RU2560619C2 - Способ изготовления электроугольных изделий - Google Patents
Способ изготовления электроугольных изделий Download PDFInfo
- Publication number
- RU2560619C2 RU2560619C2 RU2013154210/02A RU2013154210A RU2560619C2 RU 2560619 C2 RU2560619 C2 RU 2560619C2 RU 2013154210/02 A RU2013154210/02 A RU 2013154210/02A RU 2013154210 A RU2013154210 A RU 2013154210A RU 2560619 C2 RU2560619 C2 RU 2560619C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heating
- powder composition
- pressing
- heat treatment
- temperature
- Prior art date
Links
Abstract
Изобретение относится к изготовлению электроугольных изделий. Готовят порошковую композицию путем смешивания связующего с графитовым наполнителем, проводят горячее прессование полученной порошковой композиции и поэтапную ее термообработку с нагревом и последующей выдержкой при конечной температуре. Графитовый наполнитель используют со средним размером частиц 100÷110 мкм. Прессование начинают в предварительно нагретой до 70÷90°С вместе с порошковой композицией пресс-форме под давлением 45÷50 МПа. Поэтапную термообработку ведут в этой же пресс-форме под давлением прессования, причем сначала проводят быстрый нагрев до 110÷120°С со скоростью 1,9÷2°С/мин, затем медленный нагрев - до температуры 160÷170°С со скоростью 1,4÷1,5°С/мин, после чего ведут нагрев до температуры 180÷200°С со скоростью 1,6÷1,8°С/мин и выдержку при конечной температуре под давлением в течение 1÷2 мин. Обеспечивается увеличение плотности и повышение электропроводности получаемых изделий. 1 пр.
Description
Изобретение относится к порошковой технологии, а именно к способам получения электроугольных изделий, в частности щеток электромашин, контактных вставок токосъемников для городского и железнодорожного транспорта и других изделий из порошковых композиций на основе углерода.
Известен способ изготовления электроугольных изделий электротехнического назначения из наполнителя в виде кокса с добавками и связки в виде каменноугольной смолы и пека (Темкин И.В., Производство электроугольных изделий. - М.: Высшая школа, 1975, с. 13). Способ включает получение порошковой композиции, последующее прессование из нее полуфабрикатов, дальнейшую их термообработку и механическую обработку. Прессование ведут с удельным усилием до 300 МПа со скоростью пуансона 15-30 мм/с, где полуфабрикаты формируют в нагретых до 180-210°С в пресс-формах (Темкин И.В., Производство электроугольных изделий. М.: Высшая школа, 1986, с. 114-116). При горячем прессовании в нагретых пресс-формах кроме первого хода пуансона делают 2-3 дополнительные допрессовки для удаления газов из прессовки при давлении, возрастающем на 10-15% от номинального давления. При номинальном давлении прессовку выдерживают в течение 3-5 минут и выше в зависимости от размера прессовки. Операцию первого хода прессования ведут в закрытой пресс-форме.
Термообработка полуфабрикатов включает: отжиг длительностью от 24 до 48 суток и графитизацию длительностью от 7 до 10 суток (Темкин И.В., Производство электроугольных изделий. - М.: Высшая школа, 1975, с. 112-115, 118-119).
Недостатками указанного аналога являются низкая плотность получаемых изделий и высокие трудоемкость и длительность процесса их производства. Низкая плотность обусловлена загерметизацией летучих газов в порах между частицами порошка уже после первой операции прессования и при дальнейшем прессовании их удаление малозначительно.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является способ изготовления электроугольных изделий - контактных вставок для железнодорожного и городского электротранспорта (Патент РФ на изобретение №2267411, Способ изготовления контактных вставок, МПК B60L 5/08, от 10.01.2006). Способ включает приготовление порошковой композиции путем смешивания связующего с графитовым наполнителем, горячее прессование изделий из полученной смеси при температуре 150-170°С при удельном давлении прессования 300-400 кгс/см2, выдержку их под давлением в течение 3-5 минут, охлаждение и последующую поэтапную термообработку прессовок. Первый этап термообработки включает быстрый нагрев до 80-100°С, второй - медленный нагрев с убывающей скоростью до 150-200°С. После этого ведут выдержку при этой температуре и медленное естественное охлаждение.
