Способ изготовления коллекторных пластин

Изобретение относится к изготовлению коллекторных пластин из медного электролитического порошка. Способ включает приготовление шихты, прессование трапецеидального профиля пластин на скошенных пуансонах, последующие операции спекания и калибрования. Проводят двукратную калибровку пластин с промежуточным восстановительным отжигом. Первую калибровку ведут с давлением 5-5,5 т/см2 и рабочую кромку пластин при этом не калибруют. Восстановительный отжиг ведут при температуре 400-840°С. Вторую калибровку ведут по всей площади пластин при максимальном давлении 9-11,5 т/см2 на рабочих кромках. Обеспечивается повышение прочности в пределах упругости коллекторных пластин.

 

Изобретение относится к порошковой металлургии, а именно к способу изготовления коллекторных пластин, которые предназначены для использования в электрических машинах и для получения высокопрочных деталей для низковольтных и высоковольтных коммутационных аппаратов.

К коллекторной пластине предъявляются следующие требования: высокие электро- и теплопроводность, низкое и стабильное во времени переходное сопротивление, эрозионная и фрикционная стойкость, прочность, достаточная пластичность, более высокая температура разупрочнения, хорошая обрабатываемость.

Известная технология изготовления коллекторных пластин из трапецеидального проката включает в себя следующие операции: вырубка пластин, их последующая рихтовка, снятие заусенцев, фрезерование петушков, лужение для вкладывания проводников обмотки с последующей их пайкой (см. Осьмаков А.А. Технология и оборудование производства электрических машин - М., Высшая школа, 1971, с. 128-131).

Недостатками данной технологии являются трудоемкость, сложность прокатки трапецеидального профиля. Последующие технологические операции сопровождаются большим количеством отходов. Коэффициент использования проката по массе (КИМ) в зависимости от высоты петушка и угла профиля проката колеблется от 45 до 56%. С учетом припусков на вырубку (до 5 мм) КИМ еще ниже.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является изготовление коллекторных пластин методом порошковой металлургии. Производство коллекторных пластин методом порошковой металлургии включает в себя следующие операции: приготовление шихты путем смешивания медного электролитического порошка со смазкой для улучшения технологических свойств порошка при прессовании, прессование, спекание и последующая калибровка для придания спеченной заготовке необходимых электротехнических свойств, геометрических размеров и твердости. Прессование коллекторных пластин ведется в автоматическом режиме на скошенных пуансонах для получения трапецеидального профиля. С целью обеспечения высокой твердости рабочей кромки нижний пуансон выполнен составным и обеспечивает дополнительную засыпку медной шихты в область рабочей кромки. При калибровке максимальные давления приходятся на рабочую кромку, обеспечивая ей повышенную твердость (см. Антонов М.В., Герасимова Л.С. Технология производства электрических машин: Учебное пособие для вузов. - М., Энергоиздат, 1982 - с. 48-49). КИМ таких порошковых заготовок достигает 95-98%. Благодаря повышенной точности изготовления коллекторных пластин методом порошковой металлургии значительно снижается объем механической обработки. Практика эксплуатации электродвигателей собранных из коллекторов изготовленных методом порошковой металлургии показала, что износ щеток и коллекторных пластин меньше, чем в электромашинах с коллекторами из полосовой меди.

Недостатком способа изготовления коллекторных пластин по прототипу является низкая прочность коллекторных пластин. Собранные коллекторные пластины после пайки с выводами обмотки, сборки, запрессовки и механической обработки удерживаются в заданном положении с помощью стальных конусных плашек, входящих в «ласточкины» хвосты пластин и стянутых винтами. В случае перетяжки винтов, создающиеся напряжения затяжки в «ласточкином» хвосте, суммируясь во время работы с центробежными и тепловыми напряжениями, могут привести к поломке «ласточкиных» хвостов и выходу электродвигателя из строя. Таким образом, изготавливаемая по способу прототипа коллекторная пластина, не может использоваться там, где требуется ее высокая надежность.

Заявленное изобретение решает задачу повышения прочности в пределах упругости коллекторных пластин, обладает техническими характеристиками, превосходящими технические характеристики коллекторных пластин изготовленными по способу прототипа.

