DE4317121C2 - Verfahren zum Erzeugen einer gesinterten Legierung auf Eisenbasis für Stromabnehmergleiter - Google Patents
Verfahren zum Erzeugen einer gesinterten Legierung auf Eisenbasis für StromabnehmergleiterInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren
zum Erzeugen einer gesinterten Legierung auf Eisenbasis
mit einem hervorragenden Abriebwiderstand,
die geeignet ist zur Verwendung bei der Herstellung eines
Kontaktstreifens für den Stromabnehmer, der auf einem
Hochgeschwindigkeitselektrowagen verwendet wird, welcher
fähig ist zum Betrieb bei einer Geschwindigkeit von 270
bis 350 km/h, sowie auf einen Kontaktstreifen aus der
gesinterten Legierung auf Eisenbasis.
Die japanischen Shinkansen-Elektrowagen wurden bisher in
ihrer Betriebsgeschwindigkeit verbessert. Jedes Mal, wenn
die Shinkansen-Elektrowagen in ihrer Betriebsgeschwindig
keit verbessert wurden, wurde die gesinterte Legierung
auf Eisenbasis für den Kontaktstreifen des Strombabnehmers oder Pantographen,
der auf den Shinkansen-Elektrowagen verwendet wird, be
züglich des Abriebswiderstands und der Schmierfähigkeit
verbessert, die benötigt wurden zum Gewährleisten der ma
ximalen angegebenen Geschwindigkeit des Elektrowagens.
Beispielsweise enthält die gesinterte Legierung auf Ei
senbasis für den Kontaktstreifen für den Stromabnehmer,
der auf den japanischen Shinkansen-Elektrowagen verwendet
wird, die mit einer Geschwindigkeit von 200 bis 240 km/h
betrieben werden, 2 bis 27% Blei als Schmiermittel,
um eine ausreichende Schmierfähigkeit für die Betriebs
geschwindigkeit von 200 bis 240 km/h vorzusehen. Auch ent
halten einige Kontaktstreifen als Schmiermittel 2 bis 7%
Molybdändisulfid und 0,2% oder weniger Koh
lenstoff.
Die japanische Patent-Veröffentlichung (Kokoku) Nr. Sho
63-65741 (von vieren der Erfinder der vorliegenden Erfin
dung) offenbart eine gesinterte Legierung auf Eisenbasis,
die verwendet wird zur Herstellung eines Kontaktstreifens
des Stromabnehmers, um eine höhere Betriebsgeschwindigkeit
(220 bis 270 km/h) als die vorgenannte Geschwindigkeit
(200 bis 240 km/h) zu gestatten. Diese gesinterte Legie
rung auf Eisenbasis wird erzeugt durch Zusammenmischen
von 2 bis 14 Gew.-% granularem Chrom, 2 bis 7% eines
Metallsulfids, 1% oder weniger Phosphor und den Rest
Eisenpulver, Formen der Mischung durch Verdichten bzw. Kompression
unter einem Druck von 588,6 bis 784,8 N/mm², Sintern in eine ge
sinterte Mutterlegierung mit einer Porosität von ungefähr
10%, und Imprägnieren mit 2 bis 8% Blei oder einer
Bleilegierung in die gesinterte Mutterlegierung.
Es wurde geplant, die Shinkansen-Elektrowagen bezüglich
der Geschwindigkeit auf bis zu 270 km/h oder mehr zu ver
bessern, und entsprechend war eine gesinterte Legierung
erforderlich zum Herstellen eines Kontaktstreifens, der auch
für diese Stromabnehmer geeignet ist.
