Способ изготовления металлоуглеродистых щеток Советский патент 1984 года по МПК H01R43/12 

-чЗ

оо

ел

ю ю

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при изготовлени. на основе препарированного термрреактивным связующи графита металлоуглеродистых щеток для электрических машин.

Наиболее близок к предлагаемому способ изготовления, металлоуглеродистых щеток на основе препарированного термореактивным связующим графита, включающий смешение Ю препарированного термореактивным связующим графита с металлическим ингредиентом, горячее прессование и термообработку в защитной средеС13.

Однако известный способ не обе- 15 спечивает высокой технологичности изделий и ограничивает возможность получения изделий широкого применения,

Цель изобретения - повышение тех- 20 нологичности изготовления щеток. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу изготовления металлоуглеродистых щеток на основе препарированного термореак- 25 тивным связующим графита, включающему смешение препарированного термореактивным связующим графита с металлическим ингредиентом, горячее прессование и термообработку в защитной среде при 500-бОО°С, прессование производят в течение 10-60 с при давлении 22-10 - 35-1,0 гПа, а скорость нагрева при термообработке составляет 500-1500с/ч.

Прессование пресскомпозиции в . 35 течение 10-60 с .при давлении 22-10 35-10 5 гПа позволяет термореактивному связующему препарированного графита обеспечить плотную прессовку тела щетки, упрочняющуюся 40 при последующей термообработке со скоростью нагрева 500-1500°С/ч, без дефектов, присущих известныгл-способам, чем достигается высокая техно-, логичность изготовления щеток. 45

При изготовлении щеток с широким диапазоном содержания препарированного термореактивным связующим графита, т.е. 20-80 вес.%, времени прессования менее 10 с и давлении Q прессования менее 22-10 не обеспечиваются как эффективное удаление воздуха,, адсорбированного на поверхности частиц пресспорошка, и летучих связующего, так и пластификация термореактивного связующего, приводящая к упрочнению связи между гранулами графита при дальнейшей термообработке с высокой скоростью нагрева. Увеличение времени прессования свьше 60 с при 60 указанном давлении прессования приводит к уменьшению открытой пористости, которая сокращается за сче.т избыточной пластификации термореакИрного связуюгаего, что вызыв.ает ,55

при последующей высокой скорости нагрева 500-1500с/ч разрушение тела щетки при деструкции связующего. С другой стороны, наличие открытой пористости обеспечивает возможность отвода летучих при скоростном нагреве, который характеризуется, кроме преимущества в высокой производительности процесса термообработки, более высоким выходом твердого остатка, чем при известном медленном нагреве в 250450°С/ч, что способствует упрочнению тела щетки.

Сокращение времени нагрева, в частности, предохраняет медь токоведущего провода, запрессованного в заготовку щетки, от значительных изменений структуры, которые при медленной скорости нагрева вызываю ухудшение характеристик провода (потерю гибкости, охрупчивание и пр. ) из-за длительного пребывания медного провода при высоких температурах термообработки.

Регулированием в указанных пределах значений режимов прессования и термообработки при изготовлении металлоуглеродистых этого класса достигают высокого уровня технологичности изделий с большим диапазоном содержания препарированного теркореактивным связующим графита (20-80 вес.% I.

Пример 1. 1етки готовят следующим.образом. Компоненты,вес. препарированный термореактивным свзующим графит (35 вес.% связующего к 100 вес.% графита ) завальевский 20; порошок меди ПМС-1 71; 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 12-25-50 мм с запрессованным токоведущим проводом ПЩ4 на гидравлическом прессе 10 с при давлении ;35 -10 гПа и 170°С. Отпрессованные таким образом образцы заготовок темообрабатывают в электрических печах в среде эндогаза при :И скорости нагрева 500с/ч.

