RU195007U1

RU195007U1 - Устройство для электроимпульсного прессования электроконтактов из порошковых материалов

Info

Publication number: RU195007U1
Application number: RU2019135933U
Authority: RU
Inventors: Сергей Сергеевич Башлыков; Дмитрий Павлович Шорников; Сергей Васильевич Новиков; Иосиф Сергеевич Гершман
Priority date: 2019-11-07
Filing date: 2019-11-07
Publication date: 2020-01-13

Abstract

Полезная модель относится к области порошковой металлургии, в частности, к устройствам для электроимпульсного прессования электрических контактов из электропроводных порошков или частиц для электрических переключателей.Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для электроимпульсного прессования электроконтактов из порошковых материалов, включающее импульсный источник тока, шток, который проходит через верхнее основание, нижнюю опору, установленную на нижнем основании, матрицу из изолирующего материала, выполненную разборной и прямоугольной, металлическую обойму, которая также выполнена разборной и прямоугольной и имеет изолированные от нее торцевые металлические вставки, верхний и нижний пуансон с электроизоляцией на торцах, соприкасающихся с матрицей, согласно изобретению, матрица дополнительно содержит пазы между торцевыми металлическими вставками и прямоугольными изоляторами, которые поджимаются упругими прокладками с каждой стороны металлической обоймы, причем изоляторы и вставки закреплены с помощью болтов, расположенных на торцах этой обоймы с каждой стороны, а подвод тока к металлическим вставкам осуществляется с помощью электродов, закрепленных по одному на нижней и верхней опоре непосредственно под пуансонами и вставляемые в пазы в матрице.Такая конструкция матрицы с подводящими электродами позволяет производить засыпку порошка в матрицу и извлечение готового изделия из нее без отсоединения подводящих шин от импульсного источника к металлическим вставкам. Это позволяет значительно сократить время на получение готового изделия и повысить производительность труда.

Description

Полезная модель относится к области порошковой металлургии, в частности, к устройствам для электроимпульсного прессования электрических контактов из электропроводных порошков или частиц для электрических переключателей.

Известен способ получения электроконтактного материала для переключателей (размыкателей) мощных электрических сетей, работающих в условиях больших токов и высоких напряжений (патент на изобретение №2597204 от 23.07.2015, опубликовано 10.09.2016). В этом изобретении для спекания активированных нанокомпозитных смесей порошков Cu-Cr, Cu-W, Cu-Mo используют установку ИПС (Spark Plasma Sintering - Labox 650, SinterLand, Япония) (ИПС - это один из способов спекания (консолидации) порошка в присутствии электрического поля, в котором применяются низковольтные источники импульсов тока). Для проведения ИПС порошковую смесь помещают в графитовую цилиндрическую пресс-форму, фиксируют ее между электродами, являющимися одновременно пуансонами пресса, помещают пресс-форму в камеру. В камере создают вакуум или атмосферу инертного газа и через спекаемый образец пропускают импульсный электрический ток 1000-5000 А под нагрузкой 20-50 МПа, при этом спекание осуществляют при температуре около 1000°С в течение порядка 15 мин. Скорость нагрева до температуры спекания 700-1000°С составляет 100-500°С/мин. Образец выдерживают при заданной температуре в течение 5-15 минут. После чего образец охлаждают до комнатной температуры и отделяют от пуансонов механическим способом. Эта установка позволяет получать образцы с надлежащими свойствами, однако требуется вакуум или защитная атмосфера и достаточно длительное время, кроме того образцы припекаются к пуансонам.

Решением, наиболее близким к предложенному по технической сущности является устройство для изготовления изделий электроимпульсным прессованием (патент РФ на полезную модель №161439), включающее генератор импульсов тока, шток, который проходит через верхнее основание, верхний и нижний пуансон с нижней опорой, установленной на нижнем основании, матрицу из изолирующего материала, выполненную разборной и прямоугольной, металлическую обойму, которая также выполнена разборной и прямоугольной и имеет изолированные от нее торцевые металлические вставки, которые непосредственно соединены с полюсами батареи конденсаторов, а верхний и нижний пуансон изолированы от батареи конденсаторов.

