RU2529605C1 - Production method of sliding contacts - Google Patents

Production method of sliding contacts Download PDF

Info

Publication number
RU2529605C1
RU2529605C1 RU2013124179/02A RU2013124179A RU2529605C1 RU 2529605 C1 RU2529605 C1 RU 2529605C1 RU 2013124179/02 A RU2013124179/02 A RU 2013124179/02A RU 2013124179 A RU2013124179 A RU 2013124179A RU 2529605 C1 RU2529605 C1 RU 2529605C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
semi
finished product
cross
section
caliber
Prior art date
Application number
RU2013124179/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Марина Николаевна Самодурова
Василий Александрович Иванов
Леонид Андреевич Барков
Юлия Антальевна Канатникова
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" (национальный исследовательский университет) (ФГБОУ ВПО "ЮУрГУ" (НИУ))
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 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" (национальный исследовательский университет) (ФГБОУ ВПО "ЮУрГУ" (НИУ)) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" (национальный исследовательский университет) (ФГБОУ ВПО "ЮУрГУ" (НИУ))
Priority to RU2013124179/02A priority Critical patent/RU2529605C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2529605C1 publication Critical patent/RU2529605C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: powder mix is rolled in a gauge formed by four driven cogging rolls thus providing for a semi-finished product with the section close to that of a ready contact and the length equal to several sliding contacts. Rolling is carried out at the ratio of container cross section to the gauge cross section equal to 1.5-3.0. After leaving the gauge the semi-finished product is divided into separate blanks and they are heated up to the temperature of 110-140°C prior to pressing.
EFFECT: improved strength and electric conductivity.
2 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, а именно к способам изготовления скользящих контактов узлов токосъема, в частности щеток электромашин и контактных вставок железнодорожного и городского электротранспорта из порошковых композиций графит-фенолформальдегидная смола.The invention relates to electrical engineering, and in particular to methods of manufacturing sliding contacts of current collector assemblies, in particular brushes of electric machines and contact inserts of railway and city electric vehicles from graphite-phenol-formaldehyde resin powder compositions.

Известен способ изготовления контактных вставок (Патент РФ на изобретение №2267411. Способ изготовления контактных вставок, МПК B60L 5/08, от 10.01.2006), включающий смешение порошка графита с порошком связующего, прессование изделия из смеси при температуре 150-170°С и удельном давлении 30-40 МПа с выдержкой под давлением в течение 3-5 минут и последующую его термическую обработку по заданному режиму.A known method for the manufacture of contact inserts (RF Patent for the invention No. 2267411. A method of manufacturing contact inserts, IPC B60L 5/08, from 10.01.2006), comprising mixing a graphite powder with a binder powder, pressing the product from a mixture at a temperature of 150-170 ° C and specific pressure 30-40 MPa with holding under pressure for 3-5 minutes and its subsequent heat treatment according to a given mode.

Существенный недостаток этого способа заключается в пониженной до 1,55-1,60 г/см3 плотности получаемых изделий (Самодурова М.Н. и др. Статическое и высокоэнергетическое формование углеродных порошковых композиций // Металлург, 2011, №11, с.87-91). При такой плотности в объеме изделия содержится до 30-32% пор, которые увеличивают удельное электросопротивление вставок и снижают их электропроводность и прочностные свойства.A significant drawback of this method is the reduced density of the products obtained to 1.55-1.60 g / cm 3 (Samodurova M.N. et al. Static and high-energy molding of carbon powder compositions // Metallurg, 2011, No. 11, p. 87 -91). At such a density, up to 30-32% of the pores are contained in the product’s volume, which increase the electrical resistivity of the inserts and reduce their electrical conductivity and strength properties.