Wenn die Elektrowagengeschwindigkeit somit verbessert wird, wird
jedoch das Folgen oder die Verbindung des Kontaktstrei
fens mit dem Kontaktdraht schlechter, und somit verliert
der Kontaktstreifen den Kontakt mit dem Kontaktdraht
häufiger. Daher erfolgt häufiger eine Lichtbogenbildung
zwischen dem Kontaktstreifen und dem Kontaktdraht, und der
Lichtbogen selbst wird größer. Ein Teil des Bleis, das in
dem Kontaktstreifen enthalten ist, welcher einen Über
schuß an Blei enthält, wird aus dem Kontaktstreifen
herausgeschmolzen, so daß der Kontaktstreifenkörper
durch den Lichtbogen angegriffen, der Kontakt
streifen stärker abradiert wird und somit der
Kontaktdraht beschädigt wird.
Wenn der Bleigehalt in dem Kontaktstreifen korrekt ist,
und die Dicke der Bleischicht auf der Gleitoberfläche des
Kontaktstreifens auch korrekt ist, ist der Reibungskoef
fizient µ auf dem Kontaktstreifen in der Größenordnung
von 0,4 und die Bleischicht dient effektiv
als Schmiermittel. Wenn jedoch der Bleigehalt übermäßig
ist, wird der Reibungskoeffizient µ 0,8 bis 1 sein und
die Bleischicht wird eine schlechtere Wirkung
als Schmiermittel zeigen, und der Kontaktstreifen wird
stärker abgerieben.
In dem Fall, wenn ein Kontaktstreifen MoS₂ und WS₂ als
Schmiermittel enthält, wird der Reibungskoeffizient µ da
von ungefähr 0,2 oder weniger sein, wenn die Gleitober
fläche davon eine Temperatur von weniger als 400°C be
sitzt, und die Schmiermittel zeigen insbesondere eine
große Schmierfähigkeit. Wenn jedoch die Temperatur der
Kontaktstreifen-Gleitoberflächen oberhalb 400°C ist,
werden die Schmiermittel oxidiert werden. Wenn die Gleit
oberflächentemperatur höher als 800°C wird, werden die
Schmiermittel ausbrennen. Insbesondere wenn die Gleit
oberfläche des Kontaktstreifens eine Temperatur oberhalb
von 400°C besitzt, steigt der Reibungskoeffizient µ des
Kontaktstreifens, der auf dem Kontaktdraht gleitet, all
mählich an, so daß die Gleitoberfläche des Kontaktdrahts
stark abgerieben wird. Der Reibungskoeffizient µ des Kon
taktstreifens, der Kohlenstoff als Schmiermittel ent
hält, ist ungefähr 0,8. Wenn die Gleitoberfläche des Kon
taktstreifens eine Temperatur von ungefähr 450°C be
sitzt, wird der Kohlenstoff beginnen, zu oxidieren. Wenn
die Temperatur der Gleitoberfläche höher als 800°C wird,
wird der Kohlenstoff ausgebrannt und wird mit einem Teil
des Eisens in dem Kontaktstreifen reagieren, um
einen Carbonstahl zu erzeugen, welcher den Kontaktdraht
beschädigen wird.
Wie oben beschrieben wurde, ist, wenn die Elektrowagen
geschwindigkeit 270 km/h erreicht, das Folgen oder die
Verbindung des Kontaktstreifens mit dem Kontaktdraht
schlechter und der Kontaktstreifen verliefert den Kontakt
mit dem Kontaktdraht öfter verglichen damit, wenn die
Elektrowagengeschwindigkeit 200 bis 240 km/h ist. Daß die
Temperatur der Gleitoberfläche des Kontaktstreifens hoch
ist, wird bewirkt durch dessen Hochgeschwindigkeitsglei
ten auf dem Kontaktdraht und es wird weiter erhöht durch
die Lichtbogenbildung, die zwischen dem Kontaktstreifen
und dem Kontaktdraht stattfindet, so daß die Gleitober
fläche des Kontaktstreifens eine Temperatur von 800°C
oder höher besitzen wird. Die Schmiermittel, wie bei
spielsweise Metallsulfid oder Kohlenstoff, welches in den
Kontaktstreifen für die Stromabnehmer enthalten ist, die
gegenwärtig auf den Shinkansen-Elektrowagen verwendet
werden, wird dann oxidiert werden, wenn die Gleitober
fläche des Kontaktstreifens eine Temperatur von 400 bis
450°C besitzt, und es wird ausgebrannt werden, wenn die
Gleitoberfläche auf eine Temperatur von 800°C kommt. In
diesem Fall wird der Kontaktstreifen und der Kontaktdraht
bemerkenswert abradiert. Wenn die Elek
trowagengeschwindigkeit 270 km/h ist, wird die spezifi
sche Abnutzungsrate des Kontaktstreifens ungefähr zweimal
größer sein als diejenige, wenn die Elektrowagengeschwin
digkeit 200 bis 240 km/h ist. Der herkömmliche Kontakt
streifen kann nicht zufriedenstellend für den Strom
abnehmer verwendet werden, der auf einem Elektrowagen ver
wendet wird, der bei einer Geschwindigkeit von 270 km/h
betrieben wird.
Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel, die obengenann
ten Nachteile herkömmlicher Kontaktstreifen zu überwinden
durch ein Verfahren zum Erzeugen einer ge
sinterten Legierung auf Eisenbasis zur Herstellung eines
Kontaktstreifens für den Stromabnehmer, der auf einem
Elektrowagen verwendet wird, welcher mit einer Geschwin
digkeit von 270 bis 350 km/h betrieben wird, wobei der
Kontaktstreifen fähig ist, die Schmierfähigkeit und den
Abriebwiderstand über eine lange Zeit sehr stabil zu hal
ten, selbst wenn die Gleitoberfläche des Kontaktstreifens
an einem Teil davon kurzzeitig auf ungefähr 1000°C er
wärmt wird, sowie durch einen verbesserten und neuartigen Kon
taktstreifen, bestehend aus der durch das Verfahren er
zeugten gesinterten Legierung auf Eisenbasis.
Das Verfahren gemäß Anspruch 1 weist die Schritte auf des
Zusammenmischens von (in Gew.-%) 8 bis 25 % Chrom,
3 bis 9% Molybdän- und/oder Wolframsulfid, 0,1 bis 4% Bor
nitrid, 1% oder weniger Phosphor, 3 bis 8 %
Blei und der Rest Eisen, wobei alle Substanzen
in Form eines Pulvers sind, Formen durch Verdichten
und Sintern der geschmolzenen Mischung in einer
nicht oxidierenden, insbesondere reduzierenden Atmosphäre, wie
beispielsweise einer Atmosphäre von H₂ oder N₂+H₂.
Das Verfahren gemäß Anspruch 2 verwendet kein Blei (wie
in Anspruch 1), sondern verwendet die Schmiermittel in
erhöhter Menge für eine verbesserte Schmierfähigkeit des
Kontaktstreifens. Insbesondere weist das Verfahren die
folgenden Schritte auf: Zusammenmischen von (in Gew.-%) 8 bis 25%
Chrom, 4 bis 10% Molybdän- und/oder Wolfram
sulfid, 0,2 bis 5% Bornitrid, 1% oder weniger
Phosphor und der Rest Eisen, wobei alle Sub
stanzen in Form eines Pulvers sind, Formen durch Verdichten
und Sintern der geschmolzenen Mi
schung in einer nicht oxidierenden, insbesondere reduzierenden At
mosphäre, wie beispielsweise einer Atmosphäre von H₂
oder N₂+H₂.
