Способ изготовления металлоуглеродистых щеток

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 22 А 19) П 01 В 43/ САНИЕ ИЗОБРЕТЕ КОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ АВ шение препарированного термореактивным связующим графита С металлическим ингредиентом, горячее прес- ,сование и,термообработку в защитной среде при 500-600 С,. о т л и ч а - ю щ и й с я тем, что, с целью повышения технологичности изготовле; ноя изделий, прессование производят в течение 10-60 с при давЛении в пределах 2210 ф - 3510 гПа, а скорость нагрева при термообработке составляет 500-1500 С/ч. У 9СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(54)(57) СПОСОБ ИЗЛОУГЛЕРОДИСТЫХ ЩЕТпрепарированного тсвязующим графита.М нер,л .И.Сучков3(088.8)свидетельство ССВ 39/20, 1979,ГОТОВЛЕНИЯ МЕТАЛОК на основеермореактивнымвключающий сме.,):.,(1 КМНь.й10 30 40 Изобретение относится к электротехнике и может быть использованопри изготовлени. на основе препарированного термореактивным связующимграфита металлоуглеродистых щетокдля электрических машин.5Наиболее близок к предлагаемомуспособ изготовления металлоуглеродистых щеток на основе препарированного термореактивным связующим графита, включающий смешениепрепарированного термореактивнымсвязующим графита с металлическимингредиентом, горячее прессованиеи термообработку в защитной среде 1Однако известный способ не обеспечивает высокой технологичностиизделий и ограничивает возможностьполучения изделий широкого применения.Цель изобретения - повышение тех" 20нологичности изготовления щеток,Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу изготовления металлоуглеродистых щеток наоснове препарированного термореактивным связующим графита, включающему смешение препарированноготермореактивным связующим графитас металлическим ингредиентом, горячее прессование и термообработкув защитной среде при 500-600 С,опрессование производят в течение10-60 с при давлении 22 10- 351,0 гПа,а скорость нагрева при термообработке составляет 500-1500 С/ч,Прессование пресскомпозиции в 35течение 10-60 с при давлении 22 10835 10 5 гПа позволяет термореактивному связующему препарированногографита обеспечить плотную прессовку тела щетки, упрочняющуюсяпри последующей термообработке соскоростью нагрева 500-1500 ОС/ч, бездефектов, присущих известным способам, чем достигается высокая технологичность изготовления щеток. 45При изготовлении щеток с широкимдиапазоном содержания препарированного термореактивным связующимграфита, т,е, 20-80 вес., временипрессования. менее 10 с и давлениипрессования менее 22 10не обеспечиваются как эффективное удаление воздуха, адсорбированногона поверхности частиц пресспорош.ка, и летучих связующего, так ипластификация термореактивного связующего, приводящая к упрочнениюсвязи между гранулами графита придальнейшей термообработке с высокой скоростью нагрева. Увеличениевремени прессования свыше 60 с при 60указанном давлении прессования приводит к уменьшению открытой пористости, которая сокращается за счетизбыточной пластификации термореакщрного связующего, что вызывает при последующей высокой скоростинагрева 500-1500 фС/ч разрушениетела щетки при деструкции связующего. С другой стороны, наличиеоткрытой пористости обеспечиваетвозможность отвода летучих при скоростном нагреве, который характеризуется, кроме преимущества в высской производительности процессатермообработки, более высоким выходом твердого остатка, чем приизвестном медленном нагреве в 250450 ОС/ч, что способствует упрочненик тела щетки.Сокращение времени нагрева, вчастности, предохраняет медь токоведущего провода, запрессованногов заготовку щетки, от значительныхизменений структуры, которые примедленной скорости нагрева вызываютухудшение характеристик провода(потерю гибкости, охрупчивание ипр, ) из-за длительного пребываниямедного провода при высокихтемпературах термообработки.Регулированием в указанных пределах значений режимов прессованияи термообработки при изготовленииметаллоуглеродистых шток этогокласса достигают высокого уровнятехнологичности изделий с большимдиапазоном содержания препарированного терореактивным связующимграфита (20-80 вес.% ).П р и и е р 1. Р;етки готовятследующим.образом. Компоненты,вес.%:препарированный термореактивным связующим графит (35 вес.Ъ связующегок 100 вес.В графита ) завальевский20; порошок меди П 1 С71; порошоксвинца 6 и порошок олова 3, просеянные через сетку 025, перемешиваютв смесителе лопастного типа 0,5 чпри температуре окружающей среды,Прессуют заготовки щеток размером12 25 50 мм с запрессованным токоведущим проводом ПЩ 4 на гидравлическом прессе 10 с при давлении35 .10гПа и 170 С. Отпрессованныетаким. образом образцы заготовок термообрабатывают в электрических печах в среде эндогаза при 500 С и скорости нагрева 500 ОС/ч.