Трапецеидальный профиль коллекторных пластин получают за счет прессования на скошенных пуансонах. Для обеспечения максимальной твердости рабочей кромки подвижным пуансоном обеспечивается дополнительная засыпка шихты в область рабочей кромки. Для обеспечения повышенния прочности и пластичности пластин в районе «ласточкиного» хвоста проводится их двукратная калибровка с промежуточным отжигом в восстановительной атмосфере при температуре 400-840°С (нижняя граница температуры отжига установлена исходя из температуры рекристаллизации коллекторных пластин с 25% запасом по температуре для ускорения прохождения отжига, при температурах больших 840°С укрупнятся зерно, начинает проявляться т.н. «водородная» болезнь меди, прочностные характеристики и пластичность деталей после отжига при этом снижаются), причем во время первой калибровки рабочая кромка не калибруются. После восстановительного отжига калибруется вся площадь коллек-торной пластины. Давления второй калибровки 9-11,5 т/см2. Нижний предел давления устанавливается из необходимости гарантированного достижения твердости рабочей кромки НВ≥90. Верхний предел давлений при калибровке ограничен работоспособностью инструментальной стали, из которой изготовлены пуансоны. Давления первой калибровки относительно давлений второй калибровки снижены на 45-50% до 5-5,5 т/см2. Нижний предел давления первой калибровки устанавливается исходя из обеспечения гарантированной твердости рабочей кромки коллекторной пластины, а верхний предел установлен исходя из возможности выравнивания плоскости боковых поверхностей при втором калибровании, т.к. неплоскостность боковых поверхностей не должна выходить за допуски на изготовление коллекторных пластин по толщине. За счет калибрования основной поверхности коллекторной пластины в первую калибровку, на рабочую кромку при втором калибровании приходятся большие давления, благодаря чему рабочая кромка приобретает большую плотность и, соответственно, твердость, а на остальной поверхности обеспечиваются высокие прочностные характеристики в пределах упругих деформаций.

С целью подтверждения эффективности данной технологии были проведены лабораторные испытания изготовленных по этому способу коллекторных пластин на растяжение до разрушения в специально разработанном приспособлении, в котором к нижней траверсе силоиз-мерительной машины за выступы «ласточкиного» хвоста крепится нижняя тяга, а к отверстию пластины - верхняя траверса. Коллекторные пластины, изготовленные по разработанной технологии, имеют больший предел упругости: при двукратном калибровании с промежуточным восстановительным отжигом, нагружение в пределах упругих деформаций возрастает на 8,0-9,7%, упругие деформации при этом возрастают на 19-26% в сравнении с однократным калиброванием.

Твердость рабочей кромки при двукратном калибровании с промежуточным восстановительным отжигом удается увеличить с 84,4-89,9 НВ (по способу прототипа) до 92,4-107 НВ. Электропроводимость рабочей кромки пластин, за счет увеличения плотности при двукратном калибровании до 8,84 г/см3 и более, удается увеличить до 100% от электропроводимости меди марки М1Е. Электропроводимость рабочей кромки у пластин, изготовленных по способу прототипа, имеющих плотность рабочей кромки до 8,77 г/см3, только 94,5% от электропроводимости меди марки М1Е.

Изготовленные по этому способу коллекторные пластины собраны в электродвигатели, выдержали типовые испытания продолжительностью 6 месяцев во Всероссийском научно-исследовательском и проектно-конструкторском институте электровозостроения, осуществляются серийные поставки коллекторных пластин на электровозоремонтные заводы.

Способ изготовления коллекторных пластин из медного электролитического порошка, включающий приготовление шихты, прессование трапецеидального профиля пластин на скошенных пуансонах, последующие операции спекания и калибрования, отличающийся тем, что проводят двукратную калибровку пластин с промежуточным восстановительным отжигом, причем первую калибровку ведут с давлением 5-5,5 т/см2 и рабочую кромку пластин при этом не калибруют, восстановительный отжиг ведут при температуре 400-840°С, а вторую калибровку ведут по всей площади пластин при максимальном давлении 9-11,5 т/см2 на рабочих кромках.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к металлургии, а именно к сплавам для профилей коллекторов двигателей электрических машин. Сплав на основе меди для коллекторов электрических двигателей содержит, мас.%: хром - более 0,05 до 0,38, цирконий - более 0,06 до 0,1, иттрий - более 0,05 до 0,1, примеси - не более 0,1; медь - остальное.

Изобретение относится к технологическому оборудованию для ремонта коллекторов электрических машин. .
Изобретение относится к коллектору тока и способу его изготовления и может быть использовано в электрохимических устройствах. .

Изобретение относится к области электротехники, в частности к угольным плоским штекерным (разъемным) коллекторам, а также к способам их изготовления. .

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано, например, для топливных насосов. .

