RU2088007C1 - Electric brush manufacturing process - Google Patents

Electric brush manufacturing process Download PDF

Info

Publication number
RU2088007C1
RU2088007C1 RU94010669A RU94010669A RU2088007C1 RU 2088007 C1 RU2088007 C1 RU 2088007C1 RU 94010669 A RU94010669 A RU 94010669A RU 94010669 A RU94010669 A RU 94010669A RU 2088007 C1 RU2088007 C1 RU 2088007C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
carbon
graphite
billets
filler
coal tar
Prior art date
Application number
RU94010669A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU94010669A (en
Original Assignee
Государственный научно-исследовательский институт конструкционных материалов на основе графита
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственный научно-исследовательский институт конструкционных материалов на основе графита filed Critical Государственный научно-исследовательский институт конструкционных материалов на основе графита
Priority to RU94010669A priority Critical patent/RU2088007C1/en
Publication of RU94010669A publication Critical patent/RU94010669A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2088007C1 publication Critical patent/RU2088007C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Motor Or Generator Current Collectors (AREA)
  • Manufacturing Of Electrical Connectors (AREA)

Abstract

FIELD: electrical engineering; materials for electrical machine brushes; electromechanical engineering and transport. SUBSTANCE: carbon filler of material is prepared by crushing carbon blanks containing in their composition soot, coke and/or artificial graphite, element graphite, and coke of high-temperature coal tar pitch. EFFECT: improved strength and mechanical endurance of electric brush material due to more homogeneous structure and low size of voids. 4 cl, 2 tbl

Description

Изобретение относится к области электротехники материала для щеток электрических машин и может быть использовано как в электромашиностроении, так и в транспортных средствах. The invention relates to the field of electrical engineering of the material for brushes of electric machines and can be used both in electrical engineering and in vehicles.

Из уровня техники известен способ изготовления электрощеток из углеродного материала, включающий приготовление наполнителя из сажи и элементного графита, смешение наполнителя со связующим, который служит каменноугольный пек в виде порошка, последующее прессование и обжиг [1, 2] Смешение углеродных компонентов производят в вибромельнице без обогрева с одновременным из доизмельчением. Обжигают полученные заготовки в коксовой засыпке. Полученные таким образом электрощетки обладают невысокой износостойкостью при переменных и повышенных скоростях скольжения и, как следствие, имеют ограниченный срок службы. Кроме этого, такой способ приводит к тому, что после выработки ресурса эксплуатации электрощетки поступают в отходы производства. The prior art method for the manufacture of carbon brushes from carbon material, including the preparation of a filler from carbon black and elemental graphite, mixing the filler with a binder, which serves as coal tar pitch in the form of powder, subsequent pressing and firing [1, 2] The carbon components are mixed in a vibration mill without heating with simultaneous grinding. Annealed the resulting workpiece in coke backfill. Thus obtained electrobrushes have low wear resistance at variable and increased sliding speeds and, as a result, have a limited service life. In addition, this method leads to the fact that after the exhaustion of the service life of the electric brush enter the waste.

Задачей настоящего изобретения является повышение качества и эксплуатационных характеристик электрощеток, а также снижение затрат на производстве. The objective of the present invention is to improve the quality and operational characteristics of electric brushes, as well as reducing production costs.

Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что углеродный наполнитель приготавливают из углеродных заготовок, содержащих в своем составе сажу, кокс и/или искусственный графит, элементный графит и кокс высокотемпературного каменноугольного пека. The solution to this problem is provided by the fact that the carbon filler is prepared from carbon blanks containing soot, coke and / or artificial graphite, elemental graphite and high-temperature coal tar coke.

Решение задачи обеспечивается также тем, что в качестве таких углеродных заготовок используют выработавшие ресурс электрощетки или заготовки (кусковые отходы) антифрикционного углеродного материала (далее по тексту выработавшие ресурс электрощетки или заготовки (кусковые отходы) антифрикционного углеродного материала будем называть углеродными заготовками). The solution to the problem is also ensured by the fact that as such carbon blanks, the used life of the electric brush or blanks (lumpy waste) of the antifriction carbon material is used (hereinafter referred to as the exhausted resource of the electric brush or blanks (lumpy waste) of the antifriction carbon material, we will call carbon blanks).