П р и м е р 2. Компоненты,вес.%: препарированный термореактивным связующим графит (35 вес,Ъ связующего к 100 вес. граФита) завальевский 50; порошок меди ПМС41; порошок свинца б и порошок олова 3, просеянные через сетку 025, перемешивают в смесителе лопастного типа 0,5 ч при температуре окружающей среды. Прессуют заготовки щеток размером 12. 2550 мм с запрессованным токоведущим проводом ПЩ 4 на гидравлическом прессе 5 с при давлении 30 .10гПа и 170 С. ОтпрессованныЕ таким образом заготовки термообрабатывают в электрических печах в среде зндогаза при550 фС и скорости нагрева 1000 ОС/ч.ф П р и м е р 3. Компоненты, вес.Ъ:препарированный термореактивным связующим графит 35 вес.Ъ связующего5к 100 вес.Ъ графита ) завальевский .80; порошок меди ПРС11; порошоксвинца 6 и порошок олова 3, просе-.янные через сетку 025, перемешиваютв смесителе лопастного типа 0,5 чпри температуре окружающей среды.Прессуют заготовки щеток размеров12 25 50 мм с запрессованным токоведущим проводом ПЩ 4 на гидравлическомФпрессе 60 с при давлении 22 10 гПа 15и 170 С. Отпрессованные таким образом образцы заготовок тврмообрабатывают в электрических печах в средезндогаза при 600 С и скорости нагрева 1500 фС/ч,20П р и м е р 4. Для сравненияизготавливают щетки состава, аналогичного примеру 1, но по известномуспособу: время прессоваля 2 с, давление прессования 20 10 гПа и скорость нагрева при термообработке450 ОС/ч.П р и м е р 5. Для сравнения изготавливают щетки состава, аналогичного примеру 2, но по известному спо-,собу: время прессования 5 с, давление прессования 20 10 5 гПа и скорость нагрева при термообработке.450 С/ч.П р и м е р 6. Для сравненияизготавливают щетки состава, анало-З 5гичного примеру 3, но по известномуспособу: время прессования 8 с,давление прессования 2010гПа искЬрость нагрева при термообработке450 оС/ч. 40Полученные образцы щеток проверяют по внешнему виду и физико-механическим характеристикам и испытывают на электрических машинахтипа СТАЗ напряжением 12 В (пример 1 и 4), СТА 01 напряжением24 В (пример 2 и 5 ) и Гнапряжением 12-24 В (примео 3 и 6 ). Результаты йроверки приведены втаблице,Как видно из таблицы, щетки, изготовленные по предлагаемому способу, обеспечивают значительно более высокие выходные характеристики изде. лий (внешний вид,твердость, удельное электросопротивление)и удовлетворительную работу электрических машин различного типа. Изготовление щеток такого же класса, но по известному способу сопровождается образованием микротрещин, что характеризует отсутствие прочной смешанной матрицы, а также наличием трещин и расслоений, что является результатом действия остаточного воздуха после снятия усилия прессования.ЮДля всех вариантов, изготовленных по известному способухарактерно уменьшение твердости и увеличение удельного электросопротивления, вызывающего при испытании на электрических машинах напряжением 12-24 В увеличение электрических потерь.Имеет место также ухудшение характеристик токоведущего провода. Использование предлагаемого способа изготовления металлоуглердистых щеток на основе препарированного термореактивным связующим графита обеспечивает по сравнению с известными способами повышение технологичности изготовления щеток с широким диапазоном содержания препарированного графита (20-80 вес.Ъ , а также унификацию технологии металлоуглеродистых щеток путем расширения выпуска изделий по предлагаемому способу в результате увеличения выхода годного.Зкономический эффект от внедрения предлагаемого способа изготовления металлоуглеродистых щеток на основе препарированного термореактивным связующим графита составляет 400 тыс. руб,Параметры прессовария Удельноеэлектрическоесопротивлениемк Ом 1 м Пример Внешнийвидиэделий Твер дость Давление гПа,6 Испытания на СТЛЗ удовлет- воритель- ные 500 Без видимыхдефектов 30 ф 10 1000 550 То же 12-22 1,0-8,0 Испытания наГ удовлет- воритель- ные Известныйспособ 2010 450 10-17 500 20 щеток смикротрещинами 0,5-08 Испытания наСТЛЗнеудовле- творительныеиз-за высокихэлектрическихпотерь 20-106 450 8-14 550 7,0-2,0 Испытания на СТнеудовле- творительныеиз-за сколов 20 10 450 15-30 600 20 щеток стрещинами, остальныес микротрещина 40 щеток расслоилось остальные с трещина- ми ВНИИПИ Заказ 976/47 Тираж 591 Подпйсное филиал ППП "Патеитф, г. Ужгород, ул. Проектная,4 Ф Испыта-. ния на Гне- удовлет- ворительные из-за разрушения тела щетки