Способ прессования электротехнических изделий из порошковых композиций на основе углерода

Авторы патента:

H01R39/18 - контакты, взаимодействующие с коллектором или контактным кольцом, например контактная щетка

Владельцы патента RU 2567083:

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

Изобретение относится к прессованию электротехнических изделий из порошковых композиций на основе углерода. Проводят предварительное горячее прессование порошковой композиции при скорости пуансона 10÷12 мм/с с удельным давлением 20÷30 МПа и с последующей выдержкой при этом давлении в течение 0,5÷1,5 мин, а затем проводят горячее прессование с удельным давлением 50÷100 МПа при скорости прессующего пуансона 15÷30 мм/с. Обеспечивается повышение плотности получаемых изделий путем увеличения объема удаляемых газов и паров жидкостей из засыпки порошковой композиции в матрице пресс-формы. 1 пр.

Изобретение относится к порошковой технологии, а именно к способам получения изделий электротехнического назначения из порошковых композиций на основе углерода, преимущественно контактных вставок городского электротранспорта.

Известен способ прессования контактных вставок из композиции, включающей электрографитовый кокс, новолачную смолу и уротропин (К.И. Ивин, А.Н. Трофимов, Г.Г. Энгельс. Токосъем городского наземного транспорта. - М.: Изд-во литературы по строительству, 1965, с. 112-113). Прессование ведут в матрице, нагретой до 160-170°С, при удельном давлении не менее 350 кг/см² с последующей выдержкой в течение 30 минут. Затем ведут последующую полимеризацию вставок при температуре 160-180°С в течение 30 мин.

Недостатком указанного способа является пониженная плотность получаемых вставок, обусловленная недостаточным удалением из порошковой композиции в процессе прессования газов и паров жидкостей. Кроме того, способ имеет низкую производительность за счет выдержки после прессования в течение 30 минут и полимеризации в течение 30 мин.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является способ прессования изделий из порошковой композиции на основе углерода, содержащей искусственный графит и новолачную смолу с уротропином (Темкин И.В. Производство электроугольных и металлокерамических изделий. - М.: Высшая школа, 1986, рис. 53а, с. 113-116). Прессование ведут в матрице, нагретой до 180-210°С, при удельном давлении до 100 МПа, скорости перемещения пуансона 15-30 мм/с, выдержкой под давлением до 5 мин. Затем ведут 2-3 допрессовки при возрастании удельного давления на 10-15% от номинального удельного давления.

Повышение температуры прессования до 210°С и удельного давления до 100 МПа, а также ограничение скорости перемещения пуансона до 15-30 мм/с способствуют более интенсивному удалению газов и паров жидкостей из прессовок и повышению плотности вставок. Однако это повышение плотности недостаточно.

Выполнение после основной операции прессования 2-3 допрессовки также не приводит к дополнительному удалению газов и паров жидкостей и не повышает плотность изделий, т.к. оставшиеся в прессовках газы (N₂, O₂, СО, CO₂ и др.) и пары жидкостей (Н₂О, NH₃ и др.) загерметизированы в порах и удалить их из закрытых пор невозможно. Допрессовки выполняют при температуре 210°С и давлении до 100 МПа, когда твердые частицы смолы превращаются в жидкое состояние и подвергаются физической адсорбции, которая силами Ван-дер-Ваальса связывает частицы графита и закрывает поры, заполненные газами и парами жидкостей. К тому же дополнительные допрессовки снижают производительность способа, снижают стойкость матрицы и пуансона.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение плотности получаемых изделий путем увеличения объема удаляемых газов и паров жидкостей из засыпки порошковой композиции в матрице пресс-формы.

Поставленная задача решается тем, что в способе прессования электротехнических изделий из порошковых композиций на основе углерода, включающем горячее прессование порошковой композиции с удельным давлением 50÷100 МПа при скорости прессующего пуансона 15÷30 мм/с, согласно предлагаемому решению проводят предварительное горячее прессование порошковой композиции при скорости пуансона 10÷12 мм/с с удельным давлением 20÷30 МПа и с последующей выдержкой при этом давлении в течение 0,5÷1,5 мин.

