Поиск патентов
ПАТЕНТНЫЙ ПОИСК В РФ

способ изготовления скользящих контактов

Классы МПК:B22F3/02 уплотнение 
B22F1/00 Специальная обработка металлических порошков, например для облегчения обработки, для улучшения свойств; металлические порошки как таковые, например смеси порошков различного состава
H01H1/02 отличающиеся по материалу 
Автор(ы):, , ,
Патентообладатель(и):Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" (национальный исследовательский университет) (ФГБОУ ВПО "ЮУрГУ" (НИУ)) (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2013-05-27
публикация патента:

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.

Рисунки к патенту РФ 2529605

способ изготовления скользящих контактов, патент № 2529605 способ изготовления скользящих контактов, патент № 2529605

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 S 1 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 способ изготовления скользящих контактов, патент № 2529605 п=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.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

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.


Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2529605

patent-2529605.pdf
Патентный поиск по классам МПК-8:

Класс B22F3/02 уплотнение 

Патенты РФ в классе B22F3/02:
способ изготовления заготовок из титана -  патент 2529131 (27.09.2014)
способ получения многослойного композита на основе ниобия и алюминия с использованием комбинированной механической обработки -  патент 2521945 (10.07.2014)
способ изготовления кольцеобразного оксидного формованного изделия -  патент 2520284 (20.06.2014)
способ прессования заготовок щеток электромашин из порошковых материалов на основе углерода и многоместная пресс-форма для его осуществления -  патент 2510309 (27.03.2014)
пресс-форма для прессования брикетов из порошкообразного материала -  патент 2510308 (27.03.2014)
способ получения объемных сложнопрофильных наноструктурных конструкционных и функциональных материалов -  патент 2508961 (10.03.2014)
способ прессования углеродных контактных вставок троллейбусов -  патент 2494835 (10.10.2013)
способ формования топливных таблеток на основе диоксида урана с малой легирующей добавкой -  патент 2477198 (10.03.2013)
способ прессования порошковых материалов с лиофобной жидкостью и устройство для его осуществления -  патент 2476293 (27.02.2013)
способ прессования двухслойных порошковых многофункциональных изделий с вертикальным расположением слоев -  патент 2475335 (20.02.2013)

Класс B22F1/00 Специальная обработка металлических порошков, например для облегчения обработки, для улучшения свойств; металлические порошки как таковые, например смеси порошков различного состава

Патенты РФ в классе B22F1/00:
композиция, улучшающая обрабатываемость резанием -  патент 2529128 (27.09.2014)
способ подготовки шихты порошковой проволоки и устройство для определения угла естественного откоса порошковых материалов -  патент 2528564 (20.09.2014)
способ приготовления твердосплавной шихты с упрочняющими частицами наноразмера -  патент 2525192 (10.08.2014)
способ получения диффузионно-легированного порошка железа или порошка на основе железа, диффузионно-легированный порошок, композиция, включающая диффузионно-легированный порошок, и прессованная и спеченная деталь, изготовленная из упомянутой композиции -  патент 2524510 (27.07.2014)
способ получения многослойного композита на основе ниобия и алюминия с использованием комбинированной механической обработки -  патент 2521945 (10.07.2014)
способ получения модифицированных наночастиц железа -  патент 2513332 (20.04.2014)
способ получения дисперсноупрочненной высокоазотистой аустенитной порошковой стали с нанокристаллической структурой -  патент 2513058 (20.04.2014)
порошковая ферромагнитная композиция и способ ее получения -  патент 2510993 (10.04.2014)
смазка для композиций порошковой металлургии -  патент 2510707 (10.04.2014)
способ активации порошка алюминия -  патент 2509790 (20.03.2014)

Класс H01H1/02 отличающиеся по материалу 

Патенты РФ в классе H01H1/02:
способ нанесения покрытия для медных контактов электрокоммутирующих устройств -  патент 2509825 (20.03.2014)
контакт-деталь и способ ее изготовления -  патент 2451355 (20.05.2012)
способ изготовления электрических контактов на основе хрома и меди -  патент 2415487 (27.03.2011)
высокотемпературный металлокерамический композит -  патент 2389814 (20.05.2010)
материал для электрических контактов и способ изготовления электрических контактов -  патент 2380781 (27.01.2010)
способ изготовления электрических контактов на основе хрома и меди -  патент 2369935 (10.10.2009)
способ нанесения покрытия на разрывные алюминиевые контакты электрокоммутирующих устройств -  патент 2366756 (10.09.2009)
способ получения серебряно-оловооксидного материала для электрических контактов -  патент 2346069 (10.02.2009)
слоистый электрический контакт -  патент 2298246 (27.04.2007)
спеченный электроконтактный материал на основе меди -  патент 2294975 (10.03.2007)

Наверх