RU2684995C1 - Method for manufacturing collector plates - Google Patents
Method for manufacturing collector plates Download PDFInfo
- Publication number
- RU2684995C1 RU2684995C1 RU2018118290A RU2018118290A RU2684995C1 RU 2684995 C1 RU2684995 C1 RU 2684995C1 RU 2018118290 A RU2018118290 A RU 2018118290A RU 2018118290 A RU2018118290 A RU 2018118290A RU 2684995 C1 RU2684995 C1 RU 2684995C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- plates
- calibration
- collector plates
- working edge
- pressure
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 title abstract description 11
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims abstract description 11
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims abstract description 3
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000004663 powder metallurgy Methods 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 230000005489 elastic deformation Effects 0.000 description 3
- 241000287828 Gallus gallus Species 0.000 description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 2
- 230000003137 locomotive effect Effects 0.000 description 2
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 2
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001315 Tool steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 1
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 238000009533 lab test Methods 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
- 238000012384 transportation and delivery Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/12—Both compacting and sintering
- B22F3/16—Both compacting and sintering in successive or repeated steps
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
- H01R43/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining, or repairing of line connectors or current collectors or for joining electric conductors
- H01R43/06—Manufacture of commutators
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к порошковой металлургии, а именно к способу изготовления коллекторных пластин, которые предназначены для использования в электрических машинах и для получения высокопрочных деталей для низковольтных и высоковольтных коммутационных аппаратов.The invention relates to powder metallurgy, in particular to a method of manufacturing collector plates, which are intended for use in electrical machines and to obtain high-strength parts for low-voltage and high-voltage switching devices.
К коллекторной пластине предъявляются следующие требования: высокие электро- и теплопроводность, низкое и стабильное во времени переходное сопротивление, эрозионная и фрикционная стойкость, прочность, достаточная пластичность, более высокая температура разупрочнения, хорошая обрабатываемость.The following requirements are imposed on the collector plate: high electrical and thermal conductivity, low and stable in time transient resistance, erosion and friction resistance, strength, sufficient ductility, higher softening temperature, good workability.
Известная технология изготовления коллекторных пластин из трапецеидального проката включает в себя следующие операции: вырубка пластин, их последующая рихтовка, снятие заусенцев, фрезерование петушков, лужение для вкладывания проводников обмотки с последующей их пайкой (см. Осьмаков А.А. Технология и оборудование производства электрических машин - М., Высшая школа, 1971, с. 128-131).Known manufacturing techniques of collector plates from trapezoidal rolled products include the following operations: cutting of plates, their subsequent straightening, deburring, milling of roosters, tinning for inserting winding conductors with their subsequent soldering (see Osmakov A. A. - Moscow, High School, 1971, pp. 128-131).
Недостатками данной технологии являются трудоемкость, сложность прокатки трапецеидального профиля. Последующие технологические операции сопровождаются большим количеством отходов. Коэффициент использования проката по массе (КИМ) в зависимости от высоты петушка и угла профиля проката колеблется от 45 до 56%. С учетом припусков на вырубку (до 5 мм) КИМ еще ниже.The disadvantages of this technology are the complexity, the complexity of the rolling trapezoidal profile. Subsequent technological operations are accompanied by a large amount of waste. The utilization rate of rolled by weight (CMM), depending on the height of the rooster and the angle of the rolled stock, ranges from 45 to 56%. With allowances for cutting (up to 5 mm), the CMM is even lower.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является изготовление коллекторных пластин методом порошковой металлургии. Производство коллекторных пластин методом порошковой металлургии включает в себя следующие операции: приготовление шихты путем смешивания медного электролитического порошка со смазкой для улучшения технологических свойств порошка при прессовании, прессование, спекание и последующая калибровка для придания спеченной заготовке необходимых электротехнических свойств, геометрических размеров и твердости. Прессование коллекторных пластин ведется в автоматическом режиме на скошенных пуансонах для получения трапецеидального профиля. С целью обеспечения высокой твердости рабочей кромки нижний пуансон выполнен составным и обеспечивает дополнительную засыпку медной шихты в область рабочей кромки. При калибровке максимальные давления приходятся на рабочую кромку, обеспечивая ей повышенную твердость (см. Антонов М.В., Герасимова Л.С. Технология производства электрических машин: Учебное пособие для вузов. - М., Энергоиздат, 1982 - с. 48-49). КИМ таких порошковых заготовок достигает 95-98%. Благодаря повышенной точности изготовления коллекторных пластин методом порошковой металлургии значительно снижается объем механической обработки. Практика эксплуатации электродвигателей собранных из коллекторов изготовленных методом порошковой металлургии показала, что износ щеток и коллекторных пластин меньше, чем в электромашинах с коллекторами из полосовой меди.The closest in technical essence to the claimed method is the manufacture of collector plates by powder metallurgy. Production of collector plates by powder metallurgy includes the following operations: preparation of the charge by mixing copper electrolytic powder with lubricant to improve the technological properties of the powder during pressing, pressing, sintering and subsequent calibration to give the sintered billet the necessary electrical properties, geometrical dimensions and hardness. Pressing the collector plates is carried out automatically on bevelled punches to obtain a trapezoidal profile. In order to ensure high hardness of the working edge, the lower punch is made composite and provides additional backfilling of the copper charge to the area of the working edge. When calibrating, the maximum pressure falls on the working edge, providing it with increased hardness (see Antonov MV, Gerasimova LS. The production technology of electric machines: A textbook for universities. - M., Energoizdat, 1982 - p. 48-49 ). KIM such powder blanks reaches 95-98%. Due to the increased precision of manufacturing collector plates by powder metallurgy, the amount of mechanical processing is significantly reduced. The practice of operating electric motors assembled from collectors made by powder metallurgy showed that the wear of brushes and collector plates is less than in electric machines with copper strip collectors.