В этом техническом решении электроды приложены к торцам изделия и непосредственно соединены с полюсами батареи конденсаторов, а верхний и нижний пуансон электроизолированы от батареи конденсаторов и уплотняют порошок с боков. Это позволяет более качественно пропрессовать изделие, так как существенно уменьшается трение порошка о стенки матрицы. При подпрессовке с боков пуансонам требуется существенно меньше хода передвижения, чем с торцов, для получения одной и той же плотности изделия. Кроме того, при этой схеме уплотнения электросопротивление порошка будет высокой, за счет меньшей площади контакта электрода с порошком и увеличения длины прохождения импульса тока по порошку, поэтому он будет существенно разогреваться и уплотняться. Однако в данном устройстве требуется каждый раз при распрессовке и извлечения полученного изделия отсоединять подводящие шины от торцевых металлических вставок, что существенно снижает производительность.

В связи с этим, важнейшей задачей является разработка нового устройства для электроимпульсного прессования порошка, позволяющее изготавливать изделия с равномерной требуемой плотностью и повышенной производительностью и труда.

Техническим результатом заявленного устройства является создание нового изделия, обеспечивающего с помощью электроимпульсного прессования получения образцов с необходимыми характеристиками и сокращением технологического времени на их изготовление.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для электроимпульсного прессования электроконтактов из порошковых материалов, включающее импульсный источник тока, шток, который проходит через верхнее основание, нижнюю опору, установленною на нижнем основании, матрицу из изолирующего материала выполненную разборной и прямоугольной, металлическую обойму, которая также выполнена разборной и прямоугольной и имеет изолированные от нее торцевые металлические вставки, верхний и нижний пуансон с электроизоляцией на торцах, соприкасающихся с матрицей, согласно изобретению, матрица дополнительно содержит пазы между торцевыми металлическими вставками и прямоугольными изоляторами, которые поджимаются упругими прокладками с каждой стороны металлической обоймы, причем изоляторы и вставки закреплены с помощью болтов, расположенных на торцах этой обоймы с каждой стороны, а подвод тока к металлическим вставкам осуществляется с помощью электродов, закрепленных по одному на нижней и верхней опоре непосредственно под пуансонами и вставляемые в пазы в матрице.

Такая усовершенствованная конструкция матрицы с подводящими электродами позволяет производить засыпку порошка матрицу и извлечение готового изделия из нее без отсоединения подводящих шин от импульсного источника к металлическим вставкам. В новом изделии электроды плотно входят в соответствующие пазы, образуя надежный контакт от импульсного источника к металлическим вставкам. Это позволяет значительно сократить время на получения готового изделия и повысить производительность труда.

Сущность изобретения поясняется фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3, на которых представлены устройство для электроимпульсного прессования электроконтактов из порошковых материалов, вертикальный разрез прессформы и горизонтальный разрез прессформы соответственно. Устройство включает в себя импульсный источник энергии 1, верхний подвижный пуансон 2 и нижний неподвижный пуансон 3. На торцы нижнего и верхнего пуансонов надеты изоляционные торцевые вставки 4 и 5. Нижний пуансон 3 вставлен в опору 6, которая помещена на основание 7, установленную на плите 8. Верхний подвижный пуансон 2 электрически изолирован от нижнего пуансона 3 изолирующими втулками 9, надетыми на крепление стойки 10. Верхний пуансон 2 вставлен в опору 11, которая поджимается штоком 12, давление к которому прикладывается от нагружающего устройства 13 (пневмопресса). Шток 12 изолирован от нагружающего устройства 13 неэлектропроводной прокладкой 14. Электропроводный порошок 15 помещают в разборную электроизолирующую керамическую матрицу 16, зажатую в разборную прямоугольную металлическую обойму 17, и между металлических вставок 18 и 19. Электроды 20 и 21, закрепленные на опорах 6 и 11 вставляются в матрицу 16 и поджимаются к металлическим вставкам 18 и 19 с помощью прямоугольных изоляторов 22 и 23 и упругих прокладок 24 и 25, которые закреплены в матрице с помощью болтов 26 и 27.