Основной причиной такой высокой пористости вставок является повышенная адсорбционная способность графита к газам атмосферы, парам воды и других жидкостей. Операция смешения способствует повышению адсорбции газов и паров на частицы графита. Операция прессования смеси в замкнутой пресс-форме с достаточно высокой скоростью движения верхнего пуансона до 35 мм/с и очень малом зазоре (около 150 мкм) между пуансоном и матрицей не позволяет удалить хотя бы часть газов и паров из изделия. Операция выдержки изделия под давлением, предназначенная для полимеризации связки, практически не позволяет удалять газы и пары, поскольку они уже в основном находятся в закрытых порах прессовок.The main reason for such a high porosity of the inserts is the increased adsorption capacity of graphite to atmospheric gases, water vapor, and other liquids. The mixing operation enhances the adsorption of gases and vapors on graphite particles. The operation of pressing the mixture in a closed mold with a sufficiently high speed of the upper punch up to 35 mm / s and a very small gap (about 150 μm) between the punch and the die does not allow at least some of the gases and vapors to be removed from the product. The operation of holding the product under pressure, intended for the polymerization of the binder, practically does not allow the removal of gases and vapors, since they are mainly located in the closed pores of the compacts.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому решению является способ (Патент РФ на изобретение №21096545. Способ изготовления контактных вставок токосъемников электрического транспорта. МПК B60L 5/08, от 27.04.1998), включающий горячее вальцевание смеси, измельчение полученного полуфабриката, рассев и горячее прессование в закрытой пресс-форме. Горячее вальцевание смеси в при температуре 110-140°С обеспечит существенное удаление газов и паров из нее в открытом очаге деформации, но последующие операции измельчения продукта вальцевания и рассева продукта измельчения снова приведут к адсорбции на частицах графита газов и паров.The closest in technical essence and the achieved effect to the proposed solution is the method (RF Patent for the invention No. 21096545. A method of manufacturing contact inserts of current collectors of electric vehicles. IPC B60L 5/08, from 04/27/1998), including hot rolling of the mixture, grinding the resulting semi-finished product, sieving and hot pressing in a closed mold. Hot rolling of the mixture at a temperature of 110-140 ° C will provide significant removal of gases and vapors from it in the open deformation zone, but subsequent grinding operations of the rolling product and sieving of the grinding product will again lead to the adsorption of gases and vapors on graphite particles.

Отсюда основным недостатком этого способа является высокая пористость вставок, приводящая к их пониженным физическим и механическим свойствам, прежде всего прочности и электропроводности.Hence, the main disadvantage of this method is the high porosity of the inserts, leading to their reduced physical and mechanical properties, especially strength and electrical conductivity.

Задачей предлагаемого решения является устранение этого недостатка, а именно повышение прочности и электропроводности.The objective of the proposed solution is to eliminate this drawback, namely increasing the strength and conductivity.

Поставленная задача решается тем, что в способе изготовления скользящих контактов, включающем вальцевание порошковой смеси на основе углерода и прессование, согласно заявляемому решению порошковую смесь вальцуют в холодном состоянии в калибре, образованном четырьмя приводными валками, при соотношении поперечного сечения контейнера к поперечному сечению калибра, равном 1,5÷3, придавая полученному полуфабрикату поперечное сечение, близкое сечению готового контакта, и длину, равную суммарной длине нескольких контактов, а после выхода из калибра полуфабрикат разделяют на отдельные заготовки, и перед прессованием их нагревают до температуры 110÷140°С.The problem is solved in that in a method for manufacturing sliding contacts, including rolling a carbon-based powder mixture and pressing, according to the claimed solution, the powder mixture is cold-rolled in a caliber formed by four drive rolls, with a container cross-section to caliber cross-sectional ratio 1.5 ÷ 3, giving the resulting semi-finished product a cross section close to the cross section of the finished contact, and a length equal to the total length of several contacts, and after leaving the semi-finished caliber is divided into separate preforms, and before pressing, they are heated to a temperature of 110 ÷ 140 ° C.

Вальцевание порошковой смеси в холодном состоянии в калибре, образованном четырьмя приводными валками, длинномерного полуфабриката, состоящего из нескольких заготовок контактов, позволит удалить из полуфабриката основной объем (до 85-90%) газов атмосферы и паров жидкостей. Нагрев заготовок до температуры 110÷140°С обеспечит дополнительное удаление 3-5% газов и паров. Таким образом, до начала основной операции прессования из заготовки будет удалено 90-93% газов и паров.Cold rolling of the powder mixture in a caliber formed by four drive rolls of a lengthy semi-finished product consisting of several contact blanks will allow the bulk (up to 85-90%) of atmospheric gases and liquid vapors to be removed from the semi-finished product. Heating the workpieces to a temperature of 110 ÷ 140 ° C will provide additional removal of 3-5% of gases and vapors. Thus, before the start of the main pressing operation, 90-93% of gases and vapors will be removed from the workpiece.

