Состав для восстановления изношенных контактных проводов in situ

Изобретение относится к составам для восстановления контактных проводов путем напыления порошковых материалов и может быть использовано для восстановления изношенных поверхностей контактных проводов электрифицированного транспорта in situ (на месте его эксплуатации). Состав для восстановления изношенных контактных проводов на основе меди или медных сплавов in situ содержит цинк, медь и α-оксид алюминия при следующем соотношении компонентов, мас.%: цинк 1-9, медь 26-69 и α-оксид алюминия - остальное. Состав позволяет восстановить контактные провода с получением следующих характеристик: удельная электропроводность восстановленных участков от 25 до 40 МСм/м, прочность сцепления с контактным проводом от 35 до 45 МПа. 1 табл.

 

Область техники.

Изобретение относится к составам для восстановления контактных проводов путем напыления порошковых материалов и может быть использовано для восстановления изношенных поверхностей контактных проводов электрифицированного транспорта in situ (на месте его эксплуатации).

Предшествующий уровень техники.

Для восстановления контактных проводов электрифицированного транспорта известно множество методик, которые позволяют использовать для восстановления различные ремонтные составы.

Общая схема восстановления предусматривает осмотр изношенных контактных проводов, оценку степени износа, предварительную механическую обработку мест износа (фрезерование изношенных поверхностей) и заполнение отфрезерованных кусков к/л заполнителем. Это может быть вставка аналогичного куска провода или заполнителем может быть какой-то однородный восстанавливающий состав.

В патенте RU 2011566 в качестве такого заполнителя используется ранее изношенный контактный провод. Восстановление проводят путем покрытия отфрезерованных плоскостей высокотемпературным самофлюсующимся припоем, последующей пайкой, затем производят пластичную деформацию образованного монолита до получения стандартного профиля, после охлаждения калибруют и упрочняют механическим наклепом.

Авторы изобретения утверждают, что улучшается качество восстановления провода.

Однако, на наш взгляд, использование такого состава при восстановлении изношенного контактного провода in situ просто невозможно, поскольку требует предварительного фрезерования поверхности и обработки провода давлением, т.е. по существу, изготавливается новый провод гораздо худшего качества, чем прежний.

На наш взгляд, больший прогресс может быть достигнут, если восстановление контактного провода будет идти по технологии газодинамического напыления, что позволит восстанавливать изношенные контактные провода in situ.

Так, состав по патенту RU 2062820, используется именно в такой технологии и частично устраняет недостатки предшествующего состава. В патенте RU 2062820 раскрывается технология восстановления контактных проводов in situ при помощи газодинамического напыления покрытий. Для нанесения покрытия используется состав, содержащий порошок меди с 10-90 масс. % цинка.

Газодинамическое напыление покрытия осуществляют посредством ускорения известного состава в потоке газа-носителя, нагретого до температуры, не превышающей 0,9 температуры начала образования жидкой фазы до сверхзвуковых скоростей и нанесения его на поверхность контактного провода под углом 50 85° к поверхности изделия.

Данный известный состав позволяет улучшить адгезию к поверхности провода, однако, его использование создает следующую техническую проблему.

При использовании известного состава адгезия порошка определяется прочностью сцепления цинка с подложкой и составляет не более 25 МПа. Для этого в известный состав и вводится цинк в таких больших количествах. Но введение таких количеств цинка в состав уменьшает удельную электропроводность и твердость, что негативно сказывается на эксплуатационных характеристиках восстановленного контактного провода.

Раскрытие сущности изобретения.

Настоящее изобретение позволяет устранить данную техническую проблему. Предложен состав для восстановления изношенных контактных проводов на основе меди или медных сплавов in situ, содержащий цинк и медь, который дополнительно содержит α-оксид алюминия при следующем соотношении компонентов, масс. %:

Цинк	1-9
Медь	26-69
α-оксид алюминия	остальное.

Сущность изобретения состоит в следующем.

Как следует из сравнения предложенного состава от известного состава по RU 2062820, состав дополнительно содержит α-оксид алюминия. Данная модификация оксида алюминия является термодинамически стабильной формой Al₂O₃.

Другое отличие состоит в том, что по сравнению с известным составом заметно уменьшено содержание цинка и, в соответствии с этим, откорректировано содержание меди.

Данные изменения обусловлены следующими моментами.

Введение в состав α-оксида алюминия позволяет обеспечить адгезию за счет схватывания меди с медной подложкой. Кроме того, α-оксид алюминия обеспечивает повышенную износостойкость восстанавливаемого провода. Использование другой формы оксида алюминия, например, θ-Al₂O₃ или γ-Al₂O₃ не приемлемо, поскольку термодинамически стабильной формой обладает только α-оксид алюминия. Иными словами, состав с α-оксидом алюминия будет стабилен в течение всего срока непрерывной эксплуатации (до тридцати лет).

Уменьшение содержания цинка позволяет увеличить удельную электропроводность восстановленного слоя, а также положительно влияет на его твердость. Совместное воздействие цинка и α-оксида алюминия в заявляемых количествах также позволяет обеспечить оптимальную производительность процесса нанесения покрытия за счет снижения расхода заявляемого состава. Медь является основой состава и в заявленных количествах обеспечивает необходимую электропроводность состава, коррозионную стойкость. Особенно важно то, что медь в заявленных количествах обеспечивает одинаковый коэффициент термического расширения (КТР) с восстанавливаемым проводом - провод эксплуатируется при температурах окружающей среды от -50 до +50°С. Кроме того, провод нагревается от проходящего электрического тока до 120°С. Если КТР восстановленных участков провода будет сильно отличаться от КТР самого провода, то возможно отслоение восстановленных участков провода при эксплуатации.

Изобретение осуществляется следующим образом.

Пример конкретного выполнения.

В качестве порошковой смеси были опробованы различные составы с различным содержанием ингредиентов, приведенные в таблице 1.

Газодинамическое напыление проводилось in situ с использованием автомотрисы с компрессором на 6 ат. и необходимым расходом воздуха, источник электроэнергии на 50 кВт.

Разогревали газ-носитель до 360°С. Газ подавали в трубопровод и в поток газа подавался состав для восстановления. Далее поток газа вместе с составом направлялся на восстанавливаемую поверхность через сопло. Сопло перемещалось по восстанавливаемому участку провода и состав равномерно наносился по всей площади износа.

При нанесении слоя толщиной 1-2 мм на площадку шириной 10 мм производительность составляла 0,05 до 0,2 м/мин. Удельная электропроводность восстановленных участков составляла от 25 до 40 МСм/м. Прочность сцепления с контактным проводом составляла 35 до 45 МПа.

Состав для восстановления изношенных контактных проводов на основе меди или медных сплавов in situ, содержащий цинк и медь, отличающийся тем, что дополнительно содержит α-оксид алюминия при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Цинк	1-9
Медь	26-69
α-оксид алюминия	остальное