Недостатком способа изготовления коллекторных пластин по прототипу является низкая прочность коллекторных пластин. Собранные коллекторные пластины после пайки с выводами обмотки, сборки, запрессовки и механической обработки удерживаются в заданном положении с помощью стальных конусных плашек, входящих в «ласточкины» хвосты пластин и стянутых винтами. В случае перетяжки винтов, создающиеся напряжения затяжки в «ласточкином» хвосте, суммируясь во время работы с центробежными и тепловыми напряжениями, могут привести к поломке «ласточкиных» хвостов и выходу электродвигателя из строя. Таким образом, изготавливаемая по способу прототипа коллекторная пластина, не может использоваться там, где требуется ее высокая надежность.The disadvantage of the method of manufacturing the collector plates of the prototype is the low strength of the collector plates. After soldering the assembled collector plates with the leads of the winding, assembling, pressing in and machining are held in a predetermined position with the help of steel cone dies included in the “dovetail” tails of the plates and tightened with screws. In the case of screws' tightening, the created tension in the dovetail tail, summing up during operation with centrifugal and thermal stresses, can lead to breakdown of the dovetail tails and motor failure. Thus, the collector plate produced according to the prototype method cannot be used where its high reliability is required.
Заявленное изобретение решает задачу повышения прочности в пределах упругости коллекторных пластин, обладает техническими характеристиками, превосходящими технические характеристики коллекторных пластин изготовленными по способу прототипа.The claimed invention solves the problem of increasing the strength within the elastic limits of the collector plates, has technical characteristics that exceed the technical characteristics of the collector plates manufactured by the method of the prototype.
Трапецеидальный профиль коллекторных пластин получают за счет прессования на скошенных пуансонах. Для обеспечения максимальной твердости рабочей кромки подвижным пуансоном обеспечивается дополнительная засыпка шихты в область рабочей кромки. Для обеспечения повышенния прочности и пластичности пластин в районе «ласточкиного» хвоста проводится их двукратная калибровка с промежуточным отжигом в восстановительной атмосфере при температуре 400-840°С (нижняя граница температуры отжига установлена исходя из температуры рекристаллизации коллекторных пластин с 25% запасом по температуре для ускорения прохождения отжига, при температурах больших 840°С укрупнятся зерно, начинает проявляться т.н. «водородная» болезнь меди, прочностные характеристики и пластичность деталей после отжига при этом снижаются), причем во время первой калибровки рабочая кромка не калибруются. После восстановительного отжига калибруется вся площадь коллек-торной пластины. Давления второй калибровки 9-11,5 т/см2. Нижний предел давления устанавливается из необходимости гарантированного достижения твердости рабочей кромки НВ≥90. Верхний предел давлений при калибровке ограничен работоспособностью инструментальной стали, из которой изготовлены пуансоны. Давления первой калибровки относительно давлений второй калибровки снижены на 45-50% до 5-5,5 т/см2. Нижний предел давления первой калибровки устанавливается исходя из обеспечения гарантированной твердости рабочей кромки коллекторной пластины, а верхний предел установлен исходя из возможности выравнивания плоскости боковых поверхностей при втором калибровании, т.к. неплоскостность боковых поверхностей не должна выходить за допуски на изготовление коллекторных пластин по толщине. За счет калибрования основной поверхности коллекторной пластины в первую калибровку, на рабочую кромку при втором калибровании приходятся большие давления, благодаря чему рабочая кромка приобретает большую плотность и, соответственно, твердость, а на остальной поверхности обеспечиваются высокие прочностные характеристики в пределах упругих деформаций.The trapezoidal profile of the collector plates is obtained by pressing on bevelled punches. To ensure maximum hardness of the working edge, the moving punch provides additional charge charge to the working edge area. To ensure the increased strength and plasticity of the plates in the “dovetail” area, their double