Горячее прессование таких заготовок в нагретой до 170-180°С пресс-форме обеспечит дальнейшее повышение плотности контактов до 1,65-1,70 г/см3, а следовательно, увеличение прочности и электропроводности.Hot pressing of such blanks in a mold heated to 170-180 ° C will provide a further increase in the contact density to 1.65-1.70 g / cm 3 and, consequently, an increase in strength and electrical conductivity.

Уменьшение соотношения поперечного сечения контейнера к поперечному сечению калибра при вальцевании менее 1,5 не позволит удалить большую часть газов и паров из смеси и обеспечить заданную форму полуфабриката, а увеличение его более 3 приведет к пробуксовке процесса вальцевания вследствие недостатка сил трения на поверхностях контакта смеси с валками.A decrease in the ratio of the container’s cross-section to the caliber’s cross-section during rolling less than 1.5 will not allow to remove most of the gases and vapors from the mixture and provide the desired shape of the semi-finished product, and increasing it more than 3 will lead to a slipping of the rolling process due to the lack of friction forces on the contact surfaces of the mixture with rolls.

Нагрев заготовок до температуры менее 110°С не обеспечит дополнительного удаления газов и паров из заготовки и заданных условий выдержки под давлением при прессовании. Нагрев более 140°С опасен, поскольку еще до начала прессования может начаться полимеризация изделий, которая ведет к разрушению заготовки.Heating the workpieces to a temperature of less than 110 ° C will not provide additional removal of gases and vapors from the workpiece and the specified conditions of exposure under pressure during pressing. Heating over 140 ° C is dangerous, because even before the start of pressing, the polymerization of products may begin, which leads to the destruction of the workpiece.

Предлагаемый способ проиллюстрирован на фиг.1, 2, где на фиг.1 показана схема вальцевания порошковой смеси, на фиг.2 - то же (вид сверху).The proposed method is illustrated in figure 1, 2, where figure 1 shows a diagram of the rolling of the powder mixture, figure 2 is the same (top view).

На указанных чертежах обозначены: 1 - порошковая смесь; 2 - контейнер для смеси; 3 - калибр; 4 - обжимающие валки; 5 - полуфабрикат.On these drawings are indicated: 1 - powder mixture; 2 - container for the mixture; 3 - caliber; 4 - compression rolls; 5 - semi-finished product.

Способ осуществляется следующим образом.The method is as follows.

В задающий замкнутый по бокам контейнер 2 подается порошковая смесь 1, включается двигатель (не показан) вальцов, у которых все четыре обжимающие валки 4 приводные. Соотношение поперечного сечения S0 контейнера 2 к поперечному сечению S1 калибра 3 составляет 1,5÷3. Валки 4, вращаясь, обжимают порошковую смесь 1, и из калибра 3 она выходит в виде полуфабриката 5. После выхода из валков 4 отрезают дефектный конец полуфабриката 5 и делят полуфабрикат 5 на отдельные заготовки контактов, например отрезными абразивными кругами. Затем отдельные заготовки контактов подают в нагревательное устройство и нагревают их до температуры 110÷140°С.Powder mixture 1 is supplied to the master container 2 closed on the sides, the motor (not shown) of the rollers is switched on, in which all four compression rolls 4 are driven. The ratio of the cross section S 0 of the container 2 to the cross section S 1 of caliber 3 is 1.5 ÷ 3. The rollers 4, rotating, squeeze the powder mixture 1, and it leaves the caliber 3 in the form of a semi-finished product 5. After exiting the rollers 4, the defective end of the semi-finished product 5 is cut off and the semi-finished product 5 is divided into separate contact blanks, for example, cutting abrasive wheels. Then, individual contact blanks are fed into the heating device and heated to a temperature of 110-140 ° C.

После нагрева заготовки подают в нагретую пресс-форму и обжимают по толщине будущего контакта.After heating, the preform is fed into a heated mold and crimped in the thickness of the future contact.