Способ реализуется следующим образом. The method is implemented as follows.

Углеродные заготовки, содержащие в своем составе указанные компоненты, дробят, а затем измельчают в вибромельнице до получения частиц крупностью не более 90 мкм. Измельченный порошок наполнителя смешивают при комнатной температуре с порошком высокотемпературного каменноугольного пека (температура размягчения 135 150oC). После смешения полученную шихту загружают в пресс-форму, футерованную огнеупорным электроизоляционным материалом, устанавливают на пресс горячего прессования и осуществляют совместное прессование и обжиг (СПО) при давлении 300-400 кгм/см2 и температуре 900-1100oC с пропусканием электрического тока через шихту в течение 1,5-2,0 ч. Полученную заготовку охлаждают в пресс-форме до примерно 300oC при сокращении давления, затем выпрессовывают и охлаждают до комнатной температуры.Carbon blanks containing these components are crushed, and then crushed in a vibratory mill to obtain particles with a particle size of not more than 90 microns. The crushed filler powder is mixed at room temperature with high-temperature coal tar powder (softening temperature 135-150 ° C.). After mixing, the resulting mixture is loaded into a mold lined with refractory electrical insulation material, installed on a hot pressing press and joint pressing and firing (SPO) are carried out at a pressure of 300-400 kgm / cm 2 and a temperature of 900-1100 o C with electric current passing through the mixture for 1.5-2.0 hours. The resulting preform is cooled in the mold to about 300 o C with a decrease in pressure, then extruded and cooled to room temperature.

Приготовление порошка наполнителя из углеродных заготовок способствует повышению прочности и износостойкости получаемых электрощеток. Это объясняется тем, что получаемый материал имеет матричную структуру, где зерна наполнителя связаны между собой мостиками закоксовавшегося связующего каменноугольного высокотемпературного пека, образующимися в процессе нагрева до высоких температур при проведении совмещенного прессования и обжига. Использование при приготовлении порошка наполнителя углеродных заготовок, обладающих законченной сформированной структурой материала, обеспечивает низкую истираемость и высокую прочность электрощеток, полученных из материала с применением такого наполнителя. The preparation of filler powder from carbon blanks improves the strength and wear resistance of the resulting electrobrushes. This is explained by the fact that the material obtained has a matrix structure, where the filler grains are interconnected by bridges of a coked high-temperature coal tar pitch pitch formed during heating to high temperatures during combined pressing and firing. The use of carbon billets with a finished formed material structure in the preparation of the powder of the filler provides low abrasion and high strength of the electric brushes obtained from the material using such a filler.

При совмещенном прессовании и обжиге происходит одновременный пиролиз сорбированных низкомолекулярных и высокомолекулярных фракций связующего. Приготовление порошка наполнителя из углеродных заготовок способствует увеличению концентрации связей на поверхности раздела наполнитель связующее, что упрочняет материал электрощеток за счет однородности структуры, близкой к изотропной. When combined pressing and firing, simultaneous pyrolysis of the sorbed low molecular weight and high molecular weight fractions of the binder occurs. The preparation of filler powder from carbon preforms increases the concentration of bonds on the filler-binder interface, which strengthens the material of the electric brushes due to the homogeneity of the structure, which is close to isotropic.

Изготовление материала электрощеток на основе порошка-наполнителя, полученного из углеродных заготовок, за счет однородной структуры наполнителя избежать при СПО концентраций напряжений, вызывающих снижение прочности электрощеток. The manufacture of the material of the electric brushes based on the filler powder obtained from carbon blanks, due to the uniform structure of the filler, to avoid stress concentrations in the STR that cause a decrease in the strength of the electric brushes.

