Спосіб виготовлення мідно-вольфрамових контактів для потужної комутаційної апаратури рухомого електротранспорту

Спосіб виготовлення контактів з порошків вольфраму, нікелю і міді, призначених для потужної комутаційної апаратури рухомого складу електротранспорту, що включає пресування заготівок контактів з порошків вольфраму і нікелю і їх спікання, який відрізняється тим, що суміш для пресування заготівок контактів додатково містить в собі порошок міді, а ущільнення проводиться деформуванням при температурах 1000 - 1070°С і швидкості 1,0-4,0 м/с. Спосіб виготовлення цих контактів включає пресування тугоплавкого каркасу з суміші порошків вольфраму і нікелю, спікання його, а потім просічення каркасу міддю. Недоліками цього способу є: 1. Нерівномірність розподілу окремих складаючих (W і Сu) та залишкової пористості по перетину матеріалу, і внаслідок цього, нерівномірність розподілу фізико-механічних властивостей та ерозія поверхні контактів при експлуатації. Зоя По способу, вказаному в прототипі, заготівки пористого каркасу з суміші порошків вольфраму і нікелю пресують і спікають, а потім провадять просічення міддю пористого каркасу при температурі 1200°С. (13) 40919 (11) UA 2. Напливи міді на поверхні контакту, які виникають в процесі просічення, що потребує додаткову механічну доробку контактів. При цьому вихід гідного складає ~ 70%. 3. Значні енерговитрати при виробництві. Завдання, яке вирішується винаходом, полягає в розробці способу виготовлення контактів з порошків вольфраму, міді та нікелю, який забезпечує отримання контактів зі стабільним і необхідним ресурсом роботи за рахунок створення практично безпористого матеріалу з ізотропною структурою, що забезпечує достатній рівень фізико-механічних властивостей, відсутність механічної доробки, збільшення виходу гідного (до 99%) та зменшення енерговитрат. Це завдання вирішується тим, що в способі виготовлення контактів з порошків вольфраму, нікелю та міді, призначених для потужної комутуючої апаратури, який включає пресування заготівок контактів з порошків вольфраму та нікелю їх спікання, згідно винаходу, суміш для пресування заготівки контакту, додатково включає порошок міді, а ущільнення до безпористого стану проводиться деформуванням при температурах 1000-1070°C і швидкості 1,0-4,0 м/с. (19) Винахід відноситься до порошкової металургії, зокрема, до способів виготовлення контактів на мідно-вольфрамовій основі і призначених для замикання і розмикання електричних ланцюгів низьковольтних апаратів локомотивів і моторвагонного рухомого складу. Відомий спосіб виготовлення спечених композиційних матеріалів на основі тугоплавкого з'єднання, в котрому сформований пористий тугоплавкий каркас після спікання підлягає просоченню різними металами (№ 1505667 B22f 3/26, бюл. № 33, 07.09.89). Недоліками цього способу є складність і енергоємність процесу, який не забезпечує рівномірність розподілу окремих складаючих по перетину матеріалу, залишкова пористість і низький вихід гідного - до 70%. Найбільш близьким до способу, який заявляється, є виготовлення контактів по ТУ 303-89 ИЛГТ.7117.004ТУ, 1989 p. "Контакт - детали металлические на основе вольфрама". А ____________________ 40919 Цей процес характеризується залишковою пористістю, нерівномірністю розподілу компонентів по перетину, внаслідок, неоднорідності утворення пористих каналів при пресуванні, а також, напливами міді, що утворюються при просіченні і потребують додаткової механічної обробки. Вихід гідного складає ~ 70%. Залишкова пористість та нерівномірність розподілу компонентів погіршує фізико-механічні властивості контактів, збільшує ерозійні процеси на поверхні контактів і, таким чином, зменшує ресурс їх роботи. У способі, що заявляється, пресування