RU2714198C2 - Композиционный спеченный порошковый материал на основе железа - Google Patents
Композиционный спеченный порошковый материал на основе железа Download PDFInfo
- Publication number
- RU2714198C2 RU2714198C2 RU2018123254A RU2018123254A RU2714198C2 RU 2714198 C2 RU2714198 C2 RU 2714198C2 RU 2018123254 A RU2018123254 A RU 2018123254A RU 2018123254 A RU2018123254 A RU 2018123254A RU 2714198 C2 RU2714198 C2 RU 2714198C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- lead
- iron
- inserts
- powder
- composite sintered
- Prior art date
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
- H01R39/00—Rotary current collectors, distributors or interrupters
- H01R39/02—Details for dynamo electric machines
- H01R39/18—Contacts for co-operation with commutator or slip-ring, e.g. contact brush
- H01R39/20—Contacts for co-operation with commutator or slip-ring, e.g. contact brush characterised by the material thereof
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
- H01R41/00—Non-rotary current collectors for maintaining contact between moving and stationary parts of an electric circuit
Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению композиционных спеченных порошковых материалов, предназначенных для использования в электротранспорте преимущественно в качестве контактных вставок городского электротранспорта (троллейбусов). Композиционный спеченный порошковый материал на основе железа содержит медь (10-15%), свинец (8-10%), природный графит (3%), ультрадисперсный алмазографитовый порошок УДП-АГ (0,1-0,2% от общей массы свинца), остальное – железо. Изобретение позволяет улучшить антифрикционные и эксплуатационные характеристики.
Description
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению композиционных материалов для использования в электротранспортной технике, преимущественно в качестве контактных вставок городского электротранспорта (троллейбусов).
К контактным вставкам предъявляют жесткие и одновременно противоречивые требования. С одной стороны они должны обеспечивать в широком диапазоне высоких и низких температур (от +40°С и до -40°С и ниже) надежную работу в течение длительного периода времени, а с другой - минимальные износ медного контактного провода и разрушение спецчастей и стыков контактных проводов.
Наиболее распространенным материалом для вставок является углеграфитовые композиции (Купцов Ю.И. Увеличение срока службы контактного провода - М.: Транспорт, 1972. - С. 160.). Такие вставки хорошо работают в условиях высоких и средних температур. При низких температурах (ниже -20°С) и в условиях образования инея и льда износ вставок в 10-15 раз ниже нормативов.
Известен композиционный спеченный порошковый материал на основе железа, включающий компоненты в соотношении мас. %: медь 1-5, свинец 9-11, порошок графита карандашного (ГК-1) 2,5-3,5, железо остальное (см. ТУ 16-538.034-75. Вставки контактные троллейбусные).
Недостатком указанного материала является повышенный износ контактных троллейбусных вставок при эксплуатации в условиях низких температур (ниже -15…-20°С), высокой влажности, загазованности и запыленности (превышающих в 2-5 раз нормативные), что характерно для многих городов России, в том числе Сибири и Дальнего Востока. Кроме того, существенным недостатком этого материала является повышенные твердость и прочность материала вставок, приводящие к чрезмерному разрушению спецчастей (стрелок) и стыков проводов контактной сети
Известен спеченный порошковый материал на основе железа, содержащий медь - 30%, свинец - 15%, природный порошок Курейского графита - 3%, остальное железо (Карпов И.В, Ушаков А.В, Редькин В.Е. Изготовление металлокомпозиционных материалов на основе железа для скользящих контактов городского электротранспорта // Технология металлов. - 2006. - №5. - С. 24-27).
Недостатком указанного материала является повышенный расход цветных металлов, увеличенные коэффициент трения и износ пары трения «троллейбусная вставка - контактный провод», разрушение (выше нормативного) спецчастей (стрелок) и стыков проводов контактной сети в условиях весенне-летнего периода, высокой влажности, запыленности и загазованности атмосферы.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание материала, обеспечивающего наименьший износ троллейбусных вставок и контактного провода в условиях зимнего периода, характеризуемого повышенной влажностью и низкими температурами (до -40°С и ниже) при наличие инея и льда на контактных проводах, и в условиях весенне-летнего периода при температуре до +40°С и выше, высокой запыленности и загазованности атмосферы.
