Композиційний матеріал для струмознімних контактів

1 Композиційний матеріал для струмознімних контактів, що містить мідь, хром та графіт, який відрізняється тим, що мідь і хром є в стані сплаву і являють собою монолітну матрицю, а графіт - в гранульованому і рівномірно розподіленому в об'ємі цієї матриці стані, з таким співвідношенням складових, мас % графіт 1,5*3,0, хром 0,2-ь2,0, мідь решта 2 Композиційний матеріал для струмознімних контактів за п 1, який відрізняється тим, що розміри гранул графіту становлять 80-ь250 мкм 3 Композиційний матеріал для струмознімних контактів за п 1, який відрізняється тим, що найвища ефективність досягається при наступному співвідношенні складових, мас % графіт 1,5-ь2,5, хром 0,4-И,0, мідь решта Винахід належить до галузі металурги, призначений для виробництва електричних контактів на МІДНІ основі, а саме - для виготовлення контактних накладок пантографів залізничного рухомого складу Від ЯКОСТІ накладок струмоприймачів залежать інтенсивність зношування контактного дроту залізничної електроконтактної мережі, та робота електрообладнання локомотивів, рівень перешкод в пристроях зв'язку, що розташовані вздовж залізниць, та зв'язані з цим витрати на поточне утримання та ремонт Тепер швидкість поїздів на залізницях СНД, а тому і швидкість взаємного переміщення накладки по контактному дроті досягає 200 км/год, і більше Під час руху внаслідок наїздів накладки пантографа на провислий контактний дріт та дії аеродинамічних сил на струмоприймач динамічні навантаження можуть значно зростати і це зумовлює прискорення зношування контактного дроту і власне накладки Надійне струмознімання необхідно забезпечити у всіляких погодних умовах в суху і дощову погоду, при плюсових температурах та в морози, в ожеледь також В СВІТІ йде наполеглива робота над удосконаленням накладок пантографів, щоб продовжити строк доброякісної служби високовартістної контактної мережі цього екологічно чистого виду залізничного транспорту Для України це питання є ще більше актуальним, бо тут, з однієї сторони, через гострий брак нафтопродуктів для тепловозів та дизель-поїздів вигідніше переходити на електричну тягу (і на залізницях це робиться), а з другої - Україна імпортує мідь для контактного дроту, тому необхідно всіляко продовжувати строк служби контактного дроту Матеріал для контактної накладки повинен мати високі механічні і антифрикційні властивості, мати низькі місцевий та перехідний електроопори, високу електроерозійну СТІЙКІСТЬ, бути не дуже дефіцитним та коштовним Виходячи з літературних та патентних джерел інформації, на думку авторів, кращим матеріалом для контактної накладки може бути лише композиційний матеріал, що дозволяє поєднати кращі і часто суперечливі властивості компонентів, що входять до його складу Див , наприклад, публікації [1], [2] і патент [3] З матеріалу цих публікацій видно, що з врахуванням закордонного досвіду та вітчизняних досліджень кращими матеріалами для струмознімних накладок можуть бути композити, що містять метал і графіт, де останній слугує мастилом між накладкою і контактним дротом Відомий матеріал струмознімного елемента [3] містить порошки заліза, МІДІ, графіту, цинку, фосфору, але цей матеріал, на думку авторів, також не є таким, що задовольняє вимогам Йому прита О ю 42520 манні недоліки спечених порошкових композиційних матеріалів А особливо через наявність там заліза, яке в умовах експлуатації буде насичуватись вуглецем і загартовуватись Авторами цієї заявки на базі науково-технологічного центру «Реактиве-лектрон» НАН України, та Донецької залізниці виконано комплекс науково-дослідних та дослідно-експериментальних робіт по створенню ефективних композиційних матеріалів струмознімних накладок пантографів електрорухомого складу залізниці Прийшли до висновку, що кращим композиційним матеріалом для цього є композит, що містить мідь, хром і графіт ВІДОМІ КОМПОЗИЦІЙНІ матеріали для електрич них контактів на основі МІДІ, котрі містять хром та графіт Таким, наприклад, є композиційний матеріал, захищений патентом України № 10981, С22С9/00, ПВ № 4,96 [4] - (прототип) Цей матеріал виготовлено шляхом спікання до монолітного стану його порошкових компонентів Особливістю композиційних матеріалів, отриманих шляхом спікання