RU2470898C1 - Material for producing contact current-collecting articles and method of producing said material - Google Patents

Material for producing contact current-collecting articles and method of producing said material Download PDF

Info

Publication number
RU2470898C1
RU2470898C1 RU2011118961/03A RU2011118961A RU2470898C1 RU 2470898 C1 RU2470898 C1 RU 2470898C1 RU 2011118961/03 A RU2011118961/03 A RU 2011118961/03A RU 2011118961 A RU2011118961 A RU 2011118961A RU 2470898 C1 RU2470898 C1 RU 2470898C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
coke
current
graphite
producing
iron powder
Prior art date
Application number
RU2011118961/03A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2011118961A (en
Inventor
Иосиф Сергеевич Гершман
Владимир Яковлевич Пузиков
Original Assignee
Иосиф Сергеевич Гершман
Владимир Яковлевич Пузиков
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 Иосиф Сергеевич Гершман, Владимир Яковлевич Пузиков filed Critical Иосиф Сергеевич Гершман
Priority to RU2011118961/03A priority Critical patent/RU2470898C1/en
Publication of RU2011118961A publication Critical patent/RU2011118961A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2470898C1 publication Critical patent/RU2470898C1/en

Links

Landscapes

  • Ceramic Products (AREA)
  • Motor Or Generator Current Collectors (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention relates to materials for producing contact current-collecting devices, particularly for producing current-collecting inserts for railway transport and urban electric transport and techniques for production thereof. The material for producing contact current-collecting devices contains graphite and a coke residue, and is characterised by that it additionally contains coke and iron powder, with the following ratio of components, wt %: graphite - 5.0-30.0; coke - 50.0-80.0; iron powder - 0.5-1.5; coke residue - the balance.
EFFECT: high wear resistance of the current-collecting material with low current density and in the absence of current.
3 cl, 1 tbl

Description

Изобретение относится к материалам для изготовления из них изделий скользящего контактного токосъема, например для изготовления токосъемных вставок для железнодорожного и городского электротранспорта, токосъема подъемных транспортных устройств, электрических щеток, и технологиям их получения.The invention relates to materials for the manufacture of products of sliding contact current collection, for example, for the manufacture of current collector inserts for railway and city electric vehicles, current collection of lifting transport devices, electric brushes, and technologies for their production.

В патенте RU 2075805 раскрывается материал для изготовления токосъемных вставок и способ его изготовления.The patent RU 2075805 discloses a material for the manufacture of slip rings and a method for its manufacture.

Материал включает следующие компоненты, мас.%: молотые отходы обожженного углеродистого материала 1-16, молотые отходы графитированного углеродистого материала 1-16, углеродистый аэрогель 2-20, графит 3-6, кокс 6-32, связующее - твердый высокотемпературный пек - остальное.The material includes the following components, wt.%: Ground waste of calcined carbon material 1-16, ground waste of graphitized carbon material 1-16, carbon aerogel 2-20, graphite 3-6, coke 6-32, binder - solid high-temperature pitch - the rest .

Способ изготовления материала включает совместный размол и смешение технического углерода, графита, кокса, углеродистого аэрогеля, отходов обожженного и графитированного углеродистого материала и связующего при следующем соотношении компонентов, мас.%: молотые отходы обожженного углеродистого материала 1-16, молотые отходы графитированного углеродистого материала 1-16, углеродистый аэрогель 2-20, графит 3-6, кокс 6-32, связующее - твердый высокотемпературный пек - остальное, затем из полученной смеси формируют заготовку, которую термообрабатывают при 1200°C и графитируют при 2800°C. Из готового материала изготавливают токопроводящие, в т.ч. токосъемные, изделия.A method of manufacturing a material involves co-grinding and mixing carbon black, graphite, coke, carbon aerogel, waste calcined and graphitized carbon material and a binder in the following ratio of components, wt.%: Ground waste calcined carbon material 1-16, ground waste graphitized carbon material 1 -16, carbon-based airgel 2-20, graphite 3-6, coke 6-32, binder - solid high-temperature pitch - the rest, then a preform is formed from the resulting mixture, which is heat-treated melt at 1200 ° C and graphite at 2800 ° C. Conducting materials are made from the finished material, including current collection products.

