Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПРЕССОВАНИЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ПОРОШКОВЫХ КОМПОЗИЦИЙ НА ОСНОВЕ УГЛЕРОДА

Изобретение относится к порошковой технологии, а именно к способам получения изделий электротехнического назначения из порошковых композиций на основе углерода, преимущественно контактных вставок городского электротранспорта.

Известен способ прессования контактных вставок из композиции, включающей электрографитовый кокс, новолачную смолу и уротропин (К.И. Ивин, А.Н. Трофимов, Г.Г. Энгельс. Токосъем городского наземного транспорта. - М.: Изд-во литературы по строительству, 1965, с. 112-113). Прессование ведут в матрице, нагретой до 160-170°С, при удельном давлении не менее 350 кг/см² с последующей выдержкой в течение 30 минут. Затем ведут последующую полимеризацию вставок при температуре 160-180°С в течение 30 мин.

Недостатком указанного способа является пониженная плотность получаемых вставок, обусловленная недостаточным удалением из порошковой композиции в процессе прессования газов и паров жидкостей. Кроме того, способ имеет низкую производительность за счет выдержки после прессования в течение 30 минут и полимеризации в течение 30 мин.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является способ прессования изделий из порошковой композиции на основе углерода, содержащей искусственный графит и новолачную смолу с уротропином (Темкин И.В. Производство электроугольных и металлокерамических изделий. - М.: Высшая школа, 1986, рис. 53а, с. 113-116). Прессование ведут в матрице, нагретой до 180-210°С, при удельном давлении до 100 МПа, скорости перемещения пуансона 15-30 мм/с, выдержкой под давлением до 5 мин. Затем ведут 2-3 допрессовки при возрастании удельного давления на 10-15% от номинального удельного давления.

Повышение температуры прессования до 210°С и удельного давления до 100 МПа, а также ограничение скорости перемещения пуансона до 15-30 мм/с способствуют более интенсивному удалению газов и паров жидкостей из прессовок и повышению плотности вставок. Однако это повышение плотности недостаточно.

Выполнение после основной операции прессования 2-3 допрессовки также не приводит к дополнительному удалению газов и паров жидкостей и не повышает плотность изделий, т.к. оставшиеся в прессовках газы (N₂, O₂, СО, CO₂ и др.) и пары жидкостей (Н₂О, NH₃ и др.) загерметизированы в порах и удалить их из закрытых пор невозможно. Допрессовки выполняют при температуре 210°С и давлении до 100 МПа, когда твердые частицы смолы превращаются в жидкое состояние и подвергаются физической адсорбции, которая силами Ван-дер-Ваальса связывает частицы графита и закрывает поры, заполненные газами и парами жидкостей. К тому же дополнительные допрессовки снижают производительность способа, снижают стойкость матрицы и пуансона.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение плотности получаемых изделий путем увеличения объема удаляемых газов и паров жидкостей из засыпки порошковой композиции в матрице пресс-формы.

Поставленная задача решается тем, что в способе прессования электротехнических изделий из порошковых композиций на основе углерода, включающем горячее прессование порошковой композиции с удельным давлением 50÷100 МПа при скорости прессующего пуансона 15÷30 мм/с, согласно предлагаемому решению проводят предварительное горячее прессование порошковой композиции при скорости пуансона 10÷12 мм/с с удельным давлением 20÷30 МПа и с последующей выдержкой при этом давлении в течение 0,5÷1,5 мин.

То, что перед основным прессованием ведут предварительное прессование с заявляемыми режимами, позволит увеличить время удаления газов и паров жидкостей из еще не уплотненной засыпки порошковой композиции, содержащей частицы графита и твердые частицы порошковой новолачной смолы. Между этими частицами имеются зазоры, через которые могут свободно удаляться газы и пары жидкостей. Это позволит удалить из порошковой засыпки на стадии предварительного прессования большую часть находящихся в ней газов и паров жидкостей, что после основного прессования повысит плотность получаемых изделий.

Увеличение скорости пуансона при предварительном прессовании более 12 мм/с снизит количество удаляемых газов и паров из засыпки при предварительном прессовании, уменьшение этой скорости менее 10 мм/с приведет к понижению производительности способа прессования.

Увеличение удельного давления более 30 МПа ускорит уплотнение порошковой композиции и уменьшит зазоры между твердыми частицами графита и смолы, что снизит количество удаляемых газов и паров жидкостей, уменьшение его менее 20 МПа замедлит процесс уплотнения композиции и снизит плотность прессовок на основной операции прессования.

Снижение времени выдержки после предварительного прессования менее 0,5 мин уменьшит объем удаляемых газов и паров жидкостей на операции предварительного прессования, увеличение его более 1,5 мин снизит производительность способа.

Способ осуществляется следующим образом.

Порошковую композицию засыпают в нагретую до 200-210°С матрицу и ведут предварительное прессование со скоростью пуансона 10-12 мм/с при удельном давлении 20-30 МПа. После чего выдерживают при этом давлении 0,5-1,5 мин.

После этого осуществляют основное прессование полученной прессовки со скоростью пуансона 15-30 мм/с с удельным давлением 50-100 МПа.

Согласно предлагаемому способу изготовлены контактные вставки троллейбусов размером 90×30×20 мм из композиции, содержащей 86% по массе графита и 14% новолачной смолы, уже содержащей уротропин.

Предварительное прессование вели со скоростью пуансона 11 мм/с и при удельном давлении 25 МПа. Время выдержки 1 мин. Основное прессование вели со скоростью 30 мм/с и при удельном давлении 80 МПа.

Полученные вставки имели плотность 1,72 г/см³, что на 7% больше плотности вставок, полученных способом согласно наиболее близкому аналогу.

Предлагаемый способ найдет применение при производстве изделий электротехнического назначения из порошковых композиций на основе углерода.