є його пористість Виходячи з вимог, що потрібні для якісних накладок пантографів, пористий матеріал не є достатньо міцним і зносостійким Крім того, твердіші від МІДІ частинки цього матеріалу під час тертя по контактному дроті стираються повільніше від МІДІ І графіту Виступаючи мікрогорбочками на робочі поверхні, вони інтенсифікують процес стирання з контактного дроту лігатури - того тонкого шару мастила, що утворюється графітовою складовою композиційного матеріалу, а також зменшують площу контакту і цим погіршують умови струмознімання та інтенсифікують електроерозію Внаслідок цього пришвидшується процес зношування контактного дроту і самої накладки Ціллю винаходу є підвищення ЗНОСОСТІЙКОСТІ накладки пантографа і уповільнення процесу стирання нею контактного дроту Вирішення поставленої задачі дозволить продовжити строк служби накладок пантографів і контактного дроту, що дасть економію коштів за рахунок зменшення КІЛЬКОСТІ споживання матеріалів, об'ємів ремонтних робіт та зв'язанних з останніми затримок руху поїздів В пропонованому композиційному матеріалі для струмознімних контактів, що має мідь, хром та графіт, мідь і хром знаходяться в стані сплаву і являють собою суцільну (безпористу) матрицю, а графіт - в гранульованому і рівномірно розподіленому в об'ємі цієї матриці стані з таким співвідношенням складових, мас % графіт 1,5*3,0, хром 0,2-ь2,0, мідь решта, при цьому, розміри гранул графіту становлять 80-ь250 мкм Сплав МІДІ з хромом отримують металургійним шляхом, в цей розплав добавляють гранульований графіт, змішують до рівномірної суміші і лива рним шляхом отримують злитки, з яких виготовляють накладки пантографів Сплав МІДІ з хромом - суцільний (непористий) матеріал, твердіший, більш зносостійкий від самої МІДІ і в той же час має низький питомий електроопір і високу теплопровідність Хром в МІДІ розчинений, він не може створювати окремі мікрогорбочки на поверхні, що могли б взаємодіяти з контактним дротом, тому менше, ніж спечений композит, руйнує лігатуру (шар від графітового мастила), а контактна поверхня збільшується За таких умов взаємодії накладки, виготовленої з литого композиційного матеріалу, що пропонується, і контактного дроту нормальний шар лігатури, що утворюється графітовою складовою, може бути значно тоншим, а площа контакту накладки і дроту - збільшеною Тонший шар лігатури краще тримається на контактних поверхнях, має менший перехідний електроопір Внаслідок показаних особливостей запропонованого композиційного контактного матеріалу маємо можливість виготовляти накладки пантографів, які значно довше будуть служити самі і зменшать швидкість зношування контактного дроту На Донецькій залізниці в Краснолиманському та Ясинуватському електровозник ДЕПО на протязі двох останніх років пройшли експлуатаційні випробування такі накладки, вони (1200 штук) виготовлені в вищезгаданому науково-технологічному центрі «Реактивелектрон» В межах приведених співвідношень компонентів найкращими показали себе накладки з наступним, більш обмеженим, співвідношенням компонентів, мас % графіт 1,5-ь2,5, хром 0,4-И,0, мідь решта, а розміри гранул графіту становлять 100-И50 мкм За висновками локомотивної служби Донецької залізниці та Державної науково-технічної експертизи Міністерства України з питань науки і технологій ці накладки мають високий технічний рівень, відповідають нормативним вимогам залізниць України Джерела інформації 1 Берент В Я и др Состав и строение поверхностных слоев контактных проводов, работающих в паре с различными токосъемными элементами - Вестник ВНИИЖД транспорта, 1985 - № 3 -С 28-31 2 Берент В Я и др Электроэрозионная стойкость и износостойкость углеродных материалов Технология Сер Конструкции из композиционных материалов -1999 - № 1 -С 54-62 3 Патент Російської Федерації № 2049687, 6B60L5/08, Бюл №34, 1995 р «Материал токосъемного элемента» 4 Патент України № 10981, 6С22С9/00, ПВ № 4, 1996 р «Композиційний матеріал для електричних контактів на основі МІДІ» - прототип 42520 ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Киів-133, бульв Лесі Українки, 26 (044)295-81-42, 295-61-97 Підписано до друку Обсяг обл -вид арк 2002 р Формат 60x84 1/8 Тираж 50 прим Зам УкрІНТЕІ, 03680, Киів-39 МСП, вул Горького, 180 (044) 268-25-22