Спосіб одержання струмознімних пластин

1 Спосіб одержання струмознімних пластин, переважно контактних накладок пантографів залізничного електрорухомого складу, що включає приготування композиційного матеріалу з МІДІ, хрому та графіту з наступним формуванням і кінцевим оброблюванням його до готового виробу, який відрізняється тим, що мідь з хромом сплавляють, в отриманий розплав додають гранульований графіт, змішують до рівномірного розподілу графіту в розплаві, отриману суміш розливають в ливарні форми та в полі відцентрових сил, що врівноважують Архімедові сили випливанням графіту та виключають можливість сегрегації компонентів суміші, охолоджують останню до повної кристалізації розплаву, а тоді отримані таким шляхом заготовки формують прокатуванням до необхідних розмірів і профілів 2 Спосіб одержання струмознімних пластин за п 1, який відрізняється тим, що формування заготовок до необхідних розмірів і профілів виконують з коефіцієнтом обтиснення 1,5-ьЗ,0 Винахід відноситься до галузі металургії композиційних матеріалів, призначений для виготов якості мастила Кожна з них має свої переваги і недоліки, див , наприклад, [1], [2] Контакти з графіту (вугільні вставки) дають підвищений перехідний опір, а тому зменшують навантажувальні струмопровідні можливості сковзного контакту Накладки, що виготовлені з порошкового композиційного матеріалу за своїми антифрикційними і струмонавантажувальними характеристиками займають середнє місце між мідними пластинами і вугільними вставками, вони значно кращі перших за антифрикційними якостями та гірші за контактними характеристиками Завдяки наявності в складі композиту тих складових, які виступають в ролі мастила, накладки з таких композитів мають властивість самозмащуватись, а тому вважаються такими, що більш відповідають поставленим вимогам Авторами цієї заявки на базі науково-технологічного центру «Реактивелектрон» НАН України, та Донецької залізниці виконано комплекс науководослідних та дослідноекспериментальних робіт по створенню ефективних композиційних матеріалів струмознімних накладок пантографів електрорухомого складу залізниці лення електричних контактів на МІДНІЙ ОСНОВІ, а саме - для одержання композиційних контактних накладок пантографів залізничного рухомого складу Надійне струмознімання необхідно забезпечити при швидкостях взаємного переміщення накладки по контактному дроті, які досягають 200 км/год і більше і у всіляких погодних умовах в суху і дощову погоду, при плюсовій температурі, в мороз та в ожеледь На Україні питання пошуку більш якісних матеріалів для контактних накладок є дуже важливим з екологічної та економічної точок зору Тут, з однієї сторони, через гострий брак нафтопродуктів для тепловозів та дизель-поїздів вигідніше переходити на електричну тягу (і на залізницях України це робиться), а з другої - Україна імпортує мідь для контактного дроту і через високу його вартість необхідно всіляко продовжувати строк служби контактного дроту Матеріал для контактної накладки пантографа повинен мати високі механічні та антифрикційні властивості, мати низькі місцевий та перехідний електроопори, високу електроерозійну СТІЙКІСТЬ З практики роботи залізничного транспорту, а також з наукових джерел відомо, що контактні накладки бувають з МІДІ, чи з графіту (вугільні), або з композиційного матеріалу, що містить графіт в Встановлено, що КОМПОЗИЦІЙНІ матеріали, що виготовлені способом спікання попередньо подрібнених до порошків їх компонентів через пористість є недостатньо міцними і зносостійкими ю 42522 А через те, що М'ЯКІШІ частинки композиту стираються швидше, то твердіші частинки починають виступати мікрогорбочками на контактні поверхні, здирати шар мастила (лігатуру) з контактного дроту Ці горбочки зменшують площу контакту і тим погіршують умови струмознімання та інтенсифікують електроерозію Внаслідок сказаного пришвидшується процес зношування контактного дроту і самої накладки Спосіб виготовлення струмознімача, див [3] має аналогічні недоліки, бо передбачає спікання поршнів Відомий спосіб, що дозволяє позбавити матеріал можливості утворювати вище названі мікрогорбочки, див , наприклад, опис винаходу [4] Для цього неметал роздрібнюють на мікрогранули до розміру зерна металу, металеві компоненти об'єднують в один сплав, сплав і неметал змішують в єдину суміш, розливають в форми, де ця суміш твердіє Отримують металеву матрицю з неметалевими наповнювачами Чим менші мікрогранули, тим менша вірогідність, що неметалевий компонент випливе (чи