Недостатками способа являются низкая плотность и пониженные физико-механические свойства получаемых изделий в результате того, что операции прессования и термообработки производят раздельно. После прессования прессовка охлаждается, а затем вновь нагревается. При горячем прессовании и выдержке 3-5 минут из прессовки только частично удаляются летучие, только начинается полимеризация, расплавление частиц связки, разложение уротропина (отвердителя), входящего в состав связки, и отверждение композиции. Частичное отверждение закрывает часть каналов для удаления летучих и герметизирует многие поры с летучими, к которым относятся О2, N2, пары Н2О, остаточный фенол, СО и СО2. Поэтому при последующей термической обработке затруднено удаление летучих, практически прекращается полимеризация (нет активных центров), но продолжается превращение частиц твердой связки в жидкую, разложение уротропина с дополнительным выделением N2, летучего аммиака (NH3) и отверждение композиции. При повышении температуры прессовок до 200°С и за время термообработки, превышающее 5 часов, летучие в закрытых каналах и порах расширяются, что приводит к разбуханию, т.е. к разуплотнению прессовок и ухудшению их физико-механических свойств.
Задачей предлагаемого изобретения является устранение этих недостатков, а именно увеличение плотности изготовляемых изделий и повышение их физико-механических свойств.
Поставленная задача решается тем, что в способе изготовления электроугольных изделий, включающем приготовление порошковой композиции путем смешивания связующего с графитовым наполнителем, горячее прессование полученной порошковой композиции и поэтапную ее термообработку с нагревом и последующей выдержкой при конечной температуре, согласно предлагаемому решению, используют графитовый наполнитель со средним размером частиц 100÷110 мкм, прессование начинают в предварительно нагретой до 70÷90°С вместе с порошковой композицией пресс-форме под давлением 45÷50 МПа, а поэтапную термообработку ведут в этой же пресс-форме под давлением прессования, причем сначала проводят быстрый нагрев до 110÷120°С со скоростью 1,9÷2°С/мин, затем медленный нагрев - до температуры 160÷170°С со скоростью 1,4÷1,5°С/мин, после чего ведут нагрев до температуры 180÷200°С со скоростью 1,6÷1,8°С/мин и выдержку при конечной температуре под давлением в течение 1÷2 мин.
То, что прессование ведут в предварительно нагретой вместе с порошком пресс-форме с заявляемыми режимами, а термообработку после окончания прессования осуществляют в этой же пресс-форме с указанными в формуле изобретения режимами и с введением при термообработке после этапа медленного нагрева дополнительного ускоренного нагрева позволит в максимальной степени использовать свойства полимеризации и затвердевания смолы для более полного рационального удаления из композиции и прессовки летучих, не нарушая прочности прессовки и избегая ее дефектов при превышении допустимого количества удаления летучих.
Уменьшение предварительного нагрева пресс-формы вместе с порошковой композицией менее 70°С, как и давления на стадии прессования менее 45 МПа не позволит активно удалять летучие, а увеличение этой температуры более 90°С, как и увеличение давления прессования более 50 МПа приведет к преждевременному началу полимеризации связки.
Снижение температуры быстрого нагрева при термообработке менее 110°С, как и снижение скорости нагрева на этом этапе менее 1,9°С не обеспечит активной полимеризации смолы, превращение ее в жидкость и смачивание частиц графита. Увеличение температуры быстрого нагрева более 120°С, как и увеличение скорости нагрева более 2°С/мин опасно очень активным удалением летучих и возникновением в результате этого дефектов на прессовках.
На этапе медленного нагрева скорость менее 140°С/мин, как и температура нагрева менее 160°С слишком замедляет процесс полимеризации, смачивание графита жидкой смолой, процесс разложения уротропина и начало процесса отверждения композиции. Нагрев более 170°С/мин приводит к дефектам на прессовках, поскольку разложение уротропина приводит к дополнительному выделению летучих N2 и аммиака.
Ускоренный нагрев после медленного нагрева менее 180°С со скоростью нагрева менее 1,6°С/мин не обеспечит полного разложения уротропина и удаления летучих от его разложения, что снизит прочность прессовок. Нагрев более 200°С со скоростью нагрева более 1,8°С/мин может привести к дефектам при дополнительном очень быстром удалении летучих, появившихся при разложении уротропина.
Смешивание связующего с графитовым наполнителем со средними размерами частиц менее 100 мкм приводит к повышенному содержанию связки и снижению электропроводности изделий, а с размерами более 110 мкм - к снижению их прочностных свойств.
Выдержка прессовки под давлением менее 1 минуты не позволяет завершить отверждение композиции, что снижает прочностные свойства изделий, а выдержка более 2 минут может привести к началу разрушения после полного завершения отверждения изделия.
