Спосіб виготовлення матеріалу для контактних елементів електричного ланцюгу

Способ изготовления материала для контактных элементов электрической цепи, включающий смешение порошков термореактивного связующего, углеграфитовых и металлических электропроводных материалов, горячее прессование и термообработку полученных заготовок, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что прессование проводят при давлении 5-30 МПа, а термообработку заготовок проводят при температуре 220-600°С. С > о Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при изготовлении контактных элементов электрической цепи, например, щеток электрических машин, контактных вставок пантографов троллейбусов и т.п. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ изготовления материала для металлоуглеродистых щеток на основе препарированного термореактивными связующим графита, включающий смешение препарированного термореактивным связующим графита с металлическим ингредиентом, прессование полученной смеси при температуре, близкой к 170°С в течение 10-60 сек, при давлении 22 -105 гПа - 35 *105 гПа (220350 МПа) и последующую термообработку полученных заготовок в защитной среде при температуре 500-600°С, причем скорость нагрева при термообработке составит 5001500°С/ч(1). Однако предлагаемые в известном способе давления прессования на порядок превышают область наиболее эффективного применения стандартного прессового оборудования. Поскольку при прессовании материалов на термореактивном связующем высота прессуемой заготовки обычно сравнима с линейным размером ее поперечного сечения, а из-за увеличения на порядок давления прессования во столько же раз уменьшается площадь прессуемой заготовки, объем материала, получаемого по известному способу за одну прессовку, не превышает 3,5% от возможного. Достижение при термообработке температуры 500°С и выше приводит к значительной деструкции связующего и значительной степени его карбонизации, что, естественно, ведет к потере связующим своих диэлектрических свойств и, как следствие этого, получение материала с невысоким значением электросопротивления, т.е. оо оо 10828 невозможности получения материала с высоким значением электросопротивления. Задачей изобретения является создание способа изготовления материала для контактных элементов электрической цепи путем изменения режимов изготовления и термообработки заготовок и, за счет этого, получение материала с величиной удельного электрического сопротивления, регулируемой в широких пределах, на недорогом стандартном прессовом оборудовании. Поставленная задача решается тем, что в способе изготовления материала для контактных элементов электрической цепи, включающей смешение порошков термореактивного связующего, углеграфитовых и металлических электропроводных материалов, горячее прессование и термообработку полученных заготовок согласно изобретению, прессование проводят при давлении 5-30 МПа, а термгобработку заготовок проводят при температуре 220-600°С. Содержание термореактивного связующего, например, фч^.'тлформальдегидной смолы, составляет 7. .оО мас.%, содержание порошков электропроводных металлических материалов, например, меди - 0...70 мас.%, содержание электропроводных углеграфитовых материалов, например, природного, искусственного графита, сажи, углеродных волокон - 20...93 мас.%. В состав материала могут входить также известные легирующие, полирующие, антифрикционные, пластифицирующие добавки, а также добавки, влияющие на скорость полимеризации связующего. Прессование композиции проводят при температуре 165...210°С. Снижение давления прессования в среднем на порядок по сравнению с известным способом позволяет получить на одном и том же прессовом оборудовании заготовки, объем которых более чем в 30 раз превышает объем заготовок, получаемых известным способом, т.е. получать заготовки материала для контактных элементов электрических машин максимальных размеров на достаточно недорогом прессовом оборудовании. Увеличение времени прессования (до 3...20 минут по предлагаемому способу) по сравнению с известным (10...60 секунд), т.