CN1029715C - 一种高速电机用电刷的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高速电机用电刷的制造方法，电刷由喷雾碳黑特细石墨粉、煤焦油、一阶段料粉、生沥青焦粉、熬煎中沥青1134树脂、工业酒精，按配比组成，通过在焙烧工艺中延长焙烧时间和在浸渍工艺中，用80%的工业酒精稀释20%的1134树脂配制的浸渍液与人造石墨浸渍处理，使电刷具有高耐磨、电压降小、火花小的优良性能。

Description

本发明涉及一种高速电机用电刷的制造方法。电机用电刷广泛应用于高速整流子电机。
目前国内生产的D374L电刷是由D308一阶段料粉、半补强碳黑、熬煎中沥青、氢氧化铅、磷酸组成。经热混和、轧片、冷却、焙烧、再破碎过筛、压制成几何形状的生坯与沥青浸渍放入窖内再焙烧，经过热处理后形成碳制品，再将其进行2500℃的热处理，石墨化后形成人造石墨，再用氢氧化铝与磷酸配制成浸渍液进行浸渍处理后用机械加工制成。这种电刷由于配方和焙烧、浸渍工艺的局限，直接影响了电刷的性能和使用寿命。当用于高速电机时，稳定使用300小时后，产生火花大，电机升温高，以致电机无法正常运行。D374L电刷的材料配方见表1，一阶段焙烧温升时间表见表2，生坯温升时间表见表3。
表1：D374L电刷材料配方
序号    材料名称    工艺配比（公斤）    备注
1    D308一阶段料粉    480
2    半补强碳黑    200
3    熬煎中沥青    320
4    氢氧化铝    115
5    磷酸    60
表2：一阶段料焙烧温升时间表
温度    温升速度    时间（小时）
室温-500℃    自由上升    4
500～550℃    25℃/4小时    8
550℃    维持    24
550～850℃    15℃/4小时    80
850～1150℃    60℃/4小时    20
1150℃    维持    48
表3：生坯焙烧温升时间表
温度℃    班次    温度℃    班次    温度℃    班次    温度℃    班次
室温-400    1    660    9    740    17    900    25
500    2    670    10    750    18    950    26
530    3    680    11    760    19    1000    27
560    4    690    12    770    20    1050    28
590    5    700    13    780    21    1100    29
610    6    710    14    790    22    1200    30
630    7    720    15    800    23    保温    31-36
650    8    730    16    850    24
注：每班次8小时共计288小时
本发明的目的是提供一种高速电机用电刷的制造方法，通过改变配方、焙烧和浸渍工艺，使电刷具有电压降小、火花小、高耐磨的优良性，并能提高电机的使用寿命。
本发明的技术特征是：一种高速电机用电刷的配方由表4中的原材料组成：（以1000公斤配比）
表4：高速电机用电刷配方
序号    材料名称    工艺配比（公斤）    备注
1    喷雾碳黑    45    A-17
2    特细石墨粉    5    一阶段
3    煤焦油    50    料粉
4    A-17一阶段料粉    500    二阶
5    生沥青焦粉    250    段料
6    熬煎中沥青    250    粉
7    1134树脂    20    浸渍液
工业酒精    80    浸渍液
由于在一阶段料粉的配制中加入一定配比的特细石墨粉，能提高电刷的润滑性，提高耐磨性。
在焙烧工艺中，一次焙烧时间延长至304小时，二次焙烧时间延长至480小时。由于经多次试验改变一阶段料粉焙烧温升工艺，生坯焙烧温升工艺，延长保温时间，详见表5、表6。能有效地防止电刷经焙烧后开裂。在浸渍工艺中，采用80%的工业酒精和20%的1134树脂稀释，当经电化后的电刷坯料放入浸渍窖后，稀释的1134树脂抽入浸渍窖内一并加压进行浸渍处理。由于上述配方中的材料配比，焙烧和浸渍工艺改进，使其电阻率达23-40欧姆毫米2/米对电刷的接触电压降为1.5～2.5V，摩擦系数不大于0.25，50小时磨损值不大于0.1毫米，额定电流密度为10安培/厘米2，允许圆周速度80米/秒，火花不大于1 1/2 级。