calibration is carried out with intermediate annealing in a reducing atmosphere at a temperature of 400-840 ° С (the lower annealing temperature limit is set based on the recrystallization temperature of the collector plates with a 25% temperature margin to accelerate the passage of annealing, at temperatures of large 840 ° C grain will grow larger, begins to show the so-called "hydrogen" disease of copper, strength characteristics and plasticity of parts after annealing thus reduced), the working edge is not calibrated during the first calibration. After regenerative annealing, the entire area of the collector plate is calibrated. The pressure of the second calibration 9-11,5 t / cm 2 . The lower limit of the pressure is established from the need to ensure that the working edge HB≥90 is achieved. The upper pressure limit during calibration is limited by the performance of the tool steel from which the punches are made. The pressure of the first calibration relative to the pressure of the second calibration is reduced by 45-50% to 5-5.5 t / cm 2 . The lower pressure limit of the first calibration is set based on the guaranteed hardness of the working edge of the collector plate, and the upper limit is set based on the possibility of leveling the plane of the side surfaces during the second calibration, because non-flatness of the side surfaces should not exceed the tolerances for the manufacture of collector plates in thickness. Due to the calibration of the main surface of the collector plate in the first calibration, the working edge during the second calibration has high pressures, due to which the working edge acquires greater density and, accordingly, hardness, and the rest surface provides high strength characteristics within elastic deformations.
С целью подтверждения эффективности данной технологии были проведены лабораторные испытания изготовленных по этому способу коллекторных пластин на растяжение до разрушения в специально разработанном приспособлении, в котором к нижней траверсе силоиз-мерительной машины за выступы «ласточкиного» хвоста крепится нижняя тяга, а к отверстию пластины - верхняя траверса. Коллекторные пластины, изготовленные по разработанной технологии, имеют больший предел упругости: при двукратном калибровании с промежуточным восстановительным отжигом, нагружение в пределах упругих деформаций возрастает на 8,0-9,7%, упругие деформации при этом возрастают на 19-26% в сравнении с однократным калиброванием.In order to confirm the effectiveness of this technology, laboratory tests of collector plates manufactured by this method for tensile stress before failure were carried out in a specially designed device in which the lower link is attached to the lower traverse of the force-measuring machine by the dovetail protrusions and the upper hole is attached to the plate opening traverse. Collector plates manufactured according to the developed technology have a greater elastic limit: with double calibration with intermediate restorative annealing, the loading within the elastic deformations increases by 8.0–9.7%, while the elastic deformations increase by 19–26% compared to single calibration.
Твердость рабочей кромки при двукратном калибровании с промежуточным восстановительным отжигом удается увеличить с 84,4-89,9 НВ (по способу прототипа) до 92,4-107 НВ. Электропроводимость рабочей кромки пластин, за счет увеличения плотности при двукратном калибровании до 8,84 г/см3 и более, удается увеличить до 100% от электропроводимости меди марки М1Е. Электропроводимость рабочей кромки у пластин, изготовленных по способу прототипа, имеющих плотность рабочей кромки до 8,77 г/см3, только 94,5% от электропроводимости меди марки М1Е.The hardness of the working edge during double calibration with intermediate restorative annealing can be increased from 84.4-89.9 HB (according to the method of the prototype) to 92.4-107 HB. The electrical conductivity of the working edge of the plates, by increasing the density with a double calibration to 8.84 g / cm 3 or more, can be increased to 100% of the electrical conductivity of copper grade M1E. The electrical conductivity of the working edge of the plates manufactured according to the method of the prototype, having a working edge density of up to 8.77 g / cm 3 , is only 94.5% of the conductivity of copper grade M1E.
