Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПРЕССОВАНИЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОГО ИЗДЕЛИЯ ИЗ ПОРОШКОВОЙ ГРАФИТОПЛАСТОВОЙ КОМПОЗИЦИИ

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к изготовлению высокоплотных изделий на основе углерода, преимущественно электротехнического назначения.

Известен способ изготовления электроугольных изделий из коксосмолопековых композиций в пресс-формах при скоростях движения пуансона от 15 до 30 мм/с. При холодном прессовании изделие выдерживают под нагрузкой после завершения прессования в течение нескольких секунд (И.В. Темкин. Производство электроугольных и металлокерамических изделий. - М.: Высшая школа, 1986, с. 115).

Такой способ статического прессования не позволяет получать из углеродных композиций изделия высокой плотности. Так пористость угольнографитных и графитовых щеток статического прессования находится в пределах 27-28% (И.В. Темкин. Производство электроугольных изделий. - М.: Высшая школа, 1975, с. 181, табл. 20).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту предлагаемому является способ прессования электротехнического изделия - контактной вставки троллейбуса из порошковой графитопластовой композиции (Патент РФ на изобретение №2494835, Способ прессования углеродных контактных вставок троллейбусов, МПК B22F 3/02 от 10.10.2013). Графитопластовая композиция содержит графит и формальдегидную смолу. В способе вначале прессуют отдельно центральную часть в виде желоба и торцовые части вставки, а затем ведут окончательное прессование всех частей вставки. Окончательное прессование всех частей вставки проводят при удельном давлении 45-55 МПа и скорости прессования 35-40 мм/с. Прессование ведут в нагретой до 160-180°С пресс-форме.

Недостатком наиболее близкого аналога является недостаточная плотность получаемых изделий и низкая производительность. Причиной недостаточной плотности изделий являются пониженные удельные давления и скорости прессования, а причиной низкой производительности является необходимость в предварительном и окончательном прессовании.

Задачей предлагаемого решения является устранение указанных недостатков, а именно повышение плотности изделий, а также увеличение производительности процесса их изготовления.

Поставленная задача решается тем, что в способе прессования электротехнического изделия из порошковой графитопластовой композиции согласно предлагаемому решению прессовку формуют в холодном состоянии бойком при отношении массы бойка к массе прессовки, равном 50÷100, и скорости падения бойка 1÷6 м/с.

Плотность получаемых изделий повышается по сравнению с наиболее близким аналогом за счет увеличения в десятки раз удельного усилия и кинетической энергии, прикладываемых к прессовке.

Высокоскоростное прессование прессовки в холодном состоянии, когда ее нагрев осуществляется за счет сил трения между частицами порошка, исключает внешний нагрев прессовки, свойственный наиболее близкому аналогу, что повышает производительность процесса изготовления изделий.

Известно, что минимальная масса изделий из графитопластовых композиций, применяемых в производстве, составляет 20 г (для щеток электромашин), а максимальная масса равна 300 г (части пантографов электрического рельсового транспорта). Масса бойков колеблется от 2 до 30 кг. То, что в предлагаемом способе прессовку формуют с заявляемыми режимами, позволяет вести процесс с необходимой и достаточной энергией прессования, исключая недопрессовки и перепрессовки изделий.

Отношение массы бойка к массе прессовки меньше 50 и скорость бойка меньше 1 м/с ведут к недопрессовке изделия и низкой плотности ввиду недостаточной энергии прессования. Отношение массы бойка к массе прессовки больше 100 и скорость бойка больше 6 м/с приводят к перепрессовке и снижению плотности из-за возможного возникновения дефектов и излишне большой энергии прессования.

Способ прессования электротехнического изделия из порошковой графитопластовой композиции осуществляется следующим образом.

Смесь, состоящую из 86% графита и 14% смолы, загружают в мельницу вибрационного типа и в холодном состоянии измельчают и перемешивают. Готовую смесь в холодном состоянии подают в матрицу. При этом высота засыпки в два раза превышает высоту прессовки, насыпная плотность смеси равна 0,85 г/см³. Матрицу устанавливают и закрепляют на рабочем столе копра, имеющего бойки массой 3, 5, 7, 10, 15 и 20 кг и скорости их падения от 0,5 до 15 м/с. Для заданной прессовки выбирают массу бойка из условия, что отношение его массы к массе прессовки равно 50÷100, а затем назначают скорость падения бойка из условия, что скорость бойка должна быть равна 1÷6 м/с.

Согласно предлагаемому способу были получены прессовки диаметром 50 мм и высотой 10 мм из порошка графита (86 мас. %), полученного из отходов электродного производства Челябинского электродного завода, и связки в виде фенолформальдегидной порошковой смолы новолачного типа марки СПФ-011А (14 мас. %). Прессование вели в пресс-форме диаметром матрицы 50 мм, установленной на столе высокоскоростного копра конструкции ЮУрГУ. Масса бойка составляла 3 кг, масса прессовки - 40 г, отношение указанных масс 75. Прессование вели со скоростью 3 м/с. Плотность полученного изделия составила 1,76 г/см³. Производительность процесса возросла в 3 раза.

Предлагаемый способ высокоскоростного прессования изделий найдет применение в порошковой металлургии для производства изделий электротехнического назначения (щетки электромашин, контактные вставки токосъемников городского и железнодорожного транспорта).