RU2368971C1 - Material for high-current sliding electrocontact - Google Patents
Material for high-current sliding electrocontact Download PDFInfo
- Publication number
- RU2368971C1 RU2368971C1 RU2008125168/02A RU2008125168A RU2368971C1 RU 2368971 C1 RU2368971 C1 RU 2368971C1 RU 2008125168/02 A RU2008125168/02 A RU 2008125168/02A RU 2008125168 A RU2008125168 A RU 2008125168A RU 2368971 C1 RU2368971 C1 RU 2368971C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- copper
- current
- graphite
- steel
- mechanical properties
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к антифрикционным материалам, применяемым для изготовления токосъемных щеток, в частности униполярных генераторов или токосъемных башмаков, контактирующих с рельсом.The invention relates to powder metallurgy, in particular to antifriction materials used for the manufacture of collector brushes, in particular unipolar generators or collector shoes in contact with the rail.
Для работы в этих условиях необходимы высокая электропроводность, хорошие механические свойства и высокая стойкость к электрической эрозии при плотности тока более 100 А/см2.To work under these conditions, high electrical conductivity, good mechanical properties and high resistance to electrical erosion at a current density of more than 100 A / cm 2 are required.
Известен спеченный материал на основе меди следующего состава (мас.%) [1]:Known sintered material based on copper of the following composition (wt.%) [1]:
Недостатками известного материала являются низкая механическая прочность и низкая износостойкость при повышенной шероховатости стального контртела, возникающей в результате электроэрозии.The disadvantages of the known material are low mechanical strength and low wear resistance with increased roughness of the steel counterbody resulting from electroerosion.
Известен спеченный материал для контактных пластин токоприемников следующего состава, мас.% [2]:Known sintered material for contact plates of current collectors of the following composition, wt.% [2]:
Недостатками этого материала являются низкая электропроводность, низкие механические свойства и высокая интенсивность изнашивания при плотности тока выше 100 А/см2 в условиях скольжения по контртелу с повышенной шероховатостью (Ra>0.63).The disadvantages of this material are low electrical conductivity, low mechanical properties and high wear rate at a current density above 100 A / cm 2 under sliding conditions on the counterbody with increased roughness (Ra> 0.63).
Наиболее близким по назначению, фазовому составу и достигаемому результату является композит, содержащий мас.%: графит - 8-18, медь - 8-20, железо - остальное [3].The closest in purpose, phase composition and the achieved result is a composite containing wt.%: Graphite - 8-18, copper - 8-20, iron - the rest [3].
Недостатками этого композита являются невысокие механические свойства, износостойкость и электропроводность, которые особенно проявятся при скольжении с плотностью тока более 100 А/см2.The disadvantages of this composite are low mechanical properties, wear resistance and electrical conductivity, which are especially manifested when sliding with a current density of more than 100 A / cm 2 .
Задачей изобретения является разработка материала для сильноточного скользящего электроконтакта с повышенной износостойкостью в условиях сухого скользящего электроконтакта, увеличение механических свойств токосъемника при удовлетворительной электропроводности зоны трения.The objective of the invention is to develop a material for a high-current sliding electrical contact with increased wear resistance in a dry sliding electrical contact, increasing the mechanical properties of the current collector with satisfactory electrical conductivity of the friction zone.