Поставленная задача решается тем, что композиционный спеченный порошковый материал на основе железа содержит медь (10…15%), свинец (8…10%), природный недефицитный порошок графита, например, Курейский (3%), ультрадисперсный алмазографитовый порошок (0,1…0,2% от общей массы свинца), остальное - железный порошок, что приводит к улучшению антифрикционных и эксплуатационных характеристик при уменьшении в 2-3 раза дефицитных компонентов (меди и свинца).
Преимущество заявляемого материала заключается в том, что введение в композицию в рекомендуемых пропорциях железа, меди и свинца, являющегося легкоплавким компонентом (Тпл=327°С), обеспечивает необходимую твердость и прочность матрицы троллейбусной вставки.
Использование ультрадисперсного алмазографитового порошка, (0,1…0,2% от массы свинца и средним размером первичных частиц 4-6 нм.), вводимого в шихту в месте со свинцом в качестве модификатора, способствует образованию в процессе спекания мелкокристаллической структуры (размеры зерен свинца уменьшаются в 2…3 раза) и, как следствие, увеличивает прочность и твердость свинца, являющегося наименее прочным компонентом предлагаемого материала. Ультрадисперсный алмазографитовый порошок (УДП-АГ по ТУ 40-2067910-01-91) получают из взрывчатых веществ с избыточным содержанием углерода по технологии, разработанной в России (А.с. 116007 СССР. Способ получения алмазов / Ставер A.M., Губарева Н.В., Лямкин А.И., Петров Е.А. - Заявлено 1.07.1982; Получение алмазов из взрывчатых веществ / Лямкин А.И., Петров Е.А., Ставер и др. // Доклады АН СССР. - 1988. - Т. 302. - №4. - А.И. С. 611-613.
Совместное использование природного порошка графита, например, Курейского (3%) и УДП-АГ (0,1…0,2% от массы свинца), приводит к улучшению антифрикционных свойств композиционного материала, износостойкость повышается в 1,5…2 раза и более, обеспечивается более длительный срок эксплуатации контактной сети и спецчастей в различных климатических условиях весенне-летнего и зимнего сезонов с колебанием температур до ±40°С и больше.
Для получения предлагаемого материала была использована технология, включающая операции приготовления шихты (смеси порошков), прессования и спекания. Шихту получают в следующей последовательности. На первом этапе приготавливают в смесителе однородную механическую смесь, включающую порошок свинца марки ПСА, ПС1 или ПС (по ГОСТ 16138-78) и ультрадисперсный алмазографитовый порошок УДП-АГ. Время смешивания в зависимости от объема навески - 0,5…1,0 час. На втором этапе полученную смесь смешивают в заданных пропорциях с порошками меди и железа. Время смешивания в зависимости от объема навески - 1,0…2,0 час.
Прессование заготовок (прессовок) в массовом производстве можно производить на механических пресс-автоматах с объемным дозированием, при серийном выпуске троллейбусных вставок - в разъемных пресс-формах. Давление прессования равняется 600…800 МПа.
Спекание рекомендуется производить в контейнере с защитной засыпкой из чугунной стружки при температуре 850°С по технологии, разработанной Гуревичем Ю.Г. и Казаковым А.В. (Гуревич Ю.Г, Казаков А.В. Спекание конструкционных деталей в стальных контейнерах // Сб.: Порошковая металлургия железа и карбидов. - Свердловск, - 1978 - С. 19-35), позволяющей существенно сократить энергозатраты. Продолжительность спекания - 2 часа. При 850°С не происходит образование жидкой фазы меди, спекание протекает за счет активизации диффузионных процессов и образования жидкой фазы свинца. Часть природного порошка графита (содержание углерода в Курейском графите может достигать 90…94%) при спекании взаимодействует с оксидами железа и меди, создает восстановительную среду внутри материала, в результате чего при температуре выше 650°С образуется монооксид углерода, являющийся хорошим восстановителем. Образующийся в процессе нагрева диоксид углерода создает в материале защитную атмосферу, защищая материал от внутреннего окисления.