заготівок призводиться з суміші порошків вольфраму, міді та нікелю, що гарантує рівномірний розподіл компонентів по перетину заготівок, а ущільнення до безпористого стану спеченої заготівки призводиться деформуванням при температурах 1000 - 1070°С і швидкості 1,0-4,0 м/с, що дозволяє отримати безпористий матеріал зі стабільними і достатніми фізіко-механічними властивостями по усьому об'єму матеріалу і не потребує ніякої додаткової механічної обробки. Вихід гідного, при реалізації передбаченого способу складає 99% проти ~ 70%, як у прототипі. Час нагріву заготівок під гарячу штамповку, як передбачається в винаході, складає - 15 хв., тоді як процес просічення вольфрамо-нікелевого каркасу міддю складає декілька годин і включає нагрів заготівок, просічення міддю та охолодження заготівок з піччю. Межу міцності на згин визначали на розривній машині Р-05 по ГОСТ 1497, визначення твердості проводили на твердомірі ТШ - 2М по ГОСТ 9450, електроопір визначався по способу подвійного мосту з використанням мосту вимірювального Р-3009 по ГОСТ 2229. Пористість матеріалу визначали способом гідростатичного зважування по ГОСТ 18898. Суть способу полягає у наступному: З суміші порошків вольфраму, міді та нікелю пресують заготівки контактів з мідним прошарком товщиною 0,1-0,3 мм, який призначено для покращення адгезії контакту при пайці, і спікають їх при температурах 1000-1070°С в засипці глинозему (Аl2О3) у водні в термін 1,0 год. Потім нагріту заготівку деформують при температурах 10001070°С зі швидкістю 1,0-4,0 м/с. В результаті здійснення способу отримали практично безпористий контакт з оптимальним рівнем фізико-механічних властивостей. Приклад здійснення винаходу: Робочий шар з шихти складу - 67,5% W, 2,5% Ni і 30% Cu пресували сумісно з прошарком міді для отримання заготівки і спікали. Отриману заготівку контакту нагрівали до температури 1030°С і деформували зі швидкістю 2,5м/с. Фізикомеханічні властивості отриманого матеріалу твердість НВ - 2050 МПа, межа міцності на згин 730 МПа, питомий електроопір - 8,05 мкОм×см, пористість - 0,3 %. Приклади способу в інших випадках показані в таблиці. Приведені дані показують, що спосіб, який заявляється, дозволяє отримувати контакти с достатніми властивостями, що підтверджується даними експлуатаційних випробувань проведених на Одеській (депо Котовськ), Львівській (депо ЛьвівЗахід) та Південно - Західній (депо Казатін) залізних дорогах. Випробування показали, що ресурс роботи мідно-вольфрамових контактів складає ~ 80 тис. км, що задовольняє потребам експлуатації. Контакти працюють стійко, стан поверхні задовільний, вириви і раковини відсутні. Загальними ознаками прототипу і об'єкту, який заявляється, є пресування заготівок з суміші вольфраму і нікелю, та їх спікання. Відмінними ознаками від прототипу є те, що пресування заготівок контакту призводиться з суміші порошків вольфраму, міді та нікелю, а ущільнення їх до безпористого стану призводиться деформуванням при температурах 1000-1070°С і швидкості 1,0-4,0 м/с. Критеріями оцінки матеріалів по запропонованому способу є наступні фізикомеханічні властивості - твердість, межа міцності на згин, електроопір та пористість. № п/п Склад матеріалу, % Температура нагріву, °С Швидкість деформування, м/с 1 980 2 67,5% W 2,5% Ni 30% Cu -" 3 4 Властивості s 3, МПа НВ, МПа r, мкОм×см П, % 0,8 690 1950 8,3 3,5 1000 1,0 720 2045 8,05 0,7 -"-" 1030 1070 2,5 4,0 730 750 2050 2050 7,95 7,9 0,3 0,1 5 -" 1085 6 67,5% W 2,5% Ni 30% Cu (прототип) – Мідь прошарку розплавилась і просочилась у каркас – 2 720 2000 8,0 2,53,0 40919 Тираж 50 екз. Відкрите акціонерне товариство «Патент» Україна, 88000, м. Ужгород, вул. Гагаріна, 101 (03122) 3 – 72 – 89 (03122) 2 – 57 – 03 3 40919 4