Известно, что интенсивность изнашивания электрощеток в значительной мере зависит от коэффициента трения, значение которого определяется видом и количеством сухой смазки (твердых веществ со слизистой структурой), вводимых в углеродистую шихту. Из известных смазок (элементный графит, нитрид бора, тальк, дисульфид молибден и др.) в составе материала электрощеток может быть использован только элементный графит как обладающий высокими электропроводящими свойствами, что обеспечивает необходимые коммутационные свойства электрощеток. В связи с этим в качестве углеродных заготовок для приготовления порошка наполнителя могут быть использованы только заготовки тех углеродных материалов, которые имеют в своем составе элементный графит. К таким углеродным материалам относятся также и выработавшие свой ресурс электрощетки. It is known that the wear rate of electric brushes largely depends on the coefficient of friction, the value of which is determined by the type and amount of dry lubricant (solids with a mucous structure) introduced into the carbon charge. Of the known lubricants (elemental graphite, boron nitride, talc, molybdenum disulfide, etc.), only elemental graphite can be used in the composition of the material of the electric brushes, as it has high conductive properties, which provides the necessary switching properties of the electric brushes. In this regard, as carbon blanks for the preparation of filler powder, only blanks of those carbon materials that have elemental graphite in their composition can be used. Such carbon materials also include used-up electric brushes.

При этом обеспечивается снижение затрат на производство, так как исключается необходимость специального изготовления углеродных заготовок за счет использования фактически лома электрощеток. С другой стороны, пригодны к использованию заготовки или отходы серийно выпускающихся антифрикционных углеродных материалов, содержащих в своем составе элементный графит (марок АО-600, АО-1500, АГ-600, АГ-1500, МГ-1). This ensures a reduction in production costs, as it eliminates the need for special manufacturing of carbon blanks through the use of scrap scrap brushes. On the other hand, billets or wastes of commercially available antifriction carbon materials containing elemental graphite (grades AO-600, AO-1500, AG-600, AG-1500, MG-1) are suitable for use.

Решение поставленной задачи обеспечивается также тем, что при изготовлении электрощеток прессования и обжиг ведут методом СПО. Пропускание при этом методе через шихту электрического тока способствует формированию текстуры электрощетки за счет микроэлектрических дуг, возникающих между зернами наполнителя и пробивающих пленку связующего при локальном повышении температуры. При этом происходит интенсивное расплавление высокотемпературного каменноугольного пека, и его высокомолекулярные фракции адсорбируются на поверхности частиц наполнителя. Это обеспечивает формирование однородной микроструктуры материала с малым размером пор и повышает выход годного материала с высокой плотностью. The solution to this problem is also ensured by the fact that in the manufacture of electric brushes pressing and firing are carried out by the STR method. Using this method, passing an electric current through the charge promotes the formation of the texture of the electric brush due to microelectric arcs arising between the grains of the filler and piercing the binder film at a local temperature increase. In this case, intense melting of the high-temperature coal tar pitch occurs, and its high-molecular fractions are adsorbed on the surface of the filler particles. This ensures the formation of a uniform microstructure of the material with a small pore size and increases the yield of high density material.

Предлагаемый способ иллюстрируется примерами получения материала для электрощеток согласно описанной технологии, в которые заложены композиции с равными соотношениями компонентов для представления многообразия составов. The proposed method is illustrated by examples of obtaining material for electric brushes according to the described technology, which contain compositions with equal ratios of components to represent a variety of compositions.

При общем содержании в материале электрощетки порошка измельченной углеродной заготовки в пределах 85-90 мас. уменьшение количества каменноугольного высокомолекулярного пека (менее 10 мас.) приводит к снижению прочности и износостойкости электрощеток, а содержание его более 15 мас. к повышению концентрации напряжений в материале и появлению трещин. В дальнейшем это приводит к разрушению электрощеток в процессе эксплуатации. With the total content in the material of the electric brush powder of the crushed carbon billet in the range of 85-90 wt. a decrease in the amount of high molecular weight coal tar pitch (less than 10 wt.) leads to a decrease in the strength and wear resistance of electric brushes, and its content is more than 15 wt. to increase the stress concentration in the material and the appearance of cracks. In the future, this leads to the destruction of electrobrushes during operation.

Результаты и составы приведены в табл. 1 и 2. The results and compositions are given in table. 1 and 2.