Gemäß Anspruch 1 wird ein verbessertes und neuartiges
Verfahren zum Erzeugen von
Kontaktstreifen für den Stromabnehmer, der auf einem Elek
trowagen verwendet wird, welcher mit einer Geschwin
digkeit von 270 bis 350 km/h betrieben wird, vorgeschlagen
durch Zubereiten einer Mischung, die folgendes enthält:
Chrom als Anti-Abriebs-Zusatz in einer größeren
Menge (8 bis 25 Gew.-%) als in der gesinterten Legierung,
die in der japanischen Patent-Veröffentlichung Nr. Sho
63-65741 offenbart ist, 1% oder weniger Phosphor für
eine erhöhte mechanische Festigkeit, und insgesamt 3 bis
9% MoS₂ und WS₂ für eine verbesserte
Schmierfähigkeit, Zufügen von 0,1 bis 4% Bornitrid
zu der Mischung, und Mischen durch Rühren von 3 bis 8%
Blei und dem Rest Eisen mit der Mischung, wobei
alle diese Substanzen in Form eines Pulvers sind, Formen
der Mischung durch Kompression unter einem Druck von 784,8 N/mm²
und Sintern dieser Mischung in einer
nicht oxidierenden, insbesondere reduzierenden Atmosphäre bei
einer Temperatur von 1250°C.
Während des Sinterns reagiert ein Teil des
Chroms mit dem Eisen, dem Basismetall, um eine
Feststofflösung von Cr zu erzeugen, während ein Teil
des Molybdäns in dem Molybdänsulfid mit dem
Eisen reagiert, um eine Feststofflösung von Mo zu
erzeugen. Insbesondere wird in der gesinterten Legierung,
die gemäß der vorliegenden Erfindung erzeugt wird, das
Chrom in dem Basismetall eingebunden. In der
gesinterten Legierung kombinieren MoS₂, WS₂, BN und Pb um
das Chrom und die auf Grund des Sinterns neu er
zeugten Feststofflösungen Fe-Cr und Fe-Mo das Fe und Cr
starr miteinander und somit sind diese Substanzen in einer
gleichförmigen Konfiguration kombiniert.
In der Zusammensetzung der gesinterten Legierung gemäß
der vorliegenden Erfindung werden Fe-Cr und Fe-Mo in dem
Sinterprozeß erzeugt. Das heißt, daß mit Ausnahme des Beispiels 1
in der nachfolgenden Tabelle 1 keine Fe-Cr- und Fe-Mo-
Legierungspulver anfangs als Materialien der Zusam
mensetzung verwendet werden. Verglichen mit der gesin
terten Legierung, die durch Kompressionsformen und Sin
tern einer Mischung von Fe- und Fe-Cr-Legierungspulvern
oder einer Mischung von Fe- und Fe-Mo-Pulvern erzeugt
werden, ist die gesinterte Legierung, die durch das Kom
pressionsformen und Sintern einer Mischung von Fe-, Cr-
und MoS₂-Pulvern erzeugt wird, wobei keine solchen Le
gierungspulver enthalten sind, bezüglich der Aktivität
während des Sinterns sowohl in der Festigkeit der gesin
terten Mischung überlegen.
In der gesinterten Legierung nach Anspruch 1, die gemäß der vorliegenden
Erfindung erzeugt wird, hat, wenn Chrom in einer Menge
von weniger als 8% vorhanden ist, die gesinterte Legie
rung keinen ausgezeichneten Abriebswiderstand, wenn der
Elektrowagen bei einer Geschwindigkeit von 270 bis 350 km/h
betrieben wird. Andererseits wird, wenn der Chrom
gehalt mehr als 25% ist, die gesinterte Legierung eine
verminderte mechanische Festigkeit aufweisen. Der Rei
bungskoeffizient µ der Metallsulfide WS₂ und MoS₂ ist ge
ringer als 0,2, wenn sie auf normaler Temperatur sind.