Пример 2. Компоненты,вес. препарированный термореактивным связующим графит (35 вес.% связуюшего к 100 вес.% графита) завальевский 50; порошок меди ПМС-1 41; 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-.25-50 Ф1 с запрессованным токоведущим проводом на гидравлическом прессе 35 с при давлении 30 -10 5 гПа и 170 С. Отпрессованный таким образом заготонки термообрабатывают в электрических печах в среде эндогаза при и скорости нагрева ,

Пример 3. Компоненты, вес. препарированный термореактивны. связующим графит (35 вес.% связующего к 100 вес.% графита ) завальевский 80; порошок меди ПМС-1 11; порошок свинца 6 и порошок олова 3, просеянные через сетку 025, перемешивают в смесителе лопастного типа 0,5 ч при температуре окружающей среды. Прессуют заготовки щеток размеров 12-25-50 мм с запрессованным токоведущим проводом П1Ц4 на гидравлическо прессе 60 с при-давлении 22 10 гПа и . Отпрессованные таким образом образцы заготовок термообрабатывают в электрических печах в среде эндогаза при и скорости нагрева .

Пример 4. Для сравнения изготавливают щетки состава, аналогичного примеру 1, но по известному способу: время прессоваадя 2 с, давление прессования 20-105 гпа и скорость нагрева при термообработке 450°С/ч.

Пример 5. Для сравнения изготавливают щетки состава, аналогичного примеру 2 , но по известному способу: время прессования 5 с, давление прессования 20 -1.0 гПа и скорость нагрева при термообработке. .

Пример 6. Для сравнения изготавливают тетки состава, аналогичного примеру 3, но по известному способу: время прессования 8 с, давление прессования 20-1ргПа и скбрость нагрева при термообработке .

Полученные образцы щеток проверяют по внешнему виду и физико-механическим характеристикам и испытывают на электрических машинах типа СТ-130АЗ напряжением 12 В (пример 1 и 4J, напряжением 24 В (пример 2 и 5 ) и Г-250 напряжением 12-24В (пример 3 и 6).

Результаты проверки приведены в таблице.

Как видно из таблицы, щетки., изг6тов,ренные по предлагаемому способу, Обеспечивают значительно более высокие выходные характеристики изделий (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.

Для всех вариантов, изготовленных по известному способу,характерно уменьшение твердости и увеличение удельного электросопротивления, вызывающего при испытании на электрических машинах напряжением 12-24В увеличение электрических потерь. Имеет место также ухудшение характеристик токоведущего провода.

Использование предлагаемого способа изготовления металлоуглеродистых щеток на основе препарированного термореактивным связующим грйфита обеспечивает по сравнению с известншли способами повышение технологич5 ности. изготовления щеток с широким диапазоном содержания препарированного графита (20-80 вес.% ), а также унификацию технологии металлоуглеродистых щеток путем расширения выпус0 ка изделий по предлагаемому способу в результате увеличения выхода годного .

Экономический эффект от внедрения предлагаемого способа изготовления

5 металлоуглеродистых щеток на основе препарированного термореактйвным связующим графита составляет. 400 тыс. руб.

Предлё1гаемый - способ

35-10 500

10

.35 ЗОЮ 1000

22-10

1500

60

Известный способ

18-25 0,3-0,6

ИспытаБез видимыхния на СТ-130ЛЗ дефектовудовлетворительные

50 То же 12-22 1,0-8,0

Испытания на СТ-ЮЗЛЗ удовлетворительные

4,0-10,0 Испыта18ния на Г-250 удовлетворительные

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МЕТАЛЛОУГЛЕРОДИСТЫХ ЩЕТОК на основе препарированного термореактивным свйзующим графита, включающий смешение препарированного термореактивным связующим графита С металлическим ингредиентом, горячее прес,сование и.термообработку в защитной среде при500-600 С, отличающийся тем, что, с целью повьаиения технологичности изготовле,нйя изделий, прессование производят в течение 10-60 с при давлении в пределах 22-10 - 3510 гПа, а скорость нагрева при термообработке составляет 500-1500С/ч.