Для улучшения трибологических характеристик троллейбусных вставок их рекомендуется пропитывать в ультразвуковой ванне в масляной алмазографитовой суспензии на основе индустриального масла И20А (Карпов И.В., Ушаков А.В., Редькин В.Е., Крушенко Г.Г. Ультразвуковая пропитка скользящих контактов смазочными материалами, модифицированными нанопорошками // Технология металлов. - 2010. - №11. - С. 17-19.).
Изготовленные вставки из предложенных материалов, включая составы с увеличенным и уменьшенным содержанием Cu, Pb, Fe, Курейского графита и УДП-АГ, подвергались лабораторным (стендовым) испытаниям. Лабораторные испытания вставки и контактной пары «вставка - контактный провод», проводились на машине для испытания материалов на трение и износ (патент на полезную модель №163180 РФ) и исследовательском стенде (патент на полезную модель №45827 РФ; Крушенко Г.Г., Редькин В.Е., Карпов И.В. и др. Испытательный стенд для определения износа пары «вставка контактная троллейбусная - контактный провод» // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. - 2002. - №9. - С. 64-65). Износостойкость вставок из предложенных составов повышается в 1,5…2 раза, а износ контактного провода на 10000 проходов составил менее 0,05 мм, при допустимом по ТУ 16-538.034-75 0,11 мм. Износ вставок и контактных проводов с увеличенным и уменьшенным содержанием Cu, Pb, Fe, Курейского графита и УДП-АГ в материале оказались существенно выше.
Эксплуатационные испытания вставок, изготовленных из предложенных составов, проводились в Красноярске при различных климатических условиях с использованием маршрутного троллейбуса. Режим испытаний полностью соответствовал рабочим режимам. Было установлено, что такие троллейбусные вставки обеспечивают пробег троллейбуса до их смены в условиях и необразования при температуре -20…-30°С 400-500 км, в условиях выпадения осадков до 1800…2000 км, в сухую погоду пробег составляет не менее 2500 км, что больше нормативного в 1,2…1,5 раза.
Следующие примеры поясняют сущность изобретения.
Пример 1
Состав троллейбусных вставок:
Медь | 10 мас. % |
Свинец | 10 мас. % |
Природный порошок графита | 3 мас. % |
Ультрадисперсный алмазографитовый | |
порошок (УДП-АГ) | 0,1 мас. % (от массы свинца) |
Железо | остальное |
Условия: Температура окружающей среды -20…-30°С. Туман. Инеобразование и лед на спецчастях.
Пробег (до смены вставки) - 420 км.
Пример 2
Состав троллейбусных вставок:
Медь | 15 мас. % |
Свинец | 5 мас. % |
Природный порошок графита | 3 мас. % |
Ультрадисперсный алмазографитовый | |
порошок (УДП-АГ) | 0,2 мас. % (от массы свинца) |
Железо | остальное |
Условия: Температура окружающей среды +10…+18°С. Временами дождь.
Пробег (до смены вставки) - 2100 км.
Таким образом, лабораторные и стендовые испытания вставок из предложенных составов показали, что их износостойкость повышается в 1,5…2 раза, а износ контактного провода на 10000 проходов составил менее 0,05 мм, при допустимом по ТУ 16-538.034-75 0,11 мм. Эксплуатационные испытания вставок из предложенного материала показали, что обеспечивается пробег троллейбуса до их смены в условиях инеобразования при температуре -20…-30°С до 400…500 км, в условиях выпадения осадков до 1800…2000 км, в сухую погоду пробег составляет не менее 2500 км, что больше нормативного в 1,2…1,5 раза.