е. в среднем в 30 раз, частично компенсируется тем, что в известном способе время, необходимое на нагрев смеси, загрузку смеси и выгрузку заготовки, смыкание пресс-формы и прочие вспомогательные операции зачастую превышает время прессования, в то время, как при производстве материала по предлагаемому способу время, затрачиваемое на вспомогательные операции, не превышает 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 10% времени прессования, т.е. предлагаемый способ почти в 2 раза производительнее известного. Заготовки материала, получаемого описанным выше способом, подвергаются термообработке при температуре 22О...6ОО°С. Скорость нагрева может достигать 1500°С/час. Использование для термообработки температур, промежуточных между температурой получения материала и температурой 500...600°С, при которой происходит глубокая деструкция связующего и его значительная карбонизация, позволяет получить материалы с величиной удельного электросопротивления превышающей 50 мкОм.м и достигающей значения 1000...1200 мкОм.м. При необходимости получения материала с величиной удельного электросопротивления ниже 50 мкОм.м используется температурный интервал термообработки, предложенный в известном способе. Таким образом, использование предложенного способа позволяет получать материал для контактных элементов электрической цепи, например, электрощеток, любых известных типоразмеров на достаточно недорогом стандартном прессовом оборудовании и с величиной удельного электросопротивления от 0,5 до 1200 мкОм.м, т.е. во всем диапазоне, необходимом для известного в настоящее время электрооборудования. Пример 1. Материал готовят следующим образом. Компоненты (мас.%): - фенолформальдегидная смола СФ-010 (ГОСТ 18694-80) 10; порошок меди ПМС-1 (ГОСТ 4960-75) 70; порошок природного графита С-1 (ТУ 113-08-48-63-90) - 18,5; уротропин (ГОСТ 1381-73) - 1; стеарин (ГОСТ 6484-64) - 0,5 перемешивают в смесителе лопастного типа в течение 20 минут при комнатной температуре. Прессуют заготовки материала размером 200x200x55 мм на гидравлическом прессе в обогреваемой пресс-форме при температуре 165°С в течение 20 минут. Давление прессования - 20 МПа. Заготовки материала подвергают термообработке при температуре 550°С. Скорость нагрева 500°С/час. Получают материал без видимых дефектов с величиной электросопротивления 0,5...1,1 мкОм.м. Пример 2. Материал готовят следующим образом. Компоненты (мас.%) - фенолформальдегидая смола СФ-010 (ГОСТ 18694-80) - 15; порошок природного графита С-1 (ТУ 11308-48-6390) - 23; графит порошковый (ГОСТ 23463-79) - 60; уротропин (ГОСТ 1381-73) 10828 1,5; стеарин (ГОСТ 6484-64) - 0,5 перемешивают в смесителе лопастного'типа в течение 20 минут при комнатной температуре. Прессуют з.аготовки материала размером 200x200x55 мм на гидравлическом прессе в 5 обогреваемое пресс-форме при температуре 180°С в течение 10 минут. Давление прессования 20 МПа. Заготовки материала подвергают термообработке при температуре 350°С. Скорость нагрева - 1500°С/час. Получа- 10 ют материал без видимых дефектов с величиной электросопротивления 90... 110 мкОм.м. Пример 3. Материал готовят следующим образом. Компоненты (мас.%): - фенолформаль- 15 дегидная смола СФ-010 (ГОСТ 18694-80) Упорядник Замовлення 4034 6 30; порошок природного графита С-1 (ТУ 113-08-48-63-90)- 11,5; графит порошковый (ГОСТ 23463-79) - 55,0; уротропин (ГОСТ 1381-73) - 3, стеарин (ГОСТ 6484-64) - 0,5 перемешивают в смесителе лопастного типа в течение 20 минут при комнатной температуре. Прессуют заготовки материала размером 200x200x55 мм на гидравлическом прессе в обогреваемой пресс-форме при температуре 190°С в течение 3 минут. Давление прессования 6 МПа. Заготовки материала подвергают термообработке при температуре 250°С. Скорость нагрева 1500°С/час. Получают материал без видимых дефектов с величиной электросопротивления 1000...1200 мкОм.м. Техред М.Моргентал Коректор М. Куль Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП, КиТв-53, Львівська пл., 8 Відкрите акціонерне товариство "Патент", м. Ужгород. вул.Гагаріна, 101