Проведены испытания предлагаемого способа для изготовления опытного образца - скользящего контакта в виде электрощетки размерами 20×30×50 мм из материала, содержащего 86% электрографита по ТУ 1916-109-71-2000 и 14% фенолформальдегидной смолы марки СФП-ОПА. Указанную смесь массой 545 г задавали в вальцы (прокатную клеть) с четырьмя приводными валками (Барков Л.А. и др. Прокатка малопластичных материалов с многосторонним обжатием. - Челябинск, Металлургия, 1988, с.244-253, рис.119, 123), где она вальцевалась при соотношении S0 к S1, равном 2,3, и выходила со скоростью νп=0,5 м/с в виде полуфабриката с поперечным сечением 30×40 мм. Этот полуфабрикат разрезали на 8 заготовок длиной 50 мм, которые задали в нагревательное устройство и грели до 135°С. Прессовали нагретые заготовки с размера 40 мм до размера по высоте 20 мм.The proposed method was tested for the manufacture of a prototype — a sliding contact in the form of an electric brush measuring 20 × 30 × 50 mm from a material containing 86% electrographite according to TU 1916-109-71-2000 and 14% phenol-formaldehyde resin of the SFP-OPA brand. The indicated mixture, weighing 545 g, was fed into a roll (rolling stand) with four drive rolls (L. Barkov et al. Rolling of low-plastic materials with multilateral compression. - Chelyabinsk, Metallurgy, 1988, pp. 144-253, Fig. 119, 123 ), where it was rolled at a ratio of S 0 to S 1 equal to 2.3, and came out with a speed ν p = 0.5 m / s in the form of a semi-finished product with a cross section of 30 × 40 mm. This semi-finished product was cut into 8 blanks with a length of 50 mm, which were set into a heating device and heated to 135 ° C. Heated blanks were pressed from a size of 40 mm to a size in height of 20 mm.

Плотность полученных заготовок щеток составила 1,68 г/см3, среднее удельное электросопротивление 45 мкОм·м, средняя прочность на сжатие 55 МПа.The density of the obtained brush blanks was 1.68 g / cm 3 , the average specific electrical resistance was 45 μOhm · m, and the average compressive strength was 55 MPa.

Предлагаемый способ найдет применение при производстве щеток электромашин, а также контактных вставок для устройств токосъема как городского, так и железнодорожного электротранспорта.The proposed method will find application in the production of electric car brushes, as well as contact inserts for current collector devices of both urban and railway electric vehicles.

Claims (1)

Способ изготовления скользящих контактов, включающий вальцевание порошковой смеси на основе углерода и прессование, отличающийся тем, что порошковую смесь вальцуют в холодном состоянии в калибре, образованном четырьмя приводными валками, при соотношении поперечного сечения контейнера для порошковой смеси к поперечному сечению калибра, равном 1,5-3, с формированием полуфабриката с поперечным сечением, близким к сечению готового контакта, и длиной, равной суммарной длине нескольких контактов, после выхода из калибра полуфабрикат разделяют на отдельные заготовки, а перед прессованием их нагревают до 110-140°С. A method of manufacturing sliding contacts, including rolling a carbon-based powder mixture and pressing, characterized in that the powder mixture is cold rolled in a caliber formed by four drive rolls, with a cross-sectional ratio of the powder mixture container to a cross-section of caliber equal to 1.5 -3, with the formation of a semi-finished product with a cross section close to that of the finished contact, and a length equal to the total length of several contacts, after exiting the caliber, the semi-finished product is divided t into separate blanks, and before pressing them heated to 110-140 ° C.
RU2013124179/02A 2013-05-27 2013-05-27 Production method of sliding contacts RU2529605C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013124179/02A RU2529605C1 (en) 2013-05-27 2013-05-27 Production method of sliding contacts

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013124179/02A RU2529605C1 (en) 2013-05-27 2013-05-27 Production method of sliding contacts

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2529605C1 true RU2529605C1 (en) 2014-09-27

Family

ID=51656738

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013124179/02A RU2529605C1 (en) 2013-05-27 2013-05-27 Production method of sliding contacts

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2529605C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2625622C1 (en) * 2016-10-24 2017-07-17 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)" (ФГАОУ ВО "ЮУрГУ (НИУ)") Method of obtaining contact inserts of trolleybuses
RU2777829C1 (en) * 2021-08-31 2022-08-11 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии Уральского отделения Российской академии наук (ИМЕТ УрО РАН) Method for manufacturing a copper-based bilayer powder strip for high-current interrupting electrical contacts

