Способ изготовления углеграфитовых щеток

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з Н О1 и 43/1.2

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21)4954298/07 (22) 10.06.91 (46) 23.07.93. Бюл.ЬЬ 27 (71) Научно-исследовательский институт физико-химических проблем Белорусского государственного университета им; В.ИЛенина (72) И.А.Булгак, В.Ф.Скумс и А.А.Вечер (56) 1. Демидова А.И. и Санина О.Б. Электротехническая промышленность. Электротехнические материалы. 1980, М 4, с.3.

2. Огарева Н.Н„Смазнов Л.Н. и Чеканова В.Д. Электротехническая промышлен-. ность. Электротехнические материалы, 1981, 1Ф 14, с.4.

3. Кожинов А.П. и Махорин А.В.. Хими. ческая технология, 1987, гЬ 2, с. 43-49.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к способу изготовления электродных щеток иэ углеграфитовых материалов, применяемых для подвода электротока к роторам электродвигателей.

Целью изобретения является дальнейшее снижение энерго- и трудозатрат, упрощение технологического процесса.

Поставленная цель достигается тем, что в способе изготовления щеток, включающем предварительную подготовку сырья, термо. обработку, уплотнение и прессование при давлении 80-140 МПа, в качестве исходного материала используется термически расширенный графит (ТРГ). Последующая карбонизация прессованного изделия не требуется, т.к. отсутствует органическое связующее, а вследствие того, что материа лом служит графит, не требуется и стадия графитизации.

8 предлагаемом способе изготовление щеток включает следующие стадии: предварительная подготовка сырья, термообработ.. Ж „, 1829072 А 1

2 (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ УГЛЕГРА . ФИТОВЫХ ЩЕТОК (57) Использование: технология . изготовлен. ияя углегрэфитовых материалов. Сущность изобретения: в способе изготовления щеток, включающем предварительную подготовку сырья, термообработку, уплотнение и прессование при давлении 80-140 МПа, в качестве исходного материала используют термически расширенный графит. 1 з,п, флы, 1 табл. ка. уплотнение и прессование иэ уплотненного порошка ТРГ изделия, Предварительная подготовка проводится одним из известных способов: обработка природного графита окислительной смесью, содержащей серную кислоту и персульфэт аммония, и промывка образовавшегося окисленного графита водой, но отличающегося тем, что перед термообработкой графит смачивается водным раствором кислой соли фосфорной кислоты (например гидрофосI фатом аммония)..Следует отметить, что обработка такой солью уже расширенного графита приводит к увеличению механической прочности, но снижает электропроводность прессованных из ТРГ изделий, что не желательно. В случае же смачивания графи. та перед термообработкой электропроводность изделий существенно не меняется при одиовременном увеличении их механи, ческой прочности. Термообработка в предложенном способе проводится в условиях, известных для получения ТРГ: обработан. 1829072 ный окислительной смесью и кислой солью графит помещается в разогретую до 600700 С.печь для вспучивания, которое происходит в течение 5-15 мин в зависимости от объема внесеннго графита, При этом гидрофосфат аммония или другая соль разлагаетсл и удаляется из графита. Полученный порошок ТРГ уплотняется и засыпается в пресс-форму, канал которой соответствует по размерам и конфигурации требуемой щетки, При необходимости перед засыпкой порошка ТРГ в канал пресс-формы вводится токоподвод. Масса сжимается при давлении

80-140 МПа. После снятия давления готовая щетка с такоподводом извлекается из пресс-.формы, Конкретные примеры приготовления щеток приведены ниже. Обработка солями фосфорной кислоты необходима, т.к, приводит помимо увеличения механической прочности к уменьшению износа щеток при работе (см, пример 7), Указанные выше давления прессования обусловлены тем, чта при давлении ниже 80 Mfla изделия имеют сравнительно невысокую прочность, применение давлений выше 140:МПа не приводит к существенному увеличению прочности и к снижению износа.

Указанное время нагрева не является . постоянной величиной и обусловлено исключительно способом нагрева, применяемом авторами — нагрев в плотном слое, При других способах термообрабатки оно будет существенно меньше, например нагрев в восходящем потоке или в псевдосжиженном состоянии.(что имеет место при pacLUM рении в газовых печах) требует нескольких секунд длл вспучиванил графита, Следует . отметить, что использование графита, не подвергшегося указанной выше обработке, также позволяет получать изделия, однако механическая прочность их и износостойкость крайне низки (см, пример 1), Щетки, изготовленные из ТРГ, обладают большим пределом прочности и высокой износостойкостью (см. примеры 3-6), кроме того, конечное изделие не содержит других форм углерода, кроме графита, а эта определяет высокие смазывающие свойства, Пример 1, Порошок природного графита марки ГТ 1 засыпается в пресс-форму, куда сбоку вставлен токоподвод, и сжимается до 120 МПа. Канал пресс-формы представляет собой прямоугольник со сторонами 8xI5 мм, После сброса давления из канала извлекается щетка 8х5х15 мм с впрессаванным. токоподводам. Измеряется предел прочности на сжатие и износ, который определяется после 1ч работы электродвигателя пылесоса "Чайка" в сравнении с штатным комплектом углеграфитовых ще45

Формула изобретения

1. Способ изготовления углеграфитовых щеток, включающий предварительную подготовку сырья, термаобработку и прессованиев пресс-форме, атл ич ающийс я тем, что, с целью снижения энерго- и трудоемкости процесса, прессавание проводят при давлении 80-120 МПа из уплотненного порошка термически расширенного графита, причем в канал пресс-формы, выполненной по форме и размерам щетки, предварительно вставляют токаправад.

2. Способ по п.1, а т л и ч э ю шийся тем, чта графит перед термаобрабаткай обрабатывается кислой солью фосфорной кислоты, ток. Результаты испытаний представлены в таблице, Пример 2, Порошок природного графита марки ГТ-1 выдерживается 90 ми5 нут в 20 -ном растворе.персульфата аммония в концентрированной серной кислоте и промывается водой, Затем заготовка смачивается водным раствором гидрофосфата аммония и нагревается в течение 10 мин в

10 муфельной печи. Полученный порошок ТРГ после уплотнения засыпается в пресс-форму. Давление прессования — 60 Mila. Далее,, как в примере 1, проводятся испытания, результаты которых представлены в таблице.

15 Пример.3, ТРГ иэ примера 2 прессуется в изделие при давлении 80 МПа.

Пример 4. Порошок ТРГ прессуется при давлении 100 МПа, Пример 5. Прессавание щетки прова20 дится при давлении 120 МПэ.

Пример 6. Прессавание: щетки проводится при давлении 140 МПа.

П р и м е-р 7. Порошок ТРГ готовится, КаК в примере 2, но беэ смачивания раствора гидрофосфвта, Пример 8, Порошок ТРГ приготовлен, кэк в примере 2, но смачивался раствором гидрофосфэта калия. Давление прессования — 120 МПа.

Использование ТРГ позволяет снизить энергоемкость процесса по сравнению с прототипом за счет исключения стадии карбонизации. В предложенном решении тепловая обработка требуется только на стадии

35 получения ТРГ и составляет 15 мин против

15 ч в прототипе при соответственно более низкой температуре 600-700 С против 830850ОС, Трудоемкость процесса снижается за

40 счет отказа от горячего прессования и заменой его обычным прессаванием, а также отказом от последующей обработки и введения токоподвода.

1829072 ч Составитель И.Булгак

Редактор М.Кузнецова Техред М.Моргентал Корректор M,Ïåòðîâà

Заказ 2477 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Рауыская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101