Claims (1)
- Композиционный спеченный порошковый материал на основе железа, содержащий добавки меди, свинца и природного графита, отличающийся тем, что дополнительно содержит ультрадисперсный алмазографитовый порошок УДП-АГ, массовое соотношение компонентов в материале: медь - 10-15%; природный графит - 3%; свинец - 8-10%; ультрадисперсный алмазографитовый порошок УДП-АГ - 0,1-0,2% от массы свинца; железо - остальное.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018123254A RU2714198C2 (ru) | 2018-06-26 | 2018-06-26 | Композиционный спеченный порошковый материал на основе железа |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018123254A RU2714198C2 (ru) | 2018-06-26 | 2018-06-26 | Композиционный спеченный порошковый материал на основе железа |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2018123254A RU2018123254A (ru) | 2019-12-27 |
RU2018123254A3 RU2018123254A3 (ru) | 2019-12-27 |
RU2714198C2 true RU2714198C2 (ru) | 2020-02-13 |
Family
ID=69022512
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018123254A RU2714198C2 (ru) | 2018-06-26 | 2018-06-26 | Композиционный спеченный порошковый материал на основе железа |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2714198C2 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4084669A (en) * | 1975-08-25 | 1978-04-18 | Hitachi, Ltd. | Composite collector |
RU2163921C2 (ru) * | 1999-05-12 | 2001-03-10 | Красноярский государственный технический университет | Пластичная смазка |
RU2174563C2 (ru) * | 1999-11-15 | 2001-10-10 | Закрытое акционерное общество "Техпромстрой" | Материал скользящего контакта для электрических машин на основе меди |
RU2016148267A (ru) * | 2016-12-08 | 2018-06-13 | Сергей Михайлович Романов | Фрикционный композиционный материал романит-фувлхч и способ его получения |
-
2018
- 2018-06-26 RU RU2018123254A patent/RU2714198C2/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4084669A (en) * | 1975-08-25 | 1978-04-18 | Hitachi, Ltd. | Composite collector |
RU2163921C2 (ru) * | 1999-05-12 | 2001-03-10 | Красноярский государственный технический университет | Пластичная смазка |
RU2174563C2 (ru) * | 1999-11-15 | 2001-10-10 | Закрытое акционерное общество "Техпромстрой" | Материал скользящего контакта для электрических машин на основе меди |
RU2016148267A (ru) * | 2016-12-08 | 2018-06-13 | Сергей Михайлович Романов | Фрикционный композиционный материал романит-фувлхч и способ его получения |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2018123254A (ru) | 2019-12-27 |
RU2018123254A3 (ru) | 2019-12-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
ES2601603T3 (es) | Método para producir un polvo a base de hierro o de hierro aleado por difusión y composición que incluye este polvo | |
US20190210105A1 (en) | Iron-based sintered powder metal for wear resistant applications | |
KR101194079B1 (ko) | 소결 밸브 가이드 및 그 제조 방법 | |
TWI440514B (zh) | 粉末,製造組件之方法及組件 | |
US20020084004A1 (en) | Iron-based sintered alloy material for valve seat and valve seat made of iron-based sintered alloy | |
CN102471832A (zh) | Cu基烧结滑动部件 | |
CN103201397A (zh) | Cu基烧结含油轴承 | |
CN101920335A (zh) | 粉末冶金用混合粉末的制造方法和烧结体的制造方法 | |
CN103282681A (zh) | 烧结轴承及其制备方法 | |
US9663844B2 (en) | Sintered alloy superior in wear resistance | |
KR101085777B1 (ko) | 소결체용 경질 입자 분말 및 소결체 | |
CN104073746A (zh) | 滑动构件用铁基烧结合金及其制造方法 | |
GB2248850A (en) | Sintered iron alloy corn position | |
KR101365758B1 (ko) | 소결 밸브 가이드재 및 그 제조 방법 | |
KR101365816B1 (ko) | 소결 밸브 가이드재 및 그 제조 방법 | |
RU2714198C2 (ru) | Композиционный спеченный порошковый материал на основе железа | |
JPH0645804B2 (ja) | 硫化マンガン含有鉄粉混合物及びその製造方法 | |
US3882030A (en) | Self-lubricating bearing elements | |
JP3953418B2 (ja) | バルブシート用の耐磨耗焼結合金及びその製造方法 | |
JP2002069597A (ja) | バルブガイド材 | |
WO2020044466A1 (ja) | 鉄基焼結摺動部材及びその製造方法 | |
JP2002069598A (ja) | バルブガイド材 | |
JPH04157139A (ja) | 焼結金属部品、及びその製造方法 | |
CN102443738A (zh) | 烧结阀导承材料及其制备方法 | |
WO2020045505A1 (ja) | 鉄基焼結摺動部材及びその製造方法 |