Wenn jedoch die Temperatur 400°C hoch wird, beginnen die
Metallsulfide zu oxidieren und bezüglich des Volumens in
der gesinterten Legierung zu schwinden, und der
Reibungskoeffizient µ beginnt zu steigen. Bei einer Tem
peratur von 800°C werden sie fast ausbrennen, so daß der
Reibungskoeffizient µ des Kontaktstreifens, das aus die
ser gesinterten Legierung besteht, steil ansteigt. Unter
Berücksichtigung dieser Tatsache wird die Gesamtschmier
fähigkeit von MoS₂ und/oder WS₂ und BN verwendet für eine
verminderte Reibung zwischen dem Kontaktstreifen und dem
Kontaktdraht, wenn die Gleitoberfläche des Kontaktstrei
fens noch einen Temperaturbereich unterhalb 600°C
besitzt. Wenn die Gleitoberflächentemperatur innerhalb
eines Bereichs von 600 bis 1000°C ist, wird die
Schmierfähigkeit von BN, welches thermisch stabil ist,
zur Verminderung der Reibung verwendet. Insbesondere wäh
rend die Temperatur der gesinterten Legierung von Normal
temperatur bis ungefähr 1000°C reicht, besitzt BN einen
Reibungskoeffizienten µ von ungefähr 0,2 und zeigt somit
eine gute Schmierfähigkeit. Auch verbessert das in der
gesinterten Legierung enthaltene BN effektiv die elektri
schen Eigenschaften, wie beispielsweise den Lichtbo
genwiderstand der Legierung.
Es ist bekannt, daß BN und Metallpulver nicht sehr kom
patibel miteinander sind (schlechte Benetzungsfähigkeit),
und eine Mischung davon ist schwer zu formen, zu pressen
und zu sintern. BN selbst besitzt eine Schmierfähigkeit,
aber wenn es direkt oder allein mit jeglichem anderen Me
tallpulver gemischt wird, wird BN eine schlechte Be
netzungsfähigkeit mit diesem Metall während des Verdichtens
der Mischung zeigen. Gemäß der vorliegenden
Erfindung jedoch kann eine gewünschte gesinterte Legie
rung erzeugt werden durch Mischen geeig
neter Mengen von BN und einem Mo- und/oder W-Sulfid mit Metall
pulvern in einem geeigneten Verhältnis, Verdichten
und Sintern der Mischung. Insbesondere dient das als
Schmiermittel in der Mischung enthaltene Metallsulfid
dazu, die Benetzbarkeit des zugefügten BN zu verbessern,
die Kompression der Mischung unter hohem Druck
ohne Beschädigung der
Form zu erleichtern und auch die Schmierfähigkeit
des Kontaktstreifens selbst zu erhöhen. Die oben genannte
geeignete Menge des Metallsulfids ist innerhalb eines Be
reichs von 3 bis 9%. Wenn die Menge weniger als 3% ist,
wird das Metall nicht die Kompatibilität von BN mit den
Metallpulvern verbessern und wird auch nicht die Schmier
fähigkeit der gesinterten Legierung oder des Kontakt
streifens erhöhen. Wenn die Metallsulfidmenge über
9% ist, wird sie übermäßig sein und die mechanische Fe
stigkeit des Kontaktstreifens beeinträchtigen.
Der Phosphor wirkt als ein starker Desoxidator. Es
kann verwendet werden, um das Eisen zu reinigen,
wenn eine geformte Mischung von Fe, Cr, Metallsulfid, BN
und Pb gesintert wird und die Menge in einer flüssigen
Phase eines eutektischen Produktes Fe₃P-Fe zu vergrößern,
das auf der Oberfläche von Fe während der frühen Periode
des Sinterns erzeugt wird. Durch Schrumpfen, während es
Cr, das für einen verbesserten Abriebwiderstand in der
gesinterten Legierung verwendet wird, Metallsulfid, das
für eine erhöhte Schmierfähigkeit der gesinterten Legie
rung verwendet wird, und BN sicher umfaßt, realisiert das
Phosphor eine höhere Dichte der gesinterten Legie
rung. Wenn jedoch der Phosphorzusatz über 1% ist, wird
er bewirken, daß die gesinterte Legierung brüchig wird.
Wenn die Atmosphäre in dem Sinterofen vollständig neutral
ist und die Materialien sauber sind, wird P, wie oben be
schrieben, wirken können, selbst wenn sein Zusatz ver
mindert wird.