Способ изготовления электроугольных изделий осуществляется следующим образом.
Вначале смешивают связующее с графитовым наполнителем размерами частиц 100÷110 мкм, готовую композицию засыпают в пресс-форму и нагревают ее вместе с порошковой композицией до 70÷90°С. Затем ведут прессование при давлении 45÷50 МПа. Пуансон оставляют в нижнем положении и нагревают пресс-форму со скоростью 1,9÷2°С/мин до 110÷120°С. После достижения указанной температуры замедляют скорость нагрева до скорости 1,4÷1,5°С/мин и нагревают пресс-форму до 160÷170°С. Затем снова увеличивают скорость нагрева до 1,6÷1,8°С/мин и нагревают пресс-форму до 180÷200°С. После достижения указанной температуры прессовку под давлением 45÷50 МПа выдерживают при этой температуре 1÷2 минуты и извлекают ее из пресс-формы.
Согласно предлагаемому способу были получены заготовки электрических щеток размерами 10×30×50 мм из порошковой композиции, содержащей графит и фенолформальдегидную смолу. Для нагрева матрицы пресс-формы, заполненной порошковой композицией, использован электрический нагреватель, охватывающий матрицу по наружной поверхности и снабженный автоматической системой контроля температуры и установления ее уровня, работающий по заданной программе. Данные о значениях температуры и характере ее изменения выводятся на экран компьютера. Время быстрого нагрева при термообработке составило в среднем 18 минут, время медленного нагрева - 34 минуты, время нагрева при повышенной скорости нагрева - 14 минут, время выдержки - 1,5 минуты. Общее время составило 67,5 минут, что в пять раз меньше затрат времени наиболее близкого аналога. Плотность полученных 10 заготовок щеток находилось в пределах 1,68-1,72 г/см3.
Предлагаемый способ изготовления электроугольных изделий найдет свое применение в порошковой технологии при получении изделий из порошковых композиций на основе углерода.
Claims (1)
- Способ изготовления электроугольных изделий, включающий приготовление порошковой композиции путем смешивания связующего с графитовым наполнителем, горячее прессование полученной порошковой композиции и поэтапную ее термообработку с нагревом и последующей выдержкой при конечной температуре, отличающийся тем, что используют графитовый наполнитель со средним размером частиц 100÷110 мкм, прессование начинают в предварительно нагретой до 70÷90°С вместе с порошковой композицией пресс-форме под давлением 45÷50 МПа, а поэтапную термообработку ведут в этой же пресс-форме под давлением прессования, причем сначала проводят быстрый нагрев до 110÷120°С со скоростью 1,9÷2°С/мин, затем медленный нагрев - до температуры 160÷170°С со скоростью 1,4÷1,5°С/мин, после чего ведут нагрев до температуры 180÷200°С со скоростью 1,6÷1,8°С/мин и выдержку при конечной температуре под давлением в течение 1÷2 мин.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013154210/02A RU2560619C2 (ru) | 2013-12-05 | 2013-12-05 | Способ изготовления электроугольных изделий |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013154210/02A RU2560619C2 (ru) | 2013-12-05 | 2013-12-05 | Способ изготовления электроугольных изделий |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2013154210A RU2013154210A (ru) | 2015-06-10 |
RU2560619C2 true RU2560619C2 (ru) | 2015-08-20 |
Family
ID=53285292
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013154210/02A RU2560619C2 (ru) | 2013-12-05 | 2013-12-05 | Способ изготовления электроугольных изделий |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2560619C2 (ru) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2613245C1 (ru) * | 2015-10-27 | 2017-03-15 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет" (национальный исследовательский университет)" (ФГАОУ ВО "ЮУрГУ" (НИУ)") | Способ изготовления графитопластовых изделий |
RU2647498C2 (ru) * | 2016-08-26 | 2018-03-16 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет путей сообщения Императора Николая II" МГУПС (МИИТ) | Способ изготовления токопроводящих контактных элементов |
RU2652302C1 (ru) * | 2017-06-05 | 2018-04-25 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)" | Способ получения электротехнических изделий из порошковых композиций на основе углерода |
