую обрабатываемость резанием добавку, содержащую по меньшей мере один силикат из группы глинистых минералов.
Наверх