Die Menge von Blei sollte geeignet oder angemessen
innerhalb eines Bereichs von 3 bis 8% sein. Blei in einer
Menge unterhalb 3% wird nicht wirksam sein. Eine
Menge oberhalb 8% ist übermäßig und wird vielmehr be
wirken, daß der Reibungskoeffizient µ der gesinterten Le
gierung größer ist. Auch wird es bewirken, daß der Kon
taktstreifen ein größeres Gewicht besitzt, so daß der
Kontaktstreifen ein vermindertes Folgen oder Verbindung
mit dem Kontaktdraht haben wird, öfter den Kontakt mit dem
Kontaktdraht verlieren wird, häufigere Lichtbogenbildung
verursachen wird, und der Kontaktstreifen und der Kon
taktdraht werden stärker abgerieben.
Als nächstes wird das Verfahren gemäß Anspruch 2 erklärt
werden. Dieses Verfahren ist grundsätzlich das gleiche
wie durch Anspruch 1 definiert mit der Ausnahme, daß kein
Blei in der durch dieses Verfahren erzeugten gesin
terten Legierung verwendet wird. Für die durch das Ver
fahren gemäß der vorliegenden Erfindung erzeugte gesin
terte Legierung ist keine größere Menge von Pb als ange
messen erforderlich. Somit wird kein Pb in der durch das
Verfahren gemäß Anspruch 2 erzeugten gesinterten Le
gierung verwendet. Um die Schmierfähigkeitsverminderung
auf Grund der Nicht-Verwendung von Blei zu kompensieren,
werden die Mengen von MoS₂ und WS₂ erhöht auf 4 bis 10%
(3 bis 9% in Anspruch 1) und die von BN wird auch erhöht
auf 0,2 bis 5% (0,1 bis 4% in Anspruch 1). Die in diesem
Verfahren gemäß Anspruch 2 verwendeten Komponenten
wirken auf die gleiche Weise wie die in dem Verfahren ge
mäß Anspruch 1.
Es sei bemerkt, daß das Ersetzen eines Teils von Fe in
dem Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 und 2 durch kleine
Mengen einfacher bzw. unlegierter Substanzen, nämlich W, Fe-Cr,
Ni, Ti, Cu und C, oder eine oder mehrere Ar
ten von Zusammensetzungen dieser einfachen Substanzen
keine stark nachteilige Auswirkung auf den Abriebwider
stand des Kontaktstreifens und Kontaktdrahtes haben wird.
Daher wird, selbst wenn ein kleiner Teil von Fe durch
kleine Mengen der oben genannten Substanzen ersetzt wird, die gleiche
Wirkung für die betrachtete gesinterte Legierung zugesi
chert. Daher ist dies im technischen Bereich der vorlie
genden Erfindung umfaßt. In den Ausführungsbeispielen der
vorliegenden Erfindung, die unten beschrieben sind, wird
Pb verwendet. Jedoch kann eine Bleilegierung anstatt Pb
oder zusammen mit Pb für den gleichen Effekt enthalten
sein. Dies ist auch im technischen Bereich der Erfindung
umfaßt.
Die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung wer
den unten in Einzelheiten beschrieben.
Chrom mit ungefähr 100 bis 180 µm Korngröße wurde
als eines von Materialpulvern mit anderen Materialpulvern
in Gewichtsprozent, wie in Tabelle 1 gezeigt, gemischt,
durch Kompression unter einem Druck von 784,8 N/mm² geformt
und in einer reduzierenden Atmosphäre gesintert, bei
spielsweise einer Atmosphäre von H₂ oder N₂+H₂ bei einer
Temperatur von 1250°C für eine Zeit von 50 Minuten. Die Ausführungsbeispiele
2 bis 7 gehören zu Anspruch 1, während die
Ausführungsbeispiele 8 und 10 bis 12 zu Anspruch 2 gehören.
Die mechanischen Eigenschaften der gesinterten Legierun
gen, die gemäß der in Tabelle 1 gezeigten Ausführungs
beispiele 1 bis 13 erzeugt wurden, sind in Tabelle 2 ge
zeigt.