本发明的优点是：由于在原材料中放入一定配比的特细石墨粉提高了电刷的润滑性和耐磨性;由于在一、二次焙烧工艺中改变 温控时间，有效地解决了原电刷制造中开裂的缺陷;由于在浸渍工艺中采用工业酒精稀释1134树脂后配制的浸渍液渗透性好，经与电刷生坯加压浸渍后，能增强电刷的机械强度和提高使用寿命。经机械电子工业部第二十研究所用本发明制造的电机电刷（A-17）与日本制造的C-1电刷一并经行700小时连续寿命试验考核，结论为：“电刷火花、使用寿命等方面能达到日本C-1电刷的先进水平，在国内处于领先地位”。因此本发明制造的A-17电刷可替代进口产品，具有很高的推广应用价值。其主要性能指标试验结果对比见表7。
本发明的实施例：例举A-17电刷的制造方法。其原材料配方见技术特征中的表4，按单位产品净重1000公斤的配比配料。首先将喷雾碳黑、特细石墨粉、煤焦油按比重由小到大的原则顺序加入500立升双浆混和机，进行加热混和，并在混和时加入粘结剂。当达到常规的温度和时间后，关闭电源出料。通过混和使料粉具有塑性、易于压型，提高料粉的密实程度。将料粉倒入轧片机先轧成5mm厚的料片，再轧成2mm厚的料片。通过轧片达到迫出料粉中的空气，使料片密实，提高压制性能，降低压制所需的单位压力。轧制后的料片放在箱内自然冷却或强制通风冷却，将冷却后的料片送入万能磨粉机按常规磨粉工艺将大颗粒的料片磨制到工艺规定的颗粒度。将磨制后的料粉放入悬挂式振动筛，进行过筛，去除料粉中的大颗粒和外来杂质。将300吨的油压机按工艺规定的生坯的比重、压力调试好，把具有合格标记的料粉放入油压机，通过压制将压料在一定的压力压制下压制成具有一定几何形状、一定比重的生坯。将生坯装入窖中进行第一阶段焙烧，其一阶段料焙烧的温度和时间 见技术特征中的表5。冷却后放入破碎机中再破碎去除杂质和大颗粒，成为一阶段料粉，再用50%的一阶段料粉、25%生沥青粉，25%的中沥青再热混和、热轧片、冷却后再破碎、压坯，进行第二次焙烧，其焙烧的温度和时间见技术特征中的表6。通过二次焙烧延长温度的保温时间，解决了原制造中电刷经焙烧后易开裂的问题。通过二次焙烧，提高了制品的机械强度;降低电阻，增强耐磨性能。经过焙烧热处理后形成碳制品，再将碳制品放在石墨化炉中通电并通过2500℃以上的高温处理，通过石墨化，提高热和电的传导率，提高化学稳定性，排除杂质提高纯度，提高抗磨性能，降低硬度，改善机械加工性能。经石墨化后形成的人造石墨再进行浸渍工艺，用80%的工业酒精稀释20%的1134树脂配制成浸渍液，把经石墨化后的人造石墨放入浸渍窖，先抽真空，然后将浸渍液抽入窖内。关闭闸门，加压8公斤，保压大于5小时，打开浸渍窖盖取出制品，放入烘箱，低温烘干。再根据产品图样要求机械加工成各种几何状的电刷。
表5：一阶段料焙烧温升时间表
温度    温升速率    时间（小时）
室温-500℃    自由上升    8
500℃～550℃    25℃/8小时    16
550℃    维持    48
550℃～850℃    15℃/8小时    120
850～1150℃    60℃/8小时    40
1150℃    维持    72
表6：生坯焙烧温升时间表
温度℃    班次    温度℃    班次    温度℃    班次    温度℃    班次
室温-400    1    660    9    740    17    900    25
500    2    670    10    750    18    950    26
530    3    680    11    760    19    1000    27
560    4    690    12    770    20    1050    28
590    5    700    13    780    21    1100    29
610    6    710    14    790    22    1200    30
630    7    720    15    800    23    保温    31～50
650    8    730    16    850    24
注：每班8小时，公计400小时

Claims (1)

1、一种高速电机用电刷的制造方法，其特征是电刷由喷雾碳黑45公斤、特细石墨粉5公斤、煤焦油50公斤、一阶段料粉500公斤、生沥青焦粉250公斤、熬煎中沥青250公斤、1134树脂20公斤、工业酒精80公斤的配比组成；在焙烧工艺中一次焙烧时间为304小时，温升自500℃～1150℃，二次焙烧时间为480小时，温升自400℃-1200℃；在浸渍工艺中，用80%的工业酒精稀释20%的1134树脂配制的浸渍液与人造石墨放入浸渍窑，真空加压、保压处理。
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