Способ изготовления скользящих контактов из порошковых композиций на основе углерода


 


Владельцы патента RU 2533893:

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 изготовлению скользящих контактов. Может использоваться в электротехнике, в узлах токосъема, в частности щеток электромашин и контактных вставок железнодорожного и городского транспорта. Порошковую композицию из графита, смолы и добавок измельчают и смешивают при температуре на 25÷35°C ниже температуры плавления смолы в течение 20÷30 минут, затем прессуют. Обеспечивается повышение прочности и электропроводности.

 

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

Известен способ изготовления контактных вставок (Патент РФ на изобретение 2267411. Способ изготовления контактных вставок, МПК B60L 5/08 от 10.01.2006), включающий смешивание порошка графита с порошком связующего, горячее прессование изделия из смеси при температуре 150-170°C 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, 311, 2011, с.87-91). При такой плотности в объеме изделия содержится до 30-32% пор, которые увеличивают удельное электросопротивление изделий и снижают их электропроводность и прочностные свойства. Основной причиной такой высокой пористости изделий является повышенная адсорбционная способность графита к газам атмосферы, парам воды и других жидкостей (Брунауер С. Адсорбция газов и паров. Том I. - Изд. Иностранной литературы, 1948, с.47). 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 насыпки смеси и изделия. Операция выдержки изделия под давлением при температуре 150-170°C, предназначенная для полимеризации связки, практически не позволяет удалять газы и пары, поскольку они уже в основном находятся в закрытых порах. При реакции полимеризации из изделий дополнительно выделяются пары воды, газообразные фенол, аммиак, азот, водород, оксид углерода и др.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту предлагаемому решению является способ изготовления контактов из порошковых композиций на основе углерода, включающий горячее вальцевание смеси, измельчение полученного полуфабриката, рассев и горячее прессование в закрытой пресс-форме (Патент РФ на изобретение №2109645 Способ изготовления контактных вставок токосъемников электрического транспорта, МПК B60L 5/08 от 27.04.1998). Горячее вальцевание при температуре 110-140°C 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. Кроме того, вальцевание ведут при температуре, значительно превышающей начало плавления смолы.

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

Задачей предлагаемого решения является устранение этого недостатка, а именно повышение плотности изделий.

Поставленная задача решается тем, что в способе изготовления скользящих контактов из порошковых композиций на основе углерода, в котором порошковую композицию из графита, смолы и добавок измельчают, смешивают и прессуют, согласно предлагаемому решению порошковую композицию измельчают и смешивают при температуре на 25÷35°C ниже температуры плавления смолы в течение 20÷30 мин.

Следует отметить, что в используемых смесях для получения порошковой композиции на основе графита присутствуют пары воды, связанные с частицами графита только силами ван-дер-ваальса (физическая адсорбция), и другие летучие газы, например O2, H2, которые частично вступают с графитом в химическую реакцию (химическая адсорбция) и которые сложно удаляются из смесей.

Измельчение и смешивание порошковой композиции при заявляемых температурах позволит удалить из смеси прежде всего пары воды, которые составляют основной объем всех удаляемых при горячем прессовании и полимеризации паров. Удаление паров воды и газов еще при получении порошковой композиции до выполнения следующих за этим операций прессования и полимеризации позволит осуществлять эти операции, используя композицию с заранее меньшими паровыми и газовыми включениями, что позволит повысить плотность изделий, их физические и механические свойства.

Превышение температуры измельчения и смешивания на 35°C температуры плавления смолы и времени измельчения и смешивания более 30 мин приведет к размягчению смолы и невозможности измельчения ее частицы при приготовлении смеси. Снижение температуры ниже 25°C температуры плавления смолы и времени измельчения и смешивания менее 20 мин приведет к уменьшению интенсивности парообразования и удаления паров воды и снижению летучести удаляемых газов, например свободного фенола из смолы, а также O2, N2, H2, CO и др.

Способ осуществляется следующим образом.

На мельницах измельчают и смешивают графит и смолу при температуре на 25÷35°C ниже температуры плавления смолы, равной 105-115°C, т.е. при температуре 70-90°C в течение 20÷30 минут. Сразу же после измельчения еще нагретую композицию подают в нагретую до порядка 160°C пресс-форму и прессуют при заданных режимах. Затем полученный полуфабрикат подвергают полимеризации.

Согласно предлагаемому способу были получены вставки токосъемников троллейбусов из композиции, содержащей 86% порошка графита по ТУ 1916-109-71-2000 и 14% порошка фенолформальдегидной смолы наволачного типа с уротропином. Измельчали и смешивали графит и смолу на вибрационной мельнице инерционного типа марки СМВ-0,005 при температуре 80°C в течение 25 минут. Сразу после измельчения и смешивания еще нагретую композицию подали в нагретую до 160°C пресс-форму и прессовали при удельном давлении 35 МПа с выдержкой 4 минуты, а затем подвергли полимеризации. После охлаждения замерили плотность у 10 вставок, которая находилась в диапазоне от 1,63 до 1,69 г/см3, что выше средней плотности вставок, полученных по существующей на ОАО «Графитопласт» (г. Челябинск) промышленной технологии на 5,39%.

Предлагаемый способ найдет применение в электротехнике при производстве щеток электромашин, скользящих контактов токосъема городского и железнодорожного транспорта.

Способ изготовления скользящих контактов из порошковых композиций на основе углерода, включающий измельчение порошковой композиции, содержащей графит и смолу, смешивание и прессование, отличающийся тем, что порошковую композицию измельчают и смешивают при температуре на 25-35°С ниже температуры плавления смолы в течение 20÷30 мин.



 

Похожие патенты:

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.
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 изделиям скользящего контактного токосъема, в частности к токосъемным вставкам для железнодорожного и городского электротранспорта и технологии ее получения.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению контактных вставок токоприемников троллейбусов. Порошковую композицию на основе углерода выдавливают из контейнера пресса через мундштук с формованием профильной рабочей поверхности вставки и последующим делением полученного полуфабриката на отдельные заготовки.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к прессованию фасонных изделий, преимущественно контактных вставок троллейбусов, из углеродных материалов.

Изобретение относится к области электротранспорта и направлено на уменьшение износа контактной пары - контактный провод и токосъемный элемент токоприемника электроподвижного состава.
Изобретение относится к электротехнике, в частности к контактным пластинам полозов токоприемников электроподвижного состава железных дорог, городского и промышленного транспорта.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности, к конструкциям и способам изготовления порошковых контактных пластин. .

Изобретение относится к устройствам передачи электроэнергии к безрельсовым транспортным средствам, в частности троллейбусам. .

Изобретение относится к электрическому оборудованию транспортных средств, в частности токосъемникам. .

Изобретение относится к области электрического транспорта и направлено на усовершенствование токоприемников транспортных средств. .

Изобретение относится к устройствам для передачи электрического тока от источника питания к электропотребляющим механизмам. .

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению заготовок из порошковых материалов под последующую обработку давлением - ковку, штамповку, прессование, а также для изготовления деталей обработкой резанием.
Наверх