Auch wurden Teststücke vorbereitet durch Schneiden jeder
der gemäß der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Er
findung erzeugten, gesinterten Legierungen auf eine Größe
von 10 × 25 × 90 mm. Auch wurde der Kontaktstreifen, her
gestellt aus der gesinterten Legierung auf Eisenbasis,
der gegenwärtig auf den Shinkansen-Elektrowagen verwendet
wird, die bei einer Geschwindigkeit von 220 bis 240 km/h
betrieben werden, auf eine Größe von 10 × 25 × 90 mm ge
schnitten, um Teststücke zu bereiten. Jedes dieser Test
stücke wurde auf einer Drehplatte befestigt, die einen
Durchmesser von ungefähr 640 mm besaß und die auf einem
Stromabnehmer- und Abriebtester der Drehbauart befestigt
war. Während sie mit einer Kontaktkraft von 53,96 N auf
den Kontaktdraht gedrückt wurde, wurde die Drehplatte mit
einer Geschwindigkeit von 85 km/h für 60 Minuten gedreht,
wobei das Teststück in Kontakt mit dem Kontaktdraht ge
halten wurde, welcher mit einem Wechselstrom von 150 A
versorgt wurde, und wobei kein Schmiermittel auf das
Teststück aufgetragen wurde. Die spezifische Abnutzungs
rate jedes Teststücks als Ergebnis dieses Gleitens, und
die abgeriebene Dicke (in mm) des Kontaktdrahts, wenn das
auf dem Pantographen befestigte Teststück 10 000mal auf
dem Kontaktdraht vorbeigelaufen war, wurden gemessen. Die
spezifische Abnutzungsrate ist durch ein abgeriebenes Vo
lumen (in mm³) des Kontaktstreifens dargestellt, der über
eine Entfernung von 1 mm auf dem Kontaktdraht geglitten
war, während er auf dem Kontaktdraht unter einem Gewicht
von 1 N gedrückt wurde, und die abgeriebene Dicke (in
mm) des Kontaktdrahts wird ausgedrückt als ein Mittelwert
(in mm) der abgeriebenen Dicken an vorbestimmten acht
gleichmäßig beabstandeten Punkten entlang des Umfangs.
Die abgeriebene Dicke wird tatsächlich gemessen unter
Verwendung eines Mikrometers. Die Testergebnisse sind in
Tabelle 3 gezeigt.
Wie aus Tabelle 2 ersichtlich ist, besitzen die gesin
terten Legierungen, die gemäß der Ausführungsbeispiele 1
bis 13 erzeugt wurden, die mechanischen Eigenschaften,
die für den Kontaktstreifen für den Stromabnehmer erfor
derlich sind, die auf dem Hochgeschwindigkeitselektro
wagen verwendet werden. Auch zeigt Tabelle 3, daß die ge
sinterten Legierungen gemäß der vorliegenden Erfindung
einen bemerkenswert verbesserten Abriebwiderstand besit
zen und weniger Abnutzung des Kontaktdrahts bewirken,
verglichen mit einer der gesinterten Legierungen auf Ei
senbasis, die gegenwärtig verwendet werden zum Herstellen
des Kontaktstreifens für den Stromabnehmer, der auf den
Shinkansen-Elektrowagen verwendet wird, die bei einer Ge
schwindigkeit von 220 bis 250 km/h betrieben werden, wel
cher (in Gew.-%) 10 bis 16% Chrom, 2 bis 7% Molybdändisul
fid, 0,2% oder weniger Phosphor, 2 bis 7% Blei
1% oder weniger andere Stoffe und den Rest Eisen
enthält.