Устройство работает следующим образом. В нижнюю опору 6 вставляют нижний пуансон 3, на который надета изоляционная торцевая вставка 5 и нижний электрод 21. Затем на эти пуансон 3 и электрод 21 сверху вставляют собранную конструкцию керамической матрицы 16 с прямоугольной металлической обоймой 17 и с металлическими вставками 18 и 19, прямоугольными изоляторами 22 и 23 и упругими прокладками 24 и 25, которые закреплены в матрице с помощью болтов 26 и 27. После чего в матрицу 16 засыпают порошок 15 на основе меди и сверху вставляют верхний пуансон 2 с изоляционной торцевой вставкой 4 и электрод 20, которые вставлены в верхнюю опору 11. Эта собранная конструкция ставится на основание 7 и поджимается штоком 12. Давление Р к верхнему пуансону 2 прикладывается от пневмопресса 13 через шток 12. Верхний пуансон 2 начинает опускаться и происходит подпрессовка порошка 15. Одновременно с этим верхний и нижний электроды 20 и 21 плотно входят между металлическими вставками 18 и 19 и прямоугольными изоляторами, сохраняя необходимый электрический контакт с импульсным источником тока 1 и обеспечивая уплотнения порошка. После этого включается импульсный источник энергии 1, и в нем накапливается необходимое количество энергии, которое определяется видом и массой уплотняемого порошка. Затем через поджатый порошок пропускают импульс тока длительностью ~10^-3 сек, который разогревает его. В этот промежуток времени шток 12 снова начинает перемещение вниз вместе с верхним пуансоном 2 и происходит допрессовка порошка 15.

Таким образом, при изготовлении изделий с помощью предложенной установки не требуется каждый раз при засыпке порошка в матрицу и извлечении готового изделия из нее, отсоединять подводящие шины от импульсного источника тока к металлическим вставкам. Это существенно сокращает время получения готового изделия.

Проведенное электроимпульсное прессование электроконтактов в виде пластинок размером 3×12×14 мм для железнодорожного транспорта из порошка на основе Cu с добавками Al₂O₃, с помощью описанного устройства, позволило получать изделия с равномерной плотностью 98-99,1% от теоретической в количестве порядка 10 штук в час. В то же время на известной установке можно было изготовить изделий порядка 4 штук.

Таким образом, применение описанного устройства для электроимпульсного прессования электроконтактов из порошковых материалов позволяет повысить производительность труда более чем в 2 раза.

Claims

Устройство для электроимпульсного прессования электроконтактов из порошковых материалов, содержащее импульсный источник тока, шток, который проходит через верхнее основание, нижнюю опору, установленную на нижнем основании, матрицу из изолирующего материала, выполненную разборной и прямоугольной, металлическую обойму, которая выполнена разборной и прямоугольной и имеет изолированные от нее торцевые металлические вставки, верхний и нижний пуансон с электроизоляцией на торцах, соприкасающихся с матрицей, отличающееся тем, что матрица дополнительно содержит пазы между торцевыми металлическими вставками и прямоугольные изоляторы, которые поджаты упругими прокладками с каждой стороны металлической обоймы, причем изоляторы и вставки закреплены с помощью крепежных элементов, расположенных на торцах этой обоймы с каждой стороны, а подвод тока к металлическим вставкам выполнен с помощью электродов, закрепленных по одному на нижней и верхней опоре непосредственно под пуансонами и вставляемые в пазы в матрице.