RU2126457C1

RU2126457C1 - Sintered material for current-collecting sliding contacts

Info

Publication number: RU2126457C1
Application number: RU95115164A
Authority: RU
Inventors: В.С. Есенбеков; Ю.В. Манегин; В.В. Цветков; Ж.И. Дэнеладзе; М.А. Секачев; Т.М. Аникина; В.Г. Мельников; Т.А. Марюнина
Original assignee: Институт порошковой металлургии
Priority date: 1995-08-24
Filing date: 1995-08-24
Publication date: 1999-02-20

Abstract

FIELD: powder metallurgy; production of antifriction wear-resistant materials based on iron for manufacture of contact inserts for current-collecting from contact wire. SUBSTANCE: material for current-collecting sliding contacts based on iron contains the following ingredients in ratio, mas.%: graphite, 8-18; copper, 8-20; iron, the balance. EFFECT: ecologically clean material possessing good antifriction properties combined with high strength and wear-resistance and stable serviceability under any weather conditions. 1 tbl

Description

Изобретение относится к порошковой металлургии, конкретнее, к области создания антифрикционных износостойких материалов на основе железа, и может быть использовано при изготовлении контактных вставок для токосъема с контактного провода. The invention relates to powder metallurgy, and more particularly, to the field of creating anti-friction wear-resistant materials based on iron, and can be used in the manufacture of contact inserts for current collection from a contact wire.

Материал для изготовления контактных вставок токосъемников должен обладать следующими свойствами: значительной износостойкостью, низким коэффициентом трения, хорошей прирабатываемостью и высокими прочностными свойствами. Материал не должен содержать в своем составе токсичных элементов. The material for the manufacture of contact inserts of current collectors should have the following properties: significant wear resistance, low coefficient of friction, good break-in and high strength properties. The material should not contain toxic elements.

Известен спеченный материал на основе железа, применяемый для изготовления контактных вставок токосъемников троллейбусов, содержащий, мас.%: графита 1 - 1,5; меди 2,5 - 10; серы 0,3 - 1,0; вольфрама 0,5 - 10; свинца 0,5 - 5; олова 0,5- 5 /а.с. СССР N 434036, кл. B 60 L 5/08, приор. 04.06.73/. Known sintered material based on iron, used for the manufacture of contact inserts of current collectors of trolley buses, containing, wt.%: Graphite 1 - 1.5; copper 2.5 to 10; sulfur 0.3 to 1.0; tungsten 0.5 to 10; lead 0.5 to 5; tin 0.5-5 / a.s. USSR N 434036, class B 60 L 5/08, prior. 06/04/73 /.

Однако, наличие в составе материала дефицитного вольфрама приводит к значительному удорожанию электроконтактной вставки, а использование токсичного свинца для улучшения антифрикционных свойств материала наносит большой вред экологическому состоянию атмосферы. However, the presence of deficient tungsten in the material leads to a significant increase in the cost of the electrical contact insert, and the use of toxic lead to improve the antifriction properties of the material causes great harm to the ecological state of the atmosphere.

Известен также порошковый материал на основе железа для электроконтактных вставок троллейбусов, выбранный в качестве прототипа, содержащий, мас. %: графита 0,3 - 2,0; меди 2 - 10; серы 0,3 - 1,0; свинца 1 - 15; олова 0,5 - 1,5 /а.с. СССР N 385769, кл. B 60 L 5/08, приор. 23.03.72/. Also known is a powder material based on iron for trolleybus contact inserts, selected as a prototype, containing, by weight. %: graphite 0.3 - 2.0; copper 2 to 10; sulfur 0.3 to 1.0; lead 1 to 15; tin 0.5 - 1.5 / a.s USSR N 385769, class B 60 L 5/08, prior. 03/23/72 /.

Данный материал, имея удовлетворительные антифрикционные свойства и достаточно высокую износостойкость, может стабильно работать при любых погодных условиях. This material, having satisfactory antifriction properties and a sufficiently high wear resistance, can work stably under all weather conditions.

Однако, в состав материала входит свинец, который является канцерогенным веществом и запрещен к применению. Использование электроконтактных вставок, имеющих в своем составе сильно токсичные добавки, представляет собой экологическую опасность. However, the composition of the material includes lead, which is a carcinogen and is prohibited for use. The use of electrocontact inserts incorporating highly toxic additives is an environmental hazard.

Задача, решаемая данным изобретением, - это создание недорого экологически чистого материала для электроконтактных вставок, обладающего наряду с хорошими антифрикционными свойствами высокими прочностью и износостойкостью, а также способностью стабильно работать при любых погодных условиях. The problem solved by this invention is the creation of an inexpensive environmentally friendly material for electrical contact inserts, which, along with good antifriction properties, has high strength and wear resistance, as well as the ability to work stably in all weather conditions.

Поставленная задача решается тем, что спеченный материал для токосъемных скользящих контактов на основе железа, содержащий графит и медь, в соответствии с изобретением, содержит указанные компоненты в следующих количествах, мас.%:
Графит - 8 - 18
Медь - 8 - 20
Железо - Остальное
Сущность изобретения заключается в том, что заявляемый порошковый материал на основе железа благодаря высокому содержанию в нем графита обладает необходимыми для скользящих контактов антифрикционными свойствами, а также способностью мало изнашивать дорогостоящий контактнный провод. Применение специальной технологии позволяет получать материал для скользящих электроконтактных вставок, обладающий высокими прочностными свойствами и значительной износостойкостью.The problem is solved in that the sintered material for current-collecting sliding contacts based on iron, containing graphite and copper, in accordance with the invention, contains these components in the following amounts, wt.%:
Graphite - 8 - 18
Copper - 8 - 20
Iron - Else
The essence of the invention lies in the fact that the inventive iron-based powder material, due to its high graphite content, has the antifriction properties necessary for sliding contacts, as well as the ability to wear out a little expensive contact wire. The use of special technology allows to obtain material for sliding electrical contact inserts, which has high strength properties and significant wear resistance.