Известное изобретение позволяет несколько уменьшить длительность цикла совместного размола, использовать не дорогостоящие компоненты и реализовать следующие преимущества: на 20-40% сокращается длительность подготовки пресс-композиции в вибромельнице; на 15-30% снижается коэффициент трения; в 1,3-1,6 раза уменьшается износ элементов при их эксплуатации; ликвидируются местные перегревы.The known invention allows to slightly reduce the duration of the joint grinding cycle, use low-cost components and realize the following advantages: the duration of the preparation of the press composition in the vibratory mill is reduced by 20-40%; the coefficient of friction is reduced by 15-30%; the wear of elements during their operation is reduced by 1.3-1.6 times; local overheating is eliminated.

К недостаткам данного известного изобретения относятся относительно высокий уровень удельного электрического сопротивления вставок, обусловленный совместным размолом и измельчением всех составляющих пресс-массы, низкая дугостойкость, не позволяющая их применение для мощного и высокоскоростного железнодорожного транспорта, а также необходимость высокотемпературной обработки при 2800°C, значительно повышающей энергоемкость технологии.The disadvantages of this known invention include a relatively high level of electrical resistivity of the inserts, due to the joint grinding and grinding of all components of the press mass, low arc resistance that does not allow their use for powerful and high-speed railway transport, as well as the need for high-temperature processing at 2800 ° C, significantly energy-intensive technology.

Наиболее близкий материал для изготовления изделий контактного токосъема к предложенному и способ его изготовления раскрываются в патенте RU 2150444.The closest material for the manufacture of contact slip to the proposed and the method of its manufacture are disclosed in patent RU 2150444.

В соответствии с данным патентом материал содержит следующие компоненты, мас.%:In accordance with this patent, the material contains the following components, wt.%:

Частицы естественного графитаNatural Graphite Particles 10-9010-90 Коксовый остатокCoke residue 5-205-20 Пиролитический углеродPyrolytic carbon 6-706-70

Способ предусматривает смешение частиц графита и связующего, формирование путем прессования из готовой смеси заготовки и ее обжиг при 800-1100°C в течение 0,5-1,5 ч в условиях, обеспечивающих получения открытой пористости не менее 10% и последующее насыщение полученной пористой заготовки пироуглеродом.The method involves mixing particles of graphite and a binder, forming, by pressing from the finished mixture, a preform and its firing at 800-1100 ° C for 0.5-1.5 hours under conditions providing an open porosity of at least 10% and subsequent saturation of the obtained porous blanks with pyrocarbon.

Материал характеризуется следующими свойствами: предел прочности на сжатие 49 МПа, удельное электрическое сопротивлением 2,8 мкОм·м, интенсивность изнашивания вставки при трении с токосъемом - 0,1-0,14 мм на 1000 км пробега, уменьшенный в 2-5 раз износ медного контртела, предельно допустимая линейная плотность электрического тока, выше которой начинается катастрофический износ материала и/или медного контртела - более 20 А/мм.The material is characterized by the following properties: compressive strength of 49 MPa, electrical resistivity of 2.8 μOhm · m, wear rate of the insert during friction with current collector - 0.1-0.14 mm per 1000 km, reduced wear by 2-5 times copper counterbody, the maximum permissible linear density of electric current above which catastrophic wear of the material and / or copper counterbody begins - more than 20 A / mm.

К недостаткам наиболее близкого технического решения относится относительно высокая интенсивность изнашивания при низких плотностях тока и при скольжении без тока.The disadvantages of the closest technical solutions include the relatively high wear rate at low current densities and when sliding without current.

Задачей изобретения является устранение присущих известным техническим решениям недостатков.The objective of the invention is to eliminate the inherent disadvantages of the known technical solutions.

