СПЕЧЕННЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ТОКОСЪЕМНЫХ СКОЛЬЗЯЩИХ КОНТАКТОВ Российский патент 1999 года по МПК C22C33/02 B60L5/08 H01H1/02 

Изобретение относится к порошковой металлургии, конкретнее, к области создания антифрикционных износостойких материалов на основе железа, и может быть использовано при изготовлении контактных вставок для токосъема с контактного провода.

Материал для изготовления контактных вставок токосъемников должен обладать следующими свойствами: значительной износостойкостью, низким коэффициентом трения, хорошей прирабатываемостью и высокими прочностными свойствами. Материал не должен содержать в своем составе токсичных элементов.

Известен спеченный материал на основе железа, применяемый для изготовления контактных вставок токосъемников троллейбусов, содержащий, мас.%: графита 1 - 1,5; меди 2,5 - 10; серы 0,3 - 1,0; вольфрама 0,5 - 10; свинца 0,5 - 5; олова 0,5- 5 /а.с. СССР N 434036, кл. B 60 L 5/08, приор. 04.06.73/.

Однако, наличие в составе материала дефицитного вольфрама приводит к значительному удорожанию электроконтактной вставки, а использование токсичного свинца для улучшения антифрикционных свойств материала наносит большой вред экологическому состоянию атмосферы.

Известен также порошковый материал на основе железа для электроконтактных вставок троллейбусов, выбранный в качестве прототипа, содержащий, мас. %: графита 0,3 - 2,0; меди 2 - 10; серы 0,3 - 1,0; свинца 1 - 15; олова 0,5 - 1,5 /а.с. СССР N 385769, кл. B 60 L 5/08, приор. 23.03.72/.

Данный материал, имея удовлетворительные антифрикционные свойства и достаточно высокую износостойкость, может стабильно работать при любых погодных условиях.

Однако, в состав материала входит свинец, который является канцерогенным веществом и запрещен к применению. Использование электроконтактных вставок, имеющих в своем составе сильно токсичные добавки, представляет собой экологическую опасность.

Задача, решаемая данным изобретением, - это создание недорого экологически чистого материала для электроконтактных вставок, обладающего наряду с хорошими антифрикционными свойствами высокими прочностью и износостойкостью, а также способностью стабильно работать при любых погодных условиях.

Поставленная задача решается тем, что спеченный материал для токосъемных скользящих контактов на основе железа, содержащий графит и медь, в соответствии с изобретением, содержит указанные компоненты в следующих количествах, мас.%:
Графит - 8 - 18
Медь - 8 - 20
Железо - Остальное
Сущность изобретения заключается в том, что заявляемый порошковый материал на основе железа благодаря высокому содержанию в нем графита обладает необходимыми для скользящих контактов антифрикционными свойствами, а также способностью мало изнашивать дорогостоящий контактнный провод. Применение специальной технологии позволяет получать материал для скользящих электроконтактных вставок, обладающий высокими прочностными свойствами и значительной износостойкостью.

В качестве основы спеченного материала взят восстановленный железный порошок с насыпной плотностью до 2 г/см³ - недефицитное, экономичное сырье, способное обеспечить высокий уровень прочностных свойств и хорошую износостойкость материала контактных вставок.

Графит ГК-1 в составе материала вставки повышает ее антифрикционные свойства и обеспечивает стабильность работы без дополнительного подвода смазки. Кроме того, графит улучшает прирабатываемость материала и значительно снижает износ контактного токоподводящего провода. Содержание графита в материале составляет 8 - 18 % по весу. Уменьшение количества вводимого в шихту графита (менее 8 мас.%) приводит к значительному снижению антифрикционных свойств материала, а увеличиение выше верхнего значения (более 18 мас.%) приводит к его резкому разупрочнению.

Медный порошок ПМС-1 значительно повышает прочностные свойства антифрикционного материала на основе железа. Благодаря наличию меди материал имеет более высокие физико-механические и электрические свойства по сравнению с железографитом. Содержание меди в предлагаемом материале составляет 8 - 20 % по весу. Данное количество меди обеспечивает оптимальное сочетание физико-механических и электрических свойств электроконтактных вставок. Уменьшение количества меди (менее 8 мас.%) снижает прочностные свойства материала и отрицательно влияние на его электрические свойства, увеличение же количества медной добавки (свыше 20 мас.%) приводит к значительному удорожанию электроконтактной вставки без существенного улучшения ее свойств.

Таким образом, повышение антифрикционных и прочностных свойств троллейбусных вставок, их прирабатываемости и износостойкости, снижение износа дорогостоящего контактного медного провода, улучшение экологической обстановки в городе путем отказа от электроконтактных вставок, содержащих свинец, достигается путем применения материала, получаемого методом порошковой металлургии и содержащего, мас.%:
Графит - 8 - 18
Медь - 8 - 20
Железо - Остальное
Для иллюстрации изобретения были подготовлены и испытаны смеси трех составов, мас. %: графит марки ГК-1, медный порошок марки ПМС-1, железный порошок, произведенный Сулинским АО СМЗ методом восстановления.

Смеси готовили следующим образом.

Вначале смешивали в необходимых расчетных количествах компоненты шихты в течение 1 ч в смешивающем устройстве (шаровая мельница, конусный смеситель) до получения однородной гомогенной смеси. Затем проводили прессование порошковых композиций при давлении 3 - 5 т/см² с последующим спеканием при температуре 1040 - 1050^oС в дуге эндогаза в течение 2 ч. Готовые изделия подвергали испытанию на износостойкость.

Вставки, изготовленные из композиций всех трех составов, показали удовлетворительные результаты при стендовых испытаниях на износостойкость.

Использование: в порошковой металлургии для создания антифрикционных износостойких материалов на основе железа для изготовления контактных вставок для токосъема с контактного провода. Сущность изобретения: спеченный материал для токосъемных скользящих контактов на основе железа, содержащий графит и медь, содержит указанные компоненты в следующих количествах, мас.%: графит-8-18, медь-8-20, железо-остальное. Материал является экологически чистым и обладает наряду с хорошими антифрикционными свойствами высокими прочностью и износостойкостью, а также способностью стабильно работать при любых погодных условиях. 1 табл.

Спеченный материал для токосъемных скользящих контактов на основе железа, содержащий графит и медь, отличающийся тем, что он содержит указанные компоненты в следующих количествах, мас.%:
Графит - 8 - 18
Медь - 8 - 20
Железо - Остальное