То, что перед основным прессованием ведут предварительное прессование с заявляемыми режимами, позволит увеличить время удаления газов и паров жидкостей из еще не уплотненной засыпки порошковой композиции, содержащей частицы графита и твердые частицы порошковой новолачной смолы. Между этими частицами имеются зазоры, через которые могут свободно удаляться газы и пары жидкостей. Это позволит удалить из порошковой засыпки на стадии предварительного прессования большую часть находящихся в ней газов и паров жидкостей, что после основного прессования повысит плотность получаемых изделий.

Увеличение скорости пуансона при предварительном прессовании более 12 мм/с снизит количество удаляемых газов и паров из засыпки при предварительном прессовании, уменьшение этой скорости менее 10 мм/с приведет к понижению производительности способа прессования.

Увеличение удельного давления более 30 МПа ускорит уплотнение порошковой композиции и уменьшит зазоры между твердыми частицами графита и смолы, что снизит количество удаляемых газов и паров жидкостей, уменьшение его менее 20 МПа замедлит процесс уплотнения композиции и снизит плотность прессовок на основной операции прессования.

Снижение времени выдержки после предварительного прессования менее 0,5 мин уменьшит объем удаляемых газов и паров жидкостей на операции предварительного прессования, увеличение его более 1,5 мин снизит производительность способа.

Способ осуществляется следующим образом.

Порошковую композицию засыпают в нагретую до 200-210°С матрицу и ведут предварительное прессование со скоростью пуансона 10-12 мм/с при удельном давлении 20-30 МПа. После чего выдерживают при этом давлении 0,5-1,5 мин.

После этого осуществляют основное прессование полученной прессовки со скоростью пуансона 15-30 мм/с с удельным давлением 50-100 МПа.

Согласно предлагаемому способу изготовлены контактные вставки троллейбусов размером 90×30×20 мм из композиции, содержащей 86% по массе графита и 14% новолачной смолы, уже содержащей уротропин.

Предварительное прессование вели со скоростью пуансона 11 мм/с и при удельном давлении 25 МПа. Время выдержки 1 мин. Основное прессование вели со скоростью 30 мм/с и при удельном давлении 80 МПа.

Полученные вставки имели плотность 1,72 г/см³, что на 7% больше плотности вставок, полученных способом согласно наиболее близкому аналогу.

Предлагаемый способ найдет применение при производстве изделий электротехнического назначения из порошковых композиций на основе углерода.

Способ прессования электротехнических изделий из порошковых композиций на основе углерода, включающий горячее прессование порошковой композиции с удельным давлением 50÷100 МПа при скорости прессующего пуансона 15÷30 мм/с, отличающийся тем, что проводят предварительное горячее прессование порошковой композиции при скорости пуансона 10÷12 мм/с с удельным давлением 20÷30 МПа и с последующей выдержкой при этом давлении в течение 0,5÷1,5 мин.

Изобретение относится к изготовлению электроугольных изделий. Готовят порошковую композицию путем смешивания связующего с графитовым наполнителем, проводят горячее прессование полученной порошковой композиции и поэтапную ее термообработку с нагревом и последующей выдержкой при конечной температуре.

Щетка для электрических машин // 2416847

Изобретение относится к электротехнике и касается щеток для электрических машин, работающих в условиях эксплуатации при значительном воздействии вибрационных и ударных нагрузок, при высоких плотностях тока в контакте, например, тяговых электродвигателей электроподвижного состава железнодорожного и городского транспорта, метрополитена и большегрузных дизель-электрических автосамосвалов.

Составная разъемная щетка с замковой частью // 2365005

Изобретение относится к области электротехники и касается конструкции электрических щеток для тяговых электрических машин, работающих в условиях повышенных нагрузок - электрических и динамических, например тяговых электродвигателей подвижного состава.

Щетка для электрической машины // 2274935

Изобретение относится к области электротехники и касается конструкций щеток для электрических машин, работающих в условиях повышенных электрических, вибрационных и ударных нагрузок, например, тяговых электродвигателей.

Щетка для электрической машины // 2150772

Изобретение относится к электротехнике и касается щеток для электрических машин, работающих в условиях повышенных электрических и вибрационных нагрузок, например, тяговых электродвигателей.