Поставленная задача решается материалом для изготовления устройств контактного токосъема, включающим графит и коксовый остаток, в соответствии с которым он дополнительно содержит кокс и железный порошок при следующем соотношении компонентов, мас.%:The problem is solved by the material for the manufacture of contact current collection devices, including graphite and coke residue, in accordance with which it additionally contains coke and iron powder in the following ratio of components, wt.%:

ГрафитGraphite 5,0-30,05.0-30.0 КоксCoke 50,0-80,050.0-80.0 Железный порошокIron powder 0,5-1,50.5-1.5 Коксовый остатокCoke residue остальное.rest.

Поставленная задача также решается способом изготовления данного материала, в соответствии с которым осуществляют смешение частиц графита, кокса, связующего и железного порошка, затем формируют из полученной смеси заготовку путем прессования с усилием 80-120 МПа и обжигают полученную заготовку при условиях, обеспечивающих карбонизацию связующего.The problem is also solved by the method of manufacturing this material, in accordance with which the particles of graphite, coke, binder and iron powder are mixed, then a workpiece is formed from the resulting mixture by pressing with a force of 80-120 MPa and the resulting workpiece is fired under conditions providing for carbonization of the binder.

В частных воплощениях изобретения в качестве связующего используют высокотемпературный нефтяной или каменноугольный пек.In particular embodiments of the invention, high temperature petroleum or coal tar pitch is used as a binder.

Сущность изобретения состоит в следующем.The invention consists in the following.

Качественное и количественное соотношение компонентов материала выбрано из следующих соображений.The qualitative and quantitative ratio of the components of the material is selected from the following considerations.

Кокс необходим для обеспечения собственной износостойкости и твердости материала. Превышение содержания кокса выше заявленных значений приводит к значительному увеличению удельного электрического сопротивления (УЭС), к повышенному износу контактного провода и к снижению дугостойкости электроконтактных вставок. Его содержание ниже заявленных значений приводит к снижению механических свойств материала и к увеличению интенсивности изнашивания изделий контактного токосъема.Coke is necessary to ensure its own wear resistance and hardness of the material. Exceeding the coke content above the declared values leads to a significant increase in the electrical resistivity (RES), to increased wear of the contact wire and to a decrease in the arc resistance of electrical contact inserts. Its content below the declared values leads to a decrease in the mechanical properties of the material and to an increase in the wear rate of contact current collection products.

Графит необходим для обеспечения достаточного удельного электрического сопротивления, самосмазывающих свойств, высокой дугостойкости. Его повышенное содержание приводит к снижению механических свойств вставки. Его пониженное содержание приводит к снижению дугостойкости и повышению удельного электрического сопротивления. Графит в примерах реализации использован природный, поскольку он привлекателен своей ценой, но может быть использован и искусственный графит.Graphite is necessary to ensure sufficient electrical resistivity, self-lubricating properties, and high arc resistance. Its increased content leads to a decrease in the mechanical properties of the insert. Its reduced content leads to a decrease in arc resistance and an increase in electrical resistivity. Graphite in the examples of implementation used natural, because it is attractive for its price, but can be used and artificial graphite.

Железный порошок необходим для обеспечения необходимой износостойкости вставки при повышенных значениях тока. Его повышенное содержание, выходящее за заявляемые пределы, приводит к повышенному износу контактного провода. Его пониженное содержание приводит к повышенному износу вставки при высоких значениях тока. При реализации изобретения может быть использован порошок. Под порошком понимается такое состояние вещества при котором твердое вещество, входящее в его состав, очень сильно измельчено, причем частицы этого вещества не соединены друг с другом, что позволяет придавать их скоплению произвольную форму.Iron powder is necessary to provide the necessary wear resistance of the insert at high current values. Its increased content, beyond the claimed limits, leads to increased wear of the contact wire. Its reduced content leads to increased wear of the insert at high current values. When implementing the invention, a powder may be used. Powder is understood to mean such a state of a substance in which the solid substance that is part of it is very finely ground, and the particles of this substance are not connected to each other, which makes it possible to give their accumulation an arbitrary shape.