Пример 1. Example 1

Наполнитель приготавливали из углеродных заготовок, в качестве которых использовали отработавшие свой ресурс электрощетки марки ЭГ-84. Их измельчали до размера частиц ≅ 90 мкм. В смесильную машину дозировали высокомолекулярный каменноугольный пек марки "Г" (ТУ 14-6-84-7) с размером частиц не более 0,5 мм и порошок измельченной углеродной заготовки. Затем, не останавливая машины, дозировали элементный графит марки ГЭ-4 (ГОСТ 7478-75) и дополнительно перемешивали в течение 60 мин. Готовую шихту загружали в пресс-форму, футерованную огнеупорным электроизоляционным материалом, устанавливали на пресс горячего прессования и осуществляли СПО при давлении 400 кгс/см2 и температуре 1000oC с пропусканием через шихту электрического тока напряжением 6-9 В в течение 1,5 ч. Полученную заготовку в пресс-форме охлаждали до 300oC при сохранении давления, затем выпрессовывали и охлаждали до комнатной температуры.The filler was prepared from carbon blanks, which were used as a spent brush EG-84. They were crushed to a particle size of ≅ 90 μm. Grade G high molecular weight coal tar pitch (TU 14-6-84-7) with a particle size of not more than 0.5 mm and powdered ground carbon batch were dosed into the mixing machine. Then, without stopping the machine, elemental graphite grade GE-4 (GOST 7478-75) was dosed and further mixed for 60 minutes. The finished mixture was loaded into a mold lined with refractory electrical insulation material, mounted on a hot-pressing press, and an open-loop press was carried out at a pressure of 400 kgf / cm 2 and a temperature of 1000 o C with passing through an electric charge of 6-9 V for 1.5 h The resulting preform in the mold was cooled to 300 ° C. while maintaining pressure, then pressed out and cooled to room temperature.

Пример 2. Example 2

Наполнитель приготавливали из углеродных заготовок, в качестве которых использовали заготовки из антифрикционного углеграфитового материала марки АГ-1500 (ТУ 48-20-4-87). Их измельчали до размера частиц ≅ 90 мкм. В смесительную машину дозировали высокоморлекулярный каменноугольный пек марки "Г" (ТУ 14-6-84-7) с размером частиц не более 0,5 мм и порошок измельченной углеродной заготовки. Затем, не останавливая машины, дозировали элементный графит марки ГЭ-4 (ГОСТ 7478-75) и дополнительно перемешивали в течение 60 мин. Готовую шихту загружали в пресс-форму, как в примере 1, и осуществляли СПО при давлении 350 кгс/см2 и температуре 1100oC с пропусканием через шихту электрического тока напряжением 6-9 В в течение 2,0 ч. Полученную заготовку в пресс-форме охлаждали до 300oC при сохранении давления, затем выпрессовывали и охлаждали до комнатной температуры.The filler was prepared from carbon blanks, which were used as blanks from antifriction carbon-graphite material brand AG-1500 (TU 48-20-4-87). They were crushed to a particle size of ≅ 90 μm. Grade G high-grain coal tar pitch (TU 14-6-84-7) with a particle size of not more than 0.5 mm and powder of the crushed carbon billet were dosed into the mixing machine. Then, without stopping the machine, elemental graphite grade GE-4 (GOST 7478-75) was dosed and further mixed for 60 minutes. The finished charge was loaded into the mold, as in example 1, and the STR was carried out at a pressure of 350 kgf / cm 2 and a temperature of 1100 o C with passing through the charge an electric current of 6-9 V for 2.0 hours. The resulting billet in the press -form was cooled to 300 o C while maintaining pressure, then extruded and cooled to room temperature.

Оптимальным переходным сопротивлением, обеспечивающим нормальную работу электрощеток, являются значения в пределах 3,0-5,0 мк0м.м. Как видно из таблиц, отклонение от оптимального состава композиций (NN 4 и 5) приводит к отклонению переходного сопротивления от оптимального, увеличению скорости изнашивания, к уменьшению прочности и выхода годного. The optimal transition resistance, ensuring the normal operation of the electric brushes, are values in the range of 3.0-5.0 microns.m. As can be seen from the tables, a deviation from the optimal composition of the compositions (NN 4 and 5) leads to a deviation of the transition resistance from the optimum, an increase in the wear rate, and a decrease in strength and yield.