Wie aus den Ausführungsbeispielen 1 und 9
ersichtlich ist, ergibt ein
Ersetzen einer kleinen Menge von Eisen durch W, Ni, Ti, Fe-Cr,
Cu und C oder eine Verbindung daraus in einem Pulver, das (in Gew.-%)
8 bis 25% Cr, 3 bis 9% Molybdän- und/oder Wolframsulfid, 0,1 bis
4% BN, 1% oder weniger P, 3 bis 8% Pb und den Rest Ei
sen enthält oder in einem Pulver, das 8 bis 25% Cr, 4
bis 10% Molybdän- und/oder Wolframsulfid, 0,1 bis 5% BN, 0,1 oder
weniger P und den Rest Eisen enthält, wenig Unterschied
im Abriebwiderstand dieser gesinterten Legierungen be
züglich der anderen Ausführungsbeispiele, solange
die Mengen des Metallsulfids und BN als Schmiermittel in
nerhalb der oben bezeichneten Bereiche gehalten werden.
Daher werden gesinterte Legierungen mit einem Ersatz einer
kleinen Menge von Eisen durch W, Ni, Ti, Cu und C
oder einer Verbindung daraus auch in der vorliegenden Er
findung umfaßt.
Wie im Obigen beschrieben wurde, ist der Abriebwiderstand
des Kontaktstreifens gemäß der vorliegenden Erfindung be
merkenswert verbessert, die Gleitoberfläche des Kon
taktstreifens besitzt eine dunkelbraune Farbe, ist glatt
und glänzend, die Gleitoberfläche des Kontaktdrahtgegen
stücks bleibt auch glatt, dunkelbraun und glänzend, wenn
es mit dem Kontaktstreifen verwendet wird, und die Ver
letzung und Abnutzung des Kontaktdrahts wird bemerkens
wert vermindert. Da die Schmierfähigkeit und der Ab
riebwiderstand des Kontaktstreifens, der aus der ge
sinterten Legierung gemäß der vorliegenden Erfindung her
gestellt wurde, stabil sind, selbst wenn die Gleit
oberfläche davon momentan auf eine Temperatur von un
gefähr 1000°C gebracht wird, kann die gesinterte Le
gierung in der Praxis dazu verwendet werden, einen Kon
taktstreifen für die Stromabnehmer herzustellen, die auf
Elektrowagen verwendet werden, die bei einer Geschwin
digkeit von 270 bis 350 km/h betrieben werden.
Claims (5)
1. Verfahren zum Erzeugen einer höchst abriebfesten
gesinterten Legierung für einen Stromabnehmerglei
ter, wobei das Verfahren die folgenden Schritte
aufweist:
Mischen der Materialpulver in Mengen von (in Gew.-%)
8 bis 25% Chrom, 3 bis 9% Molybdän- und/oder
Wolframsulfid, 0,1 bis 4% Bornitrid, 1% oder
weniger Phospor, 3 bis 8% Blei und den Rest Eisen;
Formen der Mischung; Verdichten und
Sintern der geformten Mischung in einer nicht oxi
dierenden, insbesondere reduzierenden Atmosphäre.
2. Verfahren zum Erzeugen einer höchst abriebfesten
gesinterten Legierung für einen Stromabnehmer
gleiter, wobei das Verfahren die folgenden Schritte
aufweist:
Mischen der Materialpulver in Mengen von (in Gew.-%)
8 bis 25% Chrom, 4 bis 10% Molybdän- und/oder
Wolframsulfid, 0,2 bis 5% Bornitrid, 1% oder
weniger Phosphor und den Rest Eisen;
Formen der Mischung; Verdichten und
Sintern der geformten Mischung in einer nicht oxi
dierenden, insbesondere reduzierenden Atmosphäre.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß zusätzlich (in Gew.-%) 1% Cu, 0,8 bis
1% Ni, 0,1% C, 1% Ti und 0,5 bis 0,8% W zuge
mischt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß zusätzlich (in Gew.-%) 1% Cu, 1% Ni, 0,1% C,
1% Ti, 0,5% W und 1% FeCr zugemischt werden.
5. Kontaktstreifen für einen Stromabnehmer, hergestellt
aus der gesinterten Legierung gemäß einem der
vorhergehenden Ansprüche.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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