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 PDFInfo
- 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
Links
Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
- Motor Or Generator Current Collectors (AREA)
Abstract
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.%:
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.%:
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.
Claims (3)
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)
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)
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 |
-
2011
- 2011-05-12 RU RU2011118961/03A patent/RU2470898C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
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)
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 |