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1732388A1 (en) * 1989-06-30 1992-05-07 Государственный научно-исследовательский институт конструкционных материалов на основе графита Antifriction material mainly for contact inserts of current collectors of electric rolling stock
RU2109645C1 (en) * 1994-11-01 1998-04-27 Нижнетагильский химический завод "Планта" Method of manufacture of contact inserts for electric transport current collectors
US6638334B2 (en) * 2000-07-21 2003-10-28 Mabuchi Motor Co., Ltd. Sliding contact material comprising Ag-Ni based alloy having Ni metal particles dispersed and clad composite material, and Dc compact motor using the same
US7160632B2 (en) * 2003-11-26 2007-01-09 Mabuchi Motor Co., Ltd. Material for sliding contacts, clad composite material and small-sized DC motor using the same
RU2369935C2 (en) * 2007-08-22 2009-10-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "НПП "Контакт" Method of manufacturing of electric contacts based on chrome and copper

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1732388A1 (en) * 1989-06-30 1992-05-07 Государственный научно-исследовательский институт конструкционных материалов на основе графита Antifriction material mainly for contact inserts of current collectors of electric rolling stock
RU2109645C1 (en) * 1994-11-01 1998-04-27 Нижнетагильский химический завод "Планта" Method of manufacture of contact inserts for electric transport current collectors
US6638334B2 (en) * 2000-07-21 2003-10-28 Mabuchi Motor Co., Ltd. Sliding contact material comprising Ag-Ni based alloy having Ni metal particles dispersed and clad composite material, and Dc compact motor using the same
US7160632B2 (en) * 2003-11-26 2007-01-09 Mabuchi Motor Co., Ltd. Material for sliding contacts, clad composite material and small-sized DC motor using the same
RU2369935C2 (en) * 2007-08-22 2009-10-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "НПП "Контакт" Method of manufacturing of electric contacts based on chrome and copper

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2625622C1 (en) * 2016-10-24 2017-07-17 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)" (ФГАОУ ВО "ЮУрГУ (НИУ)") Method of obtaining contact inserts of trolleybuses
RU2777829C1 (en) * 2021-08-31 2022-08-11 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии Уральского отделения Российской академии наук (ИМЕТ УрО РАН) Method for manufacturing a copper-based bilayer powder strip for high-current interrupting electrical contacts

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101340113B1 (en) Method of manufacturing powder metal plates
CN102074870A (en) Manufacturing method for slot forming type commutator and products thereof
RU2457068C1 (en) Line of continuous direct rolling of powder materials
CA2932903C (en) Method and system for producing extrusion billets
JP2022553921A (en) Apparatus, method and carbon pill for synthesizing graphene
RU2529605C1 (en) Production method of sliding contacts
JP6042404B2 (en) Method for producing porous granulated particles made of inorganic material
RU2494835C1 (en) Method of trolleybus carbon contact strip extrusion
CN206254356U (en) A kind of high-performance extruder for plastic processing
US1607389A (en) Pressed-metal article and method of and machine for making same
CN207154526U (en) A kind of flexible linear shaped charge shaped device
US2088422A (en) Method of forming carbon electrodes
CN106149078A (en) A kind of production technology of PTFE long and short fiber
US20160196931A1 (en) Method for Producing Electrode Film for Electric Double Layer Capacitors
RU2508177C1 (en) Method for obtaining contact inserts of trolley buses
RU2625622C1 (en) Method of obtaining contact inserts of trolleybuses
RU2533893C1 (en) Manufacturing method of sliding contacts from powder compositions based on carbon
WO2009099101A1 (en) Metallic briquette manufacturing method
CN108529612A (en) A kind of isostatic pressing formed graphite product and its production method
CN104128383A (en) Continuous rolling and extrusion method and device
US1384498A (en) Apparatus for making condensers
RU152323U1 (en) DEVICE FOR PRODUCING POWDER PRODUCTS
Barkov et al. Die technology and construction for compacting gas-saturated tungsten and carbon powders
KR101677921B1 (en) cemented carbide apparatus using press die and punch of manufacturing bottle cap and manufacturing method thereof
RU2658561C1 (en) Device for obtaining extraction of work pieces in the manufacture of lead oxide powders

Legal Events

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

Effective date: 20160528