Контактный узел преимущественно для космических аппаратов // 2115981

Изобретение относится к слаботочным скользящим контактам. .

Щетка для электрической машины // 2031498

Изобретение относится к электротехнике и касается щеток электрических машин, работающих в условиях значительных электрических, вибрационных и ударных нагрузок, например тяговых электродвигателей пассажирских электровозов.

Щетка для электрической машины // 2025843

Изобретение относится к электротехнике и касается щеток для электрических машин, работающих в условиях повышенных электрических и вибрационных нагрузок, например тяговых электрических машин.

Составная щетка электрических машин и способ ее изготовления // 1820990

Щетка для электрических машин // 1786576

Способ получения многослойного композита на основе никеля и алюминия с использованием комбинированной механической обработки // 2554834

Изобретение относится к области материаловедения и может быть использовано для получения многослойных композитов на основе системы Ni-Al, а также прекурсоров для синтеза наноструктурных интерметаллических соединений данной системы.

Способ изготовления изделий сложного профиля из порошков // 2553143

Изобретение относится к порошковой металлургии. Порошок засыпают в пресс-форму, разравнивают и проводят прессование в вертикальном направлении параллельно сторонам изделия.

Способ изготовления материала для получения магнитного клина // 2548868

Изобретение относится к области электромашиностроения и может быть использовано для получения магнитодиэлектрического материала в виде листов или плит для изготовления магнитного клина электрических машин.

Способ изготовления высокотемпературного антифрикционного материала // 2542039

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к антифрикционным материалам для применения в высокотемпературных зонах промышленного оборудования.

Способ получения многослойного композита на основе меди и алюминия с использованием комбинированной механической обработки // 2539496

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для получения многослойных композитов на основе системы Cu-Al, а также прекурсоров для синтеза наноструктурных интерметаллических соединений данной системы.

Способ прессования порошковых материалов в стальной пресс-форме // 2538790

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к прессованию порошковых материалов в пресс-форме. Пресс-форма для прессования порошкового материала содержит нижний пуансон с лунками, шарики, большой и малый диски из пластичного материала одинакового состава, матрицу, верхний пуансон и дополнительный нижний пуансон, предварительно смазанный пластичной смазкой.

Способ изготовления скользящих контактов из порошковых композиций на основе углерода // 2533893

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.

Способ получения заготовок из порошковых металлических и композиционных материалов // 2533578

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.

Способ получения пвсевдолигатуры для алюминиевых сплавов // 2533245

Изобретение относится к литейному и металлургическому производству, в частности к получению псевдолигатуры для модифицирования алюминиевых сплавов. Способ включает смешивание в планетарной мельнице полученного по технологии самораспространяющегося высокотемпературного синтеза ультрадисперсного порошка карбида титана, содержащего соли хлорида калия и натрия, с порошком основы, содержащим алюминий и медь, в соотношении 9:1, и прессование полученной композиции.

Способ изготовления скользящих контактов // 2529605

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.

Способ объемного прессования брикетов из порошкообразного материала и устройство для осуществления способа // 2572268

Группа изобретений относится к объемному прессованию брикетов из порошкообразного материала. Способ включает размещение материала в замкнутой матричной полости, образованной шестью пластинами, и деформирующее нагружение материала посредством попарного возвратно-поступательного перемещения упомянутых пластин в сторону общего геометрического центра матричной полости и от общего геометрического центра матричной полости. Устройство содержит верхнее основание с размещенным в нем верхним пуансоном со штоком, нижнее основание с размещенным в нем нижним пуансоном со штоком и установленными попарно напротив друг друга боковыми пуансонами со штоками, шесть пластин, размещенных своими рабочими поверхностями в сторону общего геометрического центра с образованием замкнутой матричной полости и контактирующих своими обратными плоскостями с соответствующими пуансонами. Рабочие поверхности пластин контактируют с боковыми поверхностями смежных с ними пластин. Устройство содержит выталкиватели, установленные попарно со штоками и контактирующие с торцевыми поверхностями пластин, и упругие элементы для поддержания постоянного контакта между смежными пластинами. Обеспечивается повышение качества прессования за счет исключения застойных зон порошка. 2 н.п. ф-лы, 15 ил., 1 табл., 1 пр.