В качестве основы спеченного материала взят восстановленный железный порошок с насыпной плотностью до 2 г/см³ - недефицитное, экономичное сырье, способное обеспечить высокий уровень прочностных свойств и хорошую износостойкость материала контактных вставок.The basis of the sintered material is reduced iron powder with a bulk density of up to 2 g / cm ³ - a non-deficient, economical raw material that can provide a high level of strength properties and good wear resistance of the material of the contact inserts.

Графит ГК-1 в составе материала вставки повышает ее антифрикционные свойства и обеспечивает стабильность работы без дополнительного подвода смазки. Кроме того, графит улучшает прирабатываемость материала и значительно снижает износ контактного токоподводящего провода. Содержание графита в материале составляет 8 - 18 % по весу. Уменьшение количества вводимого в шихту графита (менее 8 мас.%) приводит к значительному снижению антифрикционных свойств материала, а увеличиение выше верхнего значения (более 18 мас.%) приводит к его резкому разупрочнению. Graphite GK-1 in the composition of the insert material increases its antifriction properties and ensures stability without additional lubrication. In addition, graphite improves the run-in time of the material and significantly reduces the wear of the contact lead wire. The graphite content in the material is 8 - 18% by weight. A decrease in the amount of graphite introduced into the charge (less than 8 wt.%) Leads to a significant decrease in the antifriction properties of the material, and an increase above the upper value (more than 18 wt.%) Leads to its sharp softening.

Медный порошок ПМС-1 значительно повышает прочностные свойства антифрикционного материала на основе железа. Благодаря наличию меди материал имеет более высокие физико-механические и электрические свойства по сравнению с железографитом. Содержание меди в предлагаемом материале составляет 8 - 20 % по весу. Данное количество меди обеспечивает оптимальное сочетание физико-механических и электрических свойств электроконтактных вставок. Уменьшение количества меди (менее 8 мас.%) снижает прочностные свойства материала и отрицательно влияние на его электрические свойства, увеличение же количества медной добавки (свыше 20 мас.%) приводит к значительному удорожанию электроконтактной вставки без существенного улучшения ее свойств. PMS-1 copper powder significantly increases the strength properties of antifriction material based on iron. Due to the presence of copper, the material has higher physicomechanical and electrical properties compared with iron graphite. The copper content in the proposed material is 8 to 20% by weight. This amount of copper provides the optimal combination of physico-mechanical and electrical properties of electrical contact inserts. A decrease in the amount of copper (less than 8 wt.%) Reduces the strength properties of the material and negatively affects its electrical properties, while an increase in the amount of copper additive (over 20 wt.%) Leads to a significant increase in the cost of the electrical contact insert without significantly improving its properties.

Таким образом, повышение антифрикционных и прочностных свойств троллейбусных вставок, их прирабатываемости и износостойкости, снижение износа дорогостоящего контактного медного провода, улучшение экологической обстановки в городе путем отказа от электроконтактных вставок, содержащих свинец, достигается путем применения материала, получаемого методом порошковой металлургии и содержащего, мас.%:
Графит - 8 - 18
Медь - 8 - 20
Железо - Остальное
Для иллюстрации изобретения были подготовлены и испытаны смеси трех составов, мас. %: графит марки ГК-1, медный порошок марки ПМС-1, железный порошок, произведенный Сулинским АО СМЗ методом восстановления.Thus, increasing the antifriction and strength properties of trolleybus inserts, their running time and wear resistance, reducing the wear of expensive contact copper wires, improving the environmental situation in the city by rejecting lead-containing electrical contact inserts, is achieved by using the material obtained by powder metallurgy and containing, by weight .%:
Graphite - 8 - 18
Copper - 8 - 20
Iron - Else
To illustrate the invention, mixtures of three compositions were prepared and tested, wt. %: graphite grade GK-1, copper powder grade PMS-1, iron powder produced by Sulinsky AO SMZ recovery method.

Смеси готовили следующим образом. Mixtures were prepared as follows.

Вначале смешивали в необходимых расчетных количествах компоненты шихты в течение 1 ч в смешивающем устройстве (шаровая мельница, конусный смеситель) до получения однородной гомогенной смеси. Затем проводили прессование порошковых композиций при давлении 3 - 5 т/см² с последующим спеканием при температуре 1040 - 1050^oС в дуге эндогаза в течение 2 ч. Готовые изделия подвергали испытанию на износостойкость.First, the charge components were mixed in the required calculated quantities for 1 h in a mixing device (ball mill, cone mixer) until a homogeneous homogeneous mixture was obtained. Then, the powder compositions were pressed at a pressure of 3-5 t / cm ² , followed by sintering at a temperature of 1040-1050 ^° C in an endogas arc for 2 hours. The finished products were subjected to a wear test.

Вставки, изготовленные из композиций всех трех составов, показали удовлетворительные результаты при стендовых испытаниях на износостойкость. Inserts made from compositions of all three compositions showed satisfactory results in bench tests for wear resistance.

Claims

Sintered material for current-collecting sliding contacts based on iron, containing graphite and copper, characterized in that it contains these components in the following amounts, wt.%:
Graphite - 8 - 18
Copper - 8 - 20
Iron - Else