Для достижения декларируемого технического результата важно присутствие всех заявляемых компонентов в заявленных соотношениях.To achieve the declared technical result, the presence of all the claimed components in the stated ratios is important.

В качестве связующего может быть использован любой карбонизующийся материал с высоким коксовым остатком - нефтяные и каменноугольные пеки, фенолформальдегидные смолы, полиамидные смолы и пр.As a binder, any carbonizable material with a high coke residue can be used - oil and coal sands, phenol-formaldehyde resins, polyamide resins, etc.

Для некоторых воплощений изобретения наиболее привлекательным является использование высокотемпературных пеков. Использование таких пеков обеспечивает изобретению наиболее оптимальные условия получения материалов, работающих в условиях токоприемников с повышенной плотностью тока.For some embodiments of the invention, the use of high temperature pitch is most attractive. The use of such pitch provides the invention with the most optimal conditions for the production of materials operating in current collectors with a high current density.

В других реализациях изобретения возможным является использование в качестве связующего термореактивных смол. В этом случае улучшаются механические характеристики материала, однако при этом несколько ухудшаются электрические свойства и выбор связующего зависит от конкретных условий эксплуатации.In other implementations of the invention, it is possible to use thermosetting resins as a binder. In this case, the mechanical characteristics of the material are improved, however, the electrical properties are somewhat deteriorated, and the choice of binder depends on the specific operating conditions.

Пример реализации изобретения.An example implementation of the invention.

Частицы графита, кокса, связующего - высокотемпературного каменноугольного пека и порошок железа смешивали в рассчитанных количествах в закрытом вращающемся барабане в течение двух часов со скоростью вращения 60 об/мин. Затем, путем прессования в стальной закрытой форме с усилием 80-120 МПа, формовали заготови, после чего заготовки подвергали карбонизирующему обжигу при температуре 1000-1100°С и нормальном атмосферном давлении.Particles of graphite, coke, a binder — high-temperature coal tar pitch, and iron powder were mixed in calculated amounts in a closed rotating drum for two hours at a rotation speed of 60 rpm. Then, by pressing in steel closed mold with a force of 80-120 MPa, the preforms were formed, after which the preforms were subjected to carbonizing roasting at a temperature of 1000-1100 ° С and normal atmospheric pressure.

Полученный материал подвергался испытаниям. Определяли его эксплуатационные свойства - износостойкость вставки и взаимодействующего с ней провода, твердость, удельное электрическое сопротивление, износостойкость под током.The resulting material was tested. Its operational properties were determined - the wear resistance of the insert and the wire interacting with it, hardness, electrical resistivity, and wear resistance under current.

Свойства материала в зависимости от состава приведены в таблице 1.Material properties depending on the composition are shown in table 1.

Как следует из представленных данных, материал показывает приемлемый уровень износостойкости при высоких плотностях тока и отличную интенсивность изнашивания при низких плотностях тока и при скольжении без тока, что позволяет использовать материал в производстве контактов как электровозов, так и электричек.As follows from the data presented, the material shows an acceptable level of wear resistance at high current densities and excellent wear rate at low current densities and when sliding without current, which allows the material to be used in the production of contacts of both electric locomotives and electric trains.

Необходимо отметить, что даже мощные электровозы, за исключением высокоскоростного транспорта, не потребляют повышенные токи постоянно, а только при разгоне и при подъемах. Остальное время они либо потребляют сравнительно небольшие токи, или движутся без потребления тока. Как правило, углеродные вставки с малым электрическим сопротивлением, приспособленные для потребления больших токов, обладают невысокими механическими свойствами. В этом случае они будут относительно быстро изнашиваться при потреблении малых токов и без тока. Наоборот, углеродные вставки с большим электрическим сопротивлением интенсивно изнашиваются при потреблении больших токов. Предлагаемые универсальные углеродные вставки одинаково надежно могут эксплуатироваться при любых токах без скачков в интенсивности изнашивания и без аварийных замен по износу.It should be noted that even powerful electric locomotives, with the exception of high-speed transport, do not consume high currents constantly, but only during acceleration and during upgrades. The rest of the time they either consume relatively small currents, or move without current consumption. As a rule, carbon inserts with low electrical resistance, adapted for the consumption of high currents, have low mechanical properties. In this case, they will wear out relatively quickly when consuming low currents and without current. Conversely, carbon inserts with high electrical resistance wear out intensively when high currents are consumed. The proposed universal carbon inserts can be equally reliably operated at any current without jumps in the wear rate and without emergency wear replacements.