потоне) поки суміш буде твердіти, якщо питома вага неметалевих мікрогранул значно відрізняється від питомої ваги розплаву Але сильно подрібнений (фактично пиловидний) неметалевий компонент робить матрицю неміцною, а тому в роботі вона буде швидко зношуватись Автори прийшли до висновку, що кращим композиційним матеріалом для контактної накладки повинен бути матеріал основі сплаву МІДІ І хрому Невелика частка 0,2-ь2,0 % останнього в МІДІ дає подрібнення структури та поліпшення (до 20%) механічних властивостей сплаву, див [5] Відомий КОМПОЗИЦІЙНИЙ матеріал, що має матрицю з сплаву на основі МІДІ І наповнювач, див [6] Наповнювачем тут є чавунний дріб Цей композиційний матеріал дає можливість формувати вироби з нього ливарним шляхом та уникнути сегрегації, тобто розшарування за питомою вагою кожного окремо взятого компонента, тому що чавун і сплав на основі МІДІ близькі за питомою вагою Але нам потрібен матеріал, який має в собі змащуючий компонент-графіт Щоб отримати достатньо міцну матрицю на МІДНІЙ ОСНОВІ, наповнювач - графіт повинен бути не дуже подрібненим, з розмірами гранул 80-ь250 мкм Але графіт за питомою вагою в 5 разів легший від МІДІ (лигованої хромом МІДІ - також), і проблема, щоб відомим шляхом отримати композиційний матеріал несегрегованим Відомий КОМПОЗИЦІЙНИЙ матеріал, що містить мідь, хром і графіт, [7] - прототип За складом компонентів і їх КІЛЬКІСТЮ цей матеріал підходить Але за якістю ні, бо має вище згадані вади, через те, що отриманий відомим шляхом - спіканням порошків його складових Ціллю винаходу є отримання струмнознімної пластини з однорідною дрібнозернистою матрицею на МІДНІЙ основі з рівномірним розподілом в ній гранульованого графіту Вирішення поставленої задачі дозволить підвищити ЗНОСОСТІЙКІСТЬ накладки пантографа та сповільнити процес стирання нею контактного дро ту, і це дасть додатковий прибуток від зменшення КІЛЬКОСТІ споживання матеріалів, об'ємів ремонтних робіт та зв'язаних з останніми затримок руху поїздів В пропонованому способі одержання струмознімних пластин з композиційного матеріалу, що містить хром (0,2-ь2,0 мас %) і гранульований графіт (1,5-ьЗ,0 мас %), спочатку сплавляють мідь з хромом, в отриманий розплав додають гранульований графіт, змішують до рівномірного розподілу графіту в розплаві, отриману суміш розливають в литні форми та в полі відцентрованих сил, що врівноважують Архімедові сили випливання графіту та виключають можливість сегрегації компонентів суміші, охолоджують и до повної кристалізації розплаву, а тоді отримані таким шляхом заготовки формують прокатуванням до необхідних розмірів і профілів Формування заготовок до необхідних розмірів і профілів виконують з коефіцієнтом обжаття 1,5-ьЗ Кристалізований мідно-хромовий сплав дає матрицю, що утримує в собі гранульований графіт Обжаття робить матеріал матриці значно МІЦНІШИМ, твердішим і тому більш зносостійким в експлуатації БІЛЬШІСТЬ окремо взятих дій (операцій) способу, що пропонується не є новими, новим на думку авторів, є сукупність відомих дій (признаків) і та особливість, що суміш гранульованого графіту з розплавом металу, заливають в форми і не дають їм сегрегувати допоки не пройде повна кристалізація розплаву Досягають цього тим, що литні форми з сумішшю крутять навколо ВІСІ З такою швидкістю, яка створює відцентрові сили, що дорівнюють Архімедовим силам У вище згаданому НТЦ «Реактивелектрон» створено пристрій і з допомогою способу, що пропонується виготовляють контактні накладки для електровозів Накладки ці пройшли випробування в Полтавському ПКТБ по ремонту локомотивів, признані кращими від тих, що вже експлуатуються і рекомендовані для вживання на залізницях України (лист № 1026-01/13 від 13 12 2000 р) Добрий висновок приведено в Аналізі служб локомотивної та електрифікації Донецької залізниці (аналіз від 06 07 2000 р ) Джерела інформації 1 Берент В Я и др - Состав и строение поверхностных слоев контактных проводов, работающих в паре с различными токосъемньши 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 Способ изготовления токосъемника 4 Авторское свидетельство СССР № 1038374-А, С22С1/10, 1983, Бюл № 32 «Антифрикционный материал» 5 Справочник машиностроителя, ред Э А Сатель -Москва, 1963 -Т 5 - К 1 - С 45 42522 6 Авторское свидетельство СССР № 623397, С22С38/16, 1976 Антифрикционный материал 7 Патент России № 2038400, 6С229/00, 1995 Композиционный материал на основе меди для электрических контактов - прототип 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