Для достижения указанного технического эффекта предлагается композиционный материал, который содержит медь, графит, а в качестве основы дополнительно содержит частицы стали ШХ15, переработанной из шлифовального шлама подшипникового производства при следующем соотношении компонентов, мас.%:To achieve the specified technical effect, a composite material is proposed that contains copper, graphite, and additionally contains particles of steel ШХ15, processed from grinding slurry of bearing production in the following ratio of components, wt.%:
Сравнение с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый материал отличается от известного введением нового компонента, а именно стали ШХ15, переработанной из шлифовального шлама подшипникового производства, а также отсутствием тугоплавких (нитрид бора) и легкоплавких (олово, свинец) компонентов. Увеличение механических свойств происходит за счет образования матрично-наполненной структуры. Низкое удельное электросопротивление и невысокая пористость материала получены благодаря сочетанию протяженной медной матрицы и равномерно расположенных в ней частиц переработанной стали ШХ15, а также вследствие частичного заполнения медью частицы стали ШХ15, обладающей развитой внутренней пористостью микронного и субмикронного размера. Такая структура композита не имеет аналогов, т.к. композиция Cu-сталь ШХ15-графит представлена на двух масштабных уровнях - на уровне композита в целом (масштаб образца, т.е. более 1 мм) и на уровне частицы стали ШХ15 (масштаб частицы, т.е. менее 100 мкм). Увеличение износостойкости происходит вследствие релаксации деформации материала зоны трения путем фазового превращения. Поверхностный слой в этом случае обладает свойствами вязкой жидкости и может деформироваться без накопления структурных дефектов с удовлетворительной пластичностью, позволяющей формировать достаточно большую общую площадь фактического контакта. Последний фактор определяет невысокое электросопротивление зоны трения.Comparison with the prototype allows us to conclude that the claimed material differs from the known introduction of a new component, namely ШХ15 steel, processed from grinding sludge from bearing production, as well as the absence of refractory (boron nitride) and low-melting (tin, lead) components. The increase in mechanical properties occurs due to the formation of a matrix-filled structure. Low electrical resistivity and low porosity of the material were obtained due to the combination of an extended copper matrix and particles of recycled steel SHX15 uniformly located in it, as well as due to the partial filling of particles of steel SHX15 with developed internal porosity of micron and submicron size with copper. Such a composite structure has no analogues, because the composition Cu-steel ШХ15-graphite is presented at two scale levels - at the level of the composite as a whole (sample scale, i.e., more than 1 mm) and at the particle level of ШХ15 steel (particle scale, i.e., less than 100 μm). The increase in wear resistance occurs due to relaxation of the deformation of the material of the friction zone by phase transformation. The surface layer in this case has the properties of a viscous fluid and can be deformed without the accumulation of structural defects with satisfactory ductility, which allows forming a sufficiently large total area of the actual contact. The last factor determines the low electrical resistance of the friction zone.
Введение меди более 46% уменьшает твердость и износостойкость, а также увеличивает коэффициент трения. Содержание меди менее 18% приводит к повышению хрупкости, уменьшению теплопроводности и электропроводности трибоконтакта. Введение графита способствует процессам прессования и спекания, улучшает триботехнические характеристики контакта. Содержание графита менее 2% увеличивает коэффициент трения и повышает адгезию к контртелу, а более 3% приводит к уменьшению прочности и электропроводности трибосистемы в целом.The introduction of copper more than 46% reduces the hardness and wear resistance, and also increases the coefficient of friction. A copper content of less than 18% leads to an increase in brittleness, a decrease in the thermal and electrical conductivity of the tribocontact. The introduction of graphite contributes to the processes of pressing and sintering, improves the tribological characteristics of the contact. A graphite content of less than 2% increases the coefficient of friction and increases adhesion to the counterbody, and more than 3% leads to a decrease in the strength and electrical conductivity of the tribosystem as a whole.
Пример.Example.
Порошки компонентов смешиваются в вибромельнице в течение 2 часов. Высушенную порошковую смесь помещают в стальную пресс-форму с верхним и нижним пуансонами и прессуют при комнатной температуре с давлением 550 МПа. Прессованные брикеты спекают при температуре 1080-1100°С в вакууме.The powders of the components are mixed in a vibratory mill for 2 hours. The dried powder mixture is placed in a steel mold with upper and lower punches and pressed at room temperature with a pressure of 550 MPa. Pressed briquettes are sintered at a temperature of 1080-1100 ° C in vacuum.
Металлографическое исследование показало, что композиты имеют матрично-наполненную структуру. Удельное электросопротивление, пористость и механические свойства определены по стандартным методикам.A metallographic study showed that the composites have a matrix-filled structure. Electrical resistivity, porosity and mechanical properties are determined by standard methods.
Предельно достижимая плотность тока и соответствующая интенсивность изнашивания, электросопротивление контакта, коэффициент трения, пористость, удельное электросопротивление, твердость и предел прочности при изгибе спеченных композитов на основе переработанной стали ШХ15 представлены в таблице.The maximum achievable current density and the corresponding wear rate, contact electrical resistance, friction coefficient, porosity, electrical resistivity, hardness and flexural strength of sintered composites based on recycled steel ШХ15 are presented in the table.
Интенсивность изнашивания Ih определена по отношению Ih=h/L, где h - изменение высоты образца вследствие изнашивания, L - путь трения (36 км). Считается, что режим катастрофического изнашивания реализуется при Ih~100 мкм/км. Предельная достижимая плотность тока jk, электросопротивление зоны трения Rк и соответствующая интенсивность изнашивания представлены в таблице. Скольжение с токосъемом проведено со скоростью 5 м/с по контртелу из стали 45 (50 HRC) с шероховатостью 1.25.The wear intensity Ih is determined by the ratio Ih = h / L, where h is the change in the height of the sample due to wear, L is the friction path (36 km). It is believed that the catastrophic wear regime is realized at Ih ~ 100 μm / km. The maximum achievable current density jk, the electrical resistance of the friction zone Rk and the corresponding wear rate are presented in the table. Sliding with the current collector was carried out at a speed of 5 m / s along the counterbody of steel 45 (50 HRC) with a roughness of 1.25.
