Способ изготовления углеграфитовых щеток

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК О 1 Я 43/1 50 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ИДЕТЕЛЬСТВУ ВТОРСКОМ огия иэготовлеалов. Сущность готовления щетельную подгоу, уплотнение и 80-140 МПа, в ала используют рафит. 1 э,п, фОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР(71) Научно-исследовательский институт физико-химических проблем Белорусского государственного университета им; В.ИЛенинд(72) И,А,Булгак, В.Ф.Скумс и А.А.Вечер (56) 1. Демидова А.И. и Санина О,Б. Электротехническая промышленность. Электротехнические материалы, 1980, М 4, с.3.2. Огарева Н.НСмазнов Л.Н. и Чеканова В.Д, Электротехническая промышлен-. ность, Электротехнические материалы, 1981, 1 Ф 14, с,4.3. Кожинов А,П. и Махорин А.В,. Химическая технология, 1987, гЬ 2, с. 43-49. Изобретение относится к электротехнике, а именно к способу изготовления электродных щеток иэ углеграфитовых материалов, применяемых для подвода электротока к роторам электродвигателей.Целью изобретения является дальнейшее снижение энерго- и трудозатрат, упрощение технологического процесса.Поставленная цель достигается тем, что в способе изготовления щеток, включающем предварительную подготовку сырья, термо. обработку, уплотнение и прессование при давлении 80-140 МПа, в качестве исходного материала используется термически расширенный графит (ТРГ). Последующая карбонизация прессованного изделия не требуется, т,к. отсутствует органическое связующее, а вследствие того, что материалом служит графит, не требуется и стадия графитизации.В предлагаемом способе изготовлениещеток включает следующие стадии: предварительнаяподготовка сырья, термообработ.50 1829072 А 1.ния углегрзфитовых материизобретения: в способе иэток, включающем предваритовку сырья, термообработкпрессование при давлениикачестве исходного материтермически расширенный глы, 1 табл.ка. уплотнение и прессование иэ уплотненного порошка ТРГ изделия,Предварительная подготовка проводится одним из известных способов: обработка природного графита окислительной смесью, содержащей серную кислоту и персульфдт аммония, и промывка образовавшегося окисленного графита водой, но отличающегося тем, что перед термообработкой графит смачивается водным раствором кислой соли фосфорной кислоты ( например гидрофос/фатом аммония)Следует отметить, что обработка такой солью уже расширенного графита приводит к увеличению механической прочности, но снижает электропровод- ность прессованных из ТРГ изделий, что не желательно. В случае же смачивания графита перед термообработкой электропровод- ность изделий существенно не меняется при одиовременном увеличении их механической прочности, Термообработка в предложенном способе проводится в условиях, известных для получения ТРГ; обработаннцй окислительной смесью и кислой солью графит помещается в разогретую до 600- 700 С.печь для вспучивания, которое происходит в течение 5-15 мин в зависимости от объема внесеннго графита, При этом гидрофосфат аммония или другая соль разлагается и удаляется из графита, Полученный порошок ТРГ уплотняется и засыпается в пресс-форму, канал которой соответствует по размерам и конфигурации требуемой щетки, При необходимости перед засыпкой порошка ТРГ в канал пресс-формы вводится токоподвод. Масса сжимается при давлении 80-140 МПа. После снятия давления готовая щетка с токоподводом извлекается из пресс-.формы, Конкретные примеры приготовления щеток приведены ниже. Обработка солями фосфорной кислоты необходима, т,к, приводит помимо увеличения механической прочности к уменьшению износа щеток при работе (см, пример 7), Указанные выше давления прессования обусловлены тем, что при давлении ниже 80 МПа изделия имеют сравнительно невысокую прочность, применение давлений выше 140:МПа не приводит к существенному увеличению прочности и к снижению износа.Указанное время нагрева не является . постоянной величиной и обусловлено исключительно способом нагрева, применяемом авторами - нагрев в плотном слое, При других способах термообработки оно будет существенно меньше, например нагрев в восходящем потоке или в псевдосжиженном состоянии.(что имеет место при расширении в газовых печах) требует нескольких секунд для вспучивэния графита, Следует . отметить, что использование графита, не подвергшегося указанной выше обработке, также позволяет получать изделия, однако механическая прочность их и износостойкость Крайне низки см, пример 1),Щетки, изготовленные из ТРГ, обладают большим пределом прочности и высокой износостойкостью (см. примеры 3-6), кроме того, конечное изделие не содержит других форм углерода, кроме графита, а это определяет высокие смазывающие свойства,П р и м е р 1, Порошок природного графита марки ГТ.1 засыпается в пресс-форму, куда сбоку вставлен токоподвод, и сжимается до 120 МПа. Канал пресс-формы представляет собой прямоугольник со сторонами 8 х 15 мм, После сброса давления из канала извлекается щетка 8 х 5 х 15 мм с впрессованным токоподводом. Измеряется предел прочности на сжатие и износ, который определяется после 1 ч работы электродвигателя пылесоса "Чайка" в сравнении с штатным комплектом углеграфитовых ще 45 50 55 Формула изобретения 1. Способ изготовления углеграфитовых щеток, включающий предварительную подготовку сырья, термообработку и прессованиев пресс-форме, отл ич ающийс я тем, что, с целью снижения энерго- и трудоемкости процесса, прессование проводят при давлении 80-120 МПа из уплотненного порошка термически расширенного графита, причем в канал пресс-формы, выполненной по форме и размерам щетки, предварительно вставляет токопровод.2. Способ по п,1, о т л и ч э ю щ и й с я тем, что графит перед термообработкой обрабатывается кислой солью фосфорной кислоты,ток. Результаты испытаний представлены втаблице,П р и м е р 2, Порошок природногографита марки ГТвыдерживается 90 ми 5 нут в 20 -ном растворе.персульфата аммония в концентрированной серной кислоте ипромывается водой, Затем заготовка смачивается водным раствором гидрофосфата аммония и нагревается в течение 10 мин в10 муфельной печи, Полученный порошок ТРГпосле уплотнения засыпается в пресс-форму, Давление прессования - 60 МПа, Далеекак в примере 1, проводятся испытания, результаты которых представлены в таблице.15 П р и м е р 3, ТРГ иэ примера 2 прессуется в изделие при давлении 80 МПа.П р и м е р 4. Порошок ТРГ прессуетсяпри давлении 100 МПа,П р и м е р 5. Прессование щетки прово 20 дится при давлении 120 МПэ.П р и м е р 6. Прессование: щетки проводится при давлении 140 МПа.П р и м е р 7, Порошок ТРГ готовится,как в примере 2, но беэ смачивания раство 25 ра гидрофосфвта,П р и м е р 8, Порошок ТРГ пригоговлен,кэк в примере 2, но смачивался растворомгидрофосфэта калия. Давление прессования - 120 МПа.30 Использование ТРГ позволяет снизитьэнергоемкость процесса по сравнение спрототипом за счет исключения стадии карбонизации. В предложенном решении тепловая обработка требуется только на стадии35 получения ТРГ и составляет 15 мин против15 ч в прототипе при соответственно болеенизкой температуре 600-700 С против 830850 ОС,Трудоемкость процесса снижается за40 счет отказа от горячего прессования и заменой его обычным прессованием, а также отказом от последующей обработки ивведения токоподвода.ч Составитель И.БулгакРедактор М,Кузнецова Техред М.Моргентал Корректор М,петроваЗаказ 2477 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раувская наб., 4/бПроизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 01