Состав, мас.%Composition, wt.% УЭС, мкОм·мResistivity, μOhm · m Твердость, HSHardness, HS Интенсивность изнашивания, усл. ед.:Wear rate, conv. units: КоксCoke Железный порошокIron powder ГрафитGraphite Кокс. остатокCoke. balance ВставкаInsert ПроводThe wire Вставка, при высоком токеHigh current insert Вставка, при низком токеLow current insert Вставка, без токаInsert, no current 50fifty 0,50.5 30thirty остальноеrest 1313 4848 2,32,3 1one 3,93.9 1,81.8 1,81.8 8080 1one 1010 2727 6969 1,51,5 2,12.1 2,82,8 1,31.3 1,11,1 6060 1,51,5 18,518.5 1919 6363 1,81.8 1,41.4 1,61,6 1,51,5 1,51,5 7070 1one 55 30thirty 7575 22 3,33.3 4,84.8 1,21,2 1one 6565 1one 99 2727 7070 1,31.3 2,82,8 3,73,7 1,21,2 1one 6363 0,50.5 23,523.5 1616 5353 1one 1,21,2 4,14.1 1,41.4 1,31.3

Claims (3)

1. Материал для изготовления устройств контактного токосъема, включающий графит и коксовый остаток, отличающийся тем, что он дополнительно содержит кокс и железный порошок при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Графит 5,0-30,0 Кокс 50,0-80,0 Железный порошок 0,5-1,5 Коксовый остаток Остальное
1. Material for the manufacture of contact current collection devices, including graphite and coke residue, characterized in that it additionally contains coke and iron powder in the following ratio of components, wt. %:
Graphite 5.0-30.0 Coke 50.0-80.0 Iron powder 0.5-1.5 Coke residue Rest
2. Способ изготовления материала по п.1, отличающийся тем, что осуществляют смешение частиц графита, кокса, связующего и железного порошка, формирование из полученной смеси заготовки путем прессования с усилием 80-120 МПа и последующий обжиг полученной заготовки при условиях, обеспечивающих карбонизацию связующего.2. The method of manufacturing the material according to claim 1, characterized in that the particles of graphite, coke, binder and iron powder are mixed, the workpiece is formed from the resulting mixture by pressing with a force of 80-120 MPa, and the subsequent baking of the obtained workpiece under conditions providing for carbonization of the binder . 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что в качестве связующего используют высокотемпературный нефтяной или каменноугольный пек. 3. The method according to claim 2, characterized in that as a binder use a high temperature oil or coal tar pitch.
RU2011118961/03A 2011-05-12 2011-05-12 Material for producing contact current-collecting articles and method of producing said material RU2470898C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011118961/03A RU2470898C1 (en) 2011-05-12 2011-05-12 Material for producing contact current-collecting articles and method of producing said material

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011118961/03A RU2470898C1 (en) 2011-05-12 2011-05-12 Material for producing contact current-collecting articles and method of producing said material

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2011118961A RU2011118961A (en) 2012-11-20
RU2470898C1 true RU2470898C1 (en) 2012-12-27

Family

ID=47322852

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011118961/03A RU2470898C1 (en) 2011-05-12 2011-05-12 Material for producing contact current-collecting articles and method of producing said material

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2470898C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2708291C1 (en) * 2018-11-15 2019-12-05 Общество с ограниченной ответственностью "ТрансТрибоЛогик" (ООО "ТрансТрибоЛогик") Method of producing graphite-based material for sliding electric contacts and material