Источники информацииInformation sources
1. Пат. Японии 48-20963. Износостойкий спеченный сплав на основе меди, опубл. 25.06.73.1. Pat. Japan 48-20963. Wear-resistant sintered alloy based on copper, publ. 06/25/73.
2. А.с. 465439, С22С 33/02, Н01Н 1/02, опубл. 30.03.1975.2. A.S. 465439, C22C 33/02, H01H 1/02, publ. 03/30/1975.
3. RU 2126457, С22С 33/02, B60L 5/08, Н01Н 1/02, опубл. 20.02 1999.3. RU 2126457, C22C 33/02, B60L 5/08, H01H 1/02, publ. 02.20 1999.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008125168/02A RU2368971C1 (en) | 2008-06-20 | 2008-06-20 | Material for high-current sliding electrocontact |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008125168/02A RU2368971C1 (en) | 2008-06-20 | 2008-06-20 | Material for high-current sliding electrocontact |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2368971C1 true RU2368971C1 (en) | 2009-09-27 |
Family
ID=41169701
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008125168/02A RU2368971C1 (en) | 2008-06-20 | 2008-06-20 | Material for high-current sliding electrocontact |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2368971C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2506334C1 (en) * | 2012-09-05 | 2014-02-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук (ИФПМ СО РАН) | Sintered material for high-current sliding electric contact |
RU2811315C1 (en) * | 2023-07-17 | 2024-01-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") | Anti-friction composite material based on iron |
-
2008
- 2008-06-20 RU RU2008125168/02A patent/RU2368971C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2506334C1 (en) * | 2012-09-05 | 2014-02-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук (ИФПМ СО РАН) | Sintered material for high-current sliding electric contact |
RU2811315C1 (en) * | 2023-07-17 | 2024-01-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") | Anti-friction composite material based on iron |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN100464001C (en) | High-strength high-conductivity oxidation-resisting low-silver copper-base alloy and preparation thereof | |
CN101492015B (en) | Reticular lamination carbon-copper composite material pantograph pan and manufacturing method | |
CN102432293B (en) | Electric locomotive pantograph carbon slide plate | |
CN102011024B (en) | Copper-graphite-niobium diselenide (NbSe2) self-lubricating material and preparation method thereof | |
CN105274384A (en) | High-strength anti-wear copper-based composite material and preparation method thereof | |
JPWO2008059855A1 (en) | Iron-copper composite powder for powder metallurgy and method for producing the same | |
Shahzad et al. | Mechanical, tribological, and electrochemical behavior of hybrid aluminum matrix composite containing boron carbide (B4C) and graphene nanoplatelets | |
JP2009007650A (en) | Mixed powder for sintered aluminum-containing copper alloy, and method for producing the same | |
JP2017179433A (en) | Wc-based hard metal alloy-made tool excellent in thermal resisting plastic deformation property | |
RU2368971C1 (en) | Material for high-current sliding electrocontact | |
US1714564A (en) | Antifriction and antiabrasive metal | |
WO2019037651A1 (en) | Boron-containing tungsten carbide copper alloy and method for manufacturing same | |
Hussein et al. | Fabrication of copper-graphite MMCs using powder metallurgy technique | |
RU193549U1 (en) | KNIFE CONTACT PADS FOR ARROW KEYBOARDS | |
RU2281341C2 (en) | Sintered composition material | |
RU2506334C1 (en) | Sintered material for high-current sliding electric contact | |
KR20210118398A (en) | lightweight cemented carbide | |
JP2016160523A (en) | Copper-molybdenum composite material and method for producing the same | |
KR100290315B1 (en) | Composition for current collector friction plate and method of manufacturing friction plate using same | |
RU2331685C2 (en) | Antifrictional composite powdered material | |
RU109703U1 (en) | ELECTRIC VEHICLE SHOCK INSERT INSERT | |
RU2811355C1 (en) | Method for producing composite material based on copper powder | |
JP2013194304A (en) | Electric power condudting sliding member, pantograph using the same, and manufacturing method and repairing method for the electric power condudting sliding member | |
CN116727671A (en) | Pulverizing, stirring, mixing and pugging machine component | |
Hnylytsia | Study of the effect of nanosized additives on the structure and properties of silicon carbide based ceramics |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100621 |