Изготовленные по этому способу коллекторные пластины собраны в электродвигатели, выдержали типовые испытания продолжительностью 6 месяцев во Всероссийском научно-исследовательском и проектно-конструкторском институте электровозостроения, осуществляются серийные поставки коллекторных пластин на электровозоремонтные заводы.The collector plates made by this method are assembled into electric motors, have passed type tests of 6 months duration at the All-Russian Research and Design Institute of Electric Locomotive Building, serial deliveries of collector plates to electric locomotive repair plants are carried out.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018118290A RU2684995C1 (en) | 2018-05-17 | 2018-05-17 | Method for manufacturing collector plates |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018118290A RU2684995C1 (en) | 2018-05-17 | 2018-05-17 | Method for manufacturing collector plates |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2684995C1 true RU2684995C1 (en) | 2019-04-16 |
Family
ID=66168298
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018118290A RU2684995C1 (en) | 2018-05-17 | 2018-05-17 | Method for manufacturing collector plates |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2684995C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2710758C1 (en) * | 2019-08-15 | 2020-01-13 | Дмитрий Геннадьевич Дудкин | Method of making collector plates |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0127801A1 (en) * | 1983-06-03 | 1984-12-12 | Asea Brown Boveri Ag | Commutator for an electric machine and method of making it |
| SU1185463A1 (en) * | 1984-02-22 | 1985-10-15 | Предприятие П/Я Р-6971 | Method of manufacturing collector for electric machine |
| SU1307497A1 (en) * | 1984-06-21 | 1987-04-30 | Саратовский политехнический институт | Method of manufatcuring commutator |
| US6617743B1 (en) * | 1999-11-26 | 2003-09-09 | Kolektor D.O.O. | Plane commutator, method for producing the same and conductor blank and carbon disk for using to produce the same |
| RU2233518C2 (en) * | 2002-03-19 | 2004-07-27 | Донник Валерий Иванович | Commutator of electrical machines and method for its manufacture |
-
2018
- 2018-05-17 RU RU2018118290A patent/RU2684995C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0127801A1 (en) * | 1983-06-03 | 1984-12-12 | Asea Brown Boveri Ag | Commutator for an electric machine and method of making it |
| SU1185463A1 (en) * | 1984-02-22 | 1985-10-15 | Предприятие П/Я Р-6971 | Method of manufacturing collector for electric machine |
| SU1307497A1 (en) * | 1984-06-21 | 1987-04-30 | Саратовский политехнический институт | Method of manufatcuring commutator |
| US6617743B1 (en) * | 1999-11-26 | 2003-09-09 | Kolektor D.O.O. | Plane commutator, method for producing the same and conductor blank and carbon disk for using to produce the same |
| RU2233518C2 (en) * | 2002-03-19 | 2004-07-27 | Донник Валерий Иванович | Commutator of electrical machines and method for its manufacture |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| АНТОНОВ М.В. и др. Технология производства электрических машин. Учебное пособие для вузов. М.: Энергоиздат, 1982, с.48-49. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2710758C1 (en) * | 2019-08-15 | 2020-01-13 | Дмитрий Геннадьевич Дудкин | Method of making collector plates |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI480394B (en) | Cu-Mg-P copper alloy strip and its manufacturing method | |
| RU2684995C1 (en) | Method for manufacturing collector plates | |
| KR101479431B1 (en) | Solar cell lead wire and method of manufacturing thereof | |
| CN100363518C (en) | High strength high conductive copper alloy with good extensibility | |
| JP2005298931A (en) | Copper alloy and its production method | |
| CN103341586A (en) | Method for achieving forming of GH4738 nickel-base superalloy turbine discs | |
| Dragobetskii et al. | Improving the operational reliability of stamped parts of electrical engineering machines and electrical products | |
| KR102453494B1 (en) | Aluminum alloy material and cables, wires and spring members using the same | |
| CN103898354A (en) | Lead alloy anode material for zinc electrodeposition and rolling method thereof | |
| US20220250177A1 (en) | Cutting method and cut article | |
| WO2003046243A1 (en) | Thermo-mechanical treated lead alloys | |
| EP3167972B1 (en) | Method for manufacturing pure niobium end group components for superconducting high-frequency acceleration cavity | |
| CN104937133A (en) | Tantalum sputtering target and production method therefor | |
| JP2017532436A (en) | Electrical connection member | |
| JPWO2013125565A1 (en) | Aluminum alloy foil for electrode current collector and method for producing the same | |
| JP6123943B2 (en) | Method for producing lead-acid battery and method for producing electrode current collector for lead-acid battery | |
| EP2614903A1 (en) | Component production method | |
| CN106011523B (en) | Copper alloy plate and with its manufacturing press-molded products | |
| CN101895164A (en) | Copper-base alloy rotor slot wedge for high-power turbonator and processing process thereof | |
| CN103057201B (en) | Small-grain silver alloy laminar composite and preparation method thereof | |
| CN103042760B (en) | Ultra-fine grain silver alloy laminar composite and manufacturing method thereof | |
| US10270079B2 (en) | Lead material for battery | |
| KR102121180B1 (en) | Cu-Ni-Si BASED COPPER ALLOY HAVING EXCELLENT WEAR-RESISTANCE OF MOLDING | |
| JP6331019B2 (en) | Tungsten-molybdenum alloy electrode material for resistance welding | |
| CN114737036B (en) | Preparation method of high-plasticity titanium alloy ultrathin plate for bipolar plate of hydrogen fuel cell |