RU2682985C1 (ru) * | 2018-03-15 | 2019-03-25 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)" | Способ изготовления электрощеток из порошковой графитопластовой композиции |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5144181A (en) * | 1990-03-16 | 1992-09-01 | Mabuchi Motor Co., Ltd. | Carbon brush for miniature motors and method of making same |
RU2115982C1 (ru) * | 1996-11-25 | 1998-07-20 | Смазнов Петр Петрович | Способ изготовления щеток для электрических машин |
RU2170183C1 (ru) * | 2000-02-29 | 2001-07-10 | Орловский государственный технический университет | Способ изготовления контактной вставки |
RU2267411C1 (ru) * | 2004-06-28 | 2006-01-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Графитопласт" | Способ изготовления контактных вставок |
-
2013
- 2013-12-05 RU RU2013154210/02A patent/RU2560619C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5144181A (en) * | 1990-03-16 | 1992-09-01 | Mabuchi Motor Co., Ltd. | Carbon brush for miniature motors and method of making same |
RU2115982C1 (ru) * | 1996-11-25 | 1998-07-20 | Смазнов Петр Петрович | Способ изготовления щеток для электрических машин |
RU2170183C1 (ru) * | 2000-02-29 | 2001-07-10 | Орловский государственный технический университет | Способ изготовления контактной вставки |
RU2267411C1 (ru) * | 2004-06-28 | 2006-01-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Графитопласт" | Способ изготовления контактных вставок |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2613245C1 (ru) * | 2015-10-27 | 2017-03-15 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет" (национальный исследовательский университет)" (ФГАОУ ВО "ЮУрГУ" (НИУ)") | Способ изготовления графитопластовых изделий |
RU2647498C2 (ru) * | 2016-08-26 | 2018-03-16 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет путей сообщения Императора Николая II" МГУПС (МИИТ) | Способ изготовления токопроводящих контактных элементов |
RU2652302C1 (ru) * | 2017-06-05 | 2018-04-25 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)" | Способ получения электротехнических изделий из порошковых композиций на основе углерода |
RU2682985C1 (ru) * | 2018-03-15 | 2019-03-25 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)" | Способ изготовления электрощеток из порошковой графитопластовой композиции |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013154210A (ru) | 2015-06-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2560619C2 (ru) | Способ изготовления электроугольных изделий | |
CN105272287B (zh) | 一种用再生石墨制备石墨坩埚的方法 | |
TW526131B (en) | Rapid densification of porous bodies (preforms) with high viscosity resins or pitches using a resin transfer molding process | |
EP2323783A1 (de) | Mit wasserglas beschichteter und/oder vermischter kern- oder formsand mit einem wassergehalt im bereich von > etwa 0,25 gew.-% bis etwa 0,9 gew.-% | |
CN102502594A (zh) | 一种以煤系针状焦为骨料的各向同性石墨的制备方法 | |
CN106350006B (zh) | 石墨密封材料及其制备方法 | |
CN112441835A (zh) | 一种高强高密炭素材料及其制备方法和应用 | |
DE1704440C3 (de) | Verfahren zur Herstellung von Reibelementen | |
CN107311686A (zh) | 一种石墨电极的新型制备工艺 | |
RU2494835C1 (ru) | Способ прессования углеродных контактных вставок троллейбусов | |
CN106286657A (zh) | 一种3d打印制备制动器衬片工艺 | |
US3505446A (en) | Friction elements | |
CN117088689A (zh) | 一种石墨的短流程制备方法及石墨制品 | |
US1358394A (en) | Manufacture of phenolic condensation products | |
RU2613245C1 (ru) | Способ изготовления графитопластовых изделий | |
CN106220209A (zh) | 制备碳化硅木质陶瓷的方法及碳化硅木质陶瓷 | |
RU2652302C1 (ru) | Способ получения электротехнических изделий из порошковых композиций на основе углерода | |
RU2623292C2 (ru) | Способ изготовления токопроводящих контактных вставок | |
RU2559965C1 (ru) | Композиция тонкостенных трубчатых элементов и способ получения тонкостенных трубчатых элементов | |
JP2010173876A (ja) | 炭素材料の製造方法 | |
CN102745991A (zh) | 模压烧结石墨密封环及其制备方法 | |
DE102014002679A1 (de) | Umsetzungsprodukt und Verwendung für die Herstellung von Gießereiformen und -kernen | |
JP2023542077A (ja) | 高度に充填された熱硬化性材料からバイポーラプレートなどの成形部品を製造するための多段加圧プロセス | |
JP2013189587A (ja) | 樹脂歯車の製造方法 | |
CN115572168B (zh) | 一种提升石墨焙烧品浸渍增重率的方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20161206 |