Изобретение относится к способу изготовления коллектора. .
Изобретение относится к области электрических машин. .

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электромашиностроении при изготовлении коллекторов электрических машин. .

Изобретение относится к области электротехники, а именно - к коллекторам для электрических машин. .

Изобретение относится к области металлургии, а именно к полуфабрикатам электротехнического назначения, изготовляемым из меди и медных сплавов. .

Изобретение относится к получению спеченных изделий из электроэрозионных вольфрамсодержащих нанокомпозиционных порошков. Ведут электроэрозионное диспергирование отходов стали Р6М5 и твердого сплава ВК8 в керосине осветительном.

Изобретение относится к получению спеченного изделия из порошка кобальтохромового сплава. Получают порошок кобальтохромового сплава путем электроэрозионного диспергирования сплава КХМС в бутиловом спирте при емкости разрядных конденсаторов 48 мкФ, напряжении на электродах 140 В и частоте импульсов 80 Гц.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам получения многослойных изделий, и может быть применено в добывающих отраслях промышленности, металлургии, промышленности строительных материалов.

Изобретение относится к получению порошка на основе тугоплавких соединений. Способ включает приготовление экзотермической смеси переходного металла и неметалла, размещение приготовленной смеси в цилиндрическом реакторе, инициирование реакции горения в приготовленной смеси в режиме самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС) тугоплавких соединений, сдвиговое деформирование продуктов горения с получением порошка.

Группа изобретений относится к изготовлению режущей пластины, имеющей сквозное отверстие, которое продолжается в направлении, которое не параллельно главному направлению прессования.

Группа изобретений относится к изготовлению режущего устройства. Режущее устройство содержит карбидный субстрат, содержащий кобальт, и полученный спеканием порошка слой поликристаллического алмаза.

Изобретение относится к получению ферритовых изделий. Способ включает приготовление пресс-порошка, содержащего ферритовый материал и легирующую добавку в виде наноразмерного порошка карбонильного железа в количестве 0,01-0,03 мас.% от общей массы пресс-порошка, прессование заготовок и радиационно-термическое спекание заготовок посредством непрерывного электронного пучка электронного ускорителя.

Изобретение относится к получению поликристаллических ферритов-гранатов. Способ включает синтез ферритового материала, приготовление пресс-порошка, прессование заготовок, радиационно-термическое спекание заготовок путем их нагрева до температуры спекания 1350-1450°С облучением проникающим пучком быстрых электронов с выдержкой при температуре спекания в течение 30-90 минут под непрерывным электронным пучком.

Изобретение относится к получению пористого сплава на основе никелида титана. Способ включает спекание шихты из порошка никелида титана марки ПВ-Н55Т45С в электровакуумной печи.

Изобретение относится к получению композиционного материала алюминий – сталь. Способ включает формирование многослойной заготовки путем чередования алюминийсодержащих слоев и слоев стальной сетки, уплотнение многослойной заготовки прессованием и ее термообработку с получением композиционного материала.

Изобретение относится к изготовлению изделий из твердосплавных порошковых смесей. Готовят пресс-порошок из твердосплавной смеси путем введения связывающей жидкости с последующим брикетированием полученной смеси и перетиранием сформированных брикетов с образованием пресс-порошка. Затем полученный пресс-порошок подвергают прессованию, а полученную спрессованную заготовку сушат и направляют на предварительное спекание в вакуумной печи, далее проводят пластифицирование заготовки и подвергают ее механической обработке до размеров на 30-35% больше окончательных размеров готового изделия. Проводят выжигание пластификатора и осуществляют окончательное высокотемпературное спекание заготовки в вакуумной печи с последующей окончательной механической обработкой до окончательных размеров готового изделия с полировкой рабочих поверхностей алмазной пастой. Обеспечивается изготовление изделий, применяемых в агрессивной среде, содержащей до 25% сероводорода. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к изготовлению коллекторных пластин из медного электролитического порошка. Способ включает приготовление шихты, прессование трапецеидального профиля пластин на скошенных пуансонах, последующие операции спекания и калибрования. Проводят двукратную калибровку пластин с промежуточным восстановительным отжигом. Первую калибровку ведут с давлением 5-5,5 тсм2 и рабочую кромку пластин при этом не калибруют. Восстановительный отжиг ведут при температуре 400-840°С. Вторую калибровку ведут по всей площади пластин при максимальном давлении 9-11,5 тсм2 на рабочих кромках. Обеспечивается повышение прочности в пределах упругости коллекторных пластин.

Наверх