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2150444C1 (en) * 1998-05-20 2000-06-10 Бучнев Леонид Михайлович Material for current-conducting contact products, method of making said material, and product
RU2207962C1 (en) * 2001-10-16 2003-07-10 Васильев Юрий Николаевич Method of manufacture of electric vehicle current collector contact slipper
RU2267411C1 (en) * 2004-06-28 2006-01-10 Общество с ограниченной ответственностью "Графитопласт" Method of manufacture of contact slippers
EP1210244B1 (en) * 1999-07-30 2006-01-18 Carbone Lorraine Applications Electriques Carbon/carbon composite friction electric contact element
RU2274936C1 (en) * 2004-12-02 2006-04-20 Сергей Михайлович Жуковин Compound for manufacturing current-collecting contact members

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2150444C1 (en) * 1998-05-20 2000-06-10 Бучнев Леонид Михайлович Material for current-conducting contact products, method of making said material, and product
EP1210244B1 (en) * 1999-07-30 2006-01-18 Carbone Lorraine Applications Electriques Carbon/carbon composite friction electric contact element
RU2207962C1 (en) * 2001-10-16 2003-07-10 Васильев Юрий Николаевич Method of manufacture of electric vehicle current collector contact slipper
RU2267411C1 (en) * 2004-06-28 2006-01-10 Общество с ограниченной ответственностью "Графитопласт" Method of manufacture of contact slippers
RU2274936C1 (en) * 2004-12-02 2006-04-20 Сергей Михайлович Жуковин Compound for manufacturing current-collecting contact members

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2708291C1 (en) * 2018-11-15 2019-12-05 Общество с ограниченной ответственностью "ТрансТрибоЛогик" (ООО "ТрансТрибоЛогик") Method of producing graphite-based material for sliding electric contacts and material

Also Published As

Publication number Publication date
RU2011118961A (en) 2012-11-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102311273B (en) Carbon fiber reinforced pantograph carbon sliding plate and manufacturing method thereof
CN102034561B (en) Carbon base sliding block material for track vehicle and preparation method thereof
CN103159495B (en) Carbon fiber reinforced pantograph carbon slide plate material and manufacturing method thereof
CN106785769B (en) A kind of conduction antifriction metal (AFM) electrographite brush and preparation method thereof
US20120326081A1 (en) Carbon brush
CN107879741B (en) Preparation method of pure carbon slide bar material of pantograph
CN106207691A (en) A kind of automobile fuel pump carbon brush and preparation method thereof
CN1029715C (en) Manufacturing method of electric brush for high-speed motor
US20210262076A1 (en) Graphene copper pantograph pan material for high-speed trains and preparation method thereof
CN102923008B (en) Carbon based sliding plate material of high speed railway pantograph and preparation method thereof
CN101165818A (en) Carbon base composite material for collector shoe sliding block and its preparation method
RU2470898C1 (en) Material for producing contact current-collecting articles and method of producing said material
CN105655003B (en) A kind of modified electrode paste and preparation method thereof
CN106033862B (en) A kind of preparation method of locomotive traction motor carbon brush
CN102931560B (en) Brush material with excellent performance, and preparation method and application thereof
CN108610082A (en) A kind of preparation process of fibre reinforced pantograph carbon slide
RU2510339C1 (en) Electric vehicle pantograph slip ring and method of its fabrication
RU2441854C1 (en) Material for production of contact current collection devices and method for its production
RU2150444C1 (en) Material for current-conducting contact products, method of making said material, and product
CN111244713B (en) Electric brush
CN110436925B (en) Pure carbon sliding plate for high-speed train pantograph and preparation method thereof
JP4133105B2 (en) Carbon-based sintered sliding plate material with crack resistance
RU109703U1 (en) ELECTRIC VEHICLE SHOCK INSERT INSERT
CN111244724B (en) Preparation method of electric brush
CN108462016B (en) Preparation method of graphene modified carbon/carbon electric brush for motor

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20160513