Claims (4)

1. Способ изготовления электрощеток, включающий приготовление углеродного наполнителя и шихты на его основе, формирование из шихты заготовок и последующий обжиг заготовок, отличающийся тем, что углеродный наполнитель готовят путем измельчения углеродных заготовок, выполненных на основе сажи, прокаленного кокса и/или искусственного графита, элементного графита и каменноугольного высокотемпературного графита. 1. A method of manufacturing electric brushes, including the preparation of a carbon filler and a mixture based on it, the formation of billets from the mixture and subsequent firing of the billets, characterized in that the carbon filler is prepared by grinding carbon billets made on the basis of soot, calcined coke and / or artificial graphite, elemental graphite and coal tar high temperature graphite. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве углеродных заготовок используют отработавшие свой ресурс электрощетки или заготовки антифрикционного углеграфитового материала. 2. The method according to claim 1, characterized in that the carbon billets use spent electrobrushes or billets of antifriction carbon-graphite material. 3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что полученную шихту подвергают совместному прессованию и обжигу с пропусканием через нее электрического тока. 3. The method according to PP.1 and 2, characterized in that the resulting mixture is subjected to joint pressing and firing with the passage of electric current through it. 4. Способ по пп.1 3, отличающийся тем, что шихту приготавливают при следующем соотношении компонентов, мас. 4. The method according to PP.1 to 3, characterized in that the mixture is prepared in the following ratio of components, wt. Порошок измельченной углеродной заготовки 85 90
Каменноугольный высокотемпературный пек 10 15о
Powder ground carbon blank 85 90
High-temperature coal tar pitch 10 15 °
RU94010669A 1994-03-29 1994-03-29 Electric brush manufacturing process RU2088007C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU94010669A RU2088007C1 (en) 1994-03-29 1994-03-29 Electric brush manufacturing process

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU94010669A RU2088007C1 (en) 1994-03-29 1994-03-29 Electric brush manufacturing process

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU94010669A RU94010669A (en) 1996-04-10
RU2088007C1 true RU2088007C1 (en) 1997-08-20

Family

ID=20154018

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU94010669A RU2088007C1 (en) 1994-03-29 1994-03-29 Electric brush manufacturing process

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2088007C1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Авторское свидетельство СССР N 253910, кл. H 01 R 39/20, 1968. 2. Авторское свидетельство СССР N 368687, кл. H 01 R 39/20, 1973. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU94010669A (en) 1996-04-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ragan et al. Science and technology of graphite manufacture
CN1029715C (en) Manufacturing method of electric brush for high-speed motor
US3619376A (en) Method of making metallurgical coke briquettes from coal, raw petroleum coke, inert material and a binder
RU2088007C1 (en) Electric brush manufacturing process
RU2058639C1 (en) Material for electric brushes and its production process
RU2150444C1 (en) Material for current-conducting contact products, method of making said material, and product
JPS5978914A (en) Manufacture of special carbonaceous material
JP3278190B2 (en) Method for producing isotropic high-density graphite material
SU973509A1 (en) Process for producing antifriction products
RU2623292C2 (en) Manufacturing method of current conductive contact inserts
RU2109645C1 (en) Method of manufacture of contact inserts for electric transport current collectors
SU1045318A1 (en) Material for electric brush
CN111244724B (en) Preparation method of electric brush
JPH0158125B2 (en)
JPS61251504A (en) Production of formed graphite
RU2170183C1 (en) Contact slipper making method
SU1034994A1 (en) Method for preparing coke and pitch composition for making fine-grained graphite products
JPH0456787B2 (en)
JPH0764528B2 (en) Method for producing high-quality carbonaceous compact
KR100376488B1 (en) The method of using tire waste for raw material of metallugical coke
CA2920605C (en) Carbon material production method and carbon material
JPS63334A (en) Production of resin-bonded carbon molding
JPH05279005A (en) Production of high-density carbon material
SU189492A1 (en)
Bhatia et al. Influence of processed carbon black in the filler composition on the characteristics of baked carbon mixes