Результат интеллектуальной деятельности: Композиция для изготовления электротехнических изделий

Изобретение относится к электротехнике, в частности к графитопластовым порошковым композициям, используемым для компактирования прессованием таких изделий, как щетки электродвигателей, скользящие контакты электросъемников городского и железнодорожного транспорта.

Известна коксопековая композиция, состоящая из 80 % кокса марки КНПС и 20 % среднетемпературного пека. Композиция имеет следующий гранулометрический состав коксовой части, %: менее 0,09 мм -27,05 - 0,3 мм - 59 и 1,5 - 0,5 мм - 14 (О динамическом прессовании коксопековой шихты / Н.Н. Шипко, В.П. Переверзенцев и др. // Сборник Конструкционные материалы на основе углерода. - М.: Металлургия, 1970, №5, с. 32-36).

К недостаткам указанного решения относятся низкая плотность, высокое электросопротивление изготовленных из этой композиции изделий ввиду большого содержания связки - среднетемпературного пека, а также необходимость двухстадийного прессования изделий, включающего предварительное статическое прессование.

Повышает качество электротехнических изделий путем увеличения электропроводимости и плотности наиболее близкая по технической сущности и достигаемому эффекту предлагаемой композиция для изготовления электротехнических изделий в виде щеток для электрических машин, содержащая связующее 36-42 мас. %, 3-61 мас. % древесного наполнителя и 3-55 мас. % углеродистого наполнителя. При этом содержание частиц в порошке составляет, мас. %: размером менее 63 мкм -15-80, размером 63-25 мкм - 19-55, размером более 250 мкм - ит1-30 (Заявка РФ на изобретение № 92015711. Способ изготовления щеток электрических машин, МПК Н01R 43/12, опубл. 20.04.1995).

Недостатками данной композиции являются недостаточная электропроводимость и вредное экологическое воздействие на окружающую среду при изготовлении изделий. Большое количество связующего в композиции (36-42 мас. %)ведет к снижению электропроводимости изделий. Известно (Технология пластических масс. Под ред. В.В. Коршака, - М.: Химия, 1985, с. 272-274), что для древесного наполнителя в качестве связующего используется фенолформальдегидная смола, использование которой является вредным для окружающей среды. Большое содержание указанного компонента обуславливает состав частиц в порошке (наполнителе), в котором присутствует слишком много мелких частиц (до 55 мас. %).

Техническим эффектом предлагаемого решения является снижение вредных воздействий на окружающую среду путем снижения количества связующего и увеличение электропроводимости электротехнических изделий.

Технический эффект достигается тем, что композиция для изготовления электротехнических изделий, содержащая углеродистый наполнитель и связующее, в котором порошковый наполнитель содержит частицы различного размера, согласно предлагаемому изобретению, содержит в качестве связующего пульвербакелит, а в качестве углеродистого наполнителя - искусственный графит с массовой долей углерода 98,5-99,3 мас. % и удельным электрическим сопротивлением 9-11 мкОм⋅м с частицами, мас. %: размером 10-50 мкм - 14-16, размером 50-90 мкм - 25-29 , размером 90-120 мкм - 28-34, размером 120-150 мкм - 17-19, размером 150-500 мкм - 8-11, при этом графит и пульвербакелит взяты в композиции при следующем соотношении, мас. %:

Применение в качестве связующего пульвербакелита позволяет уменьшить его содержание в композиции. Это снижение ввиду выделения вредных летучих газов при смешивании компонентов и горячем прессовании изделий позволяет уменьшить вредное воздействие этих летучих на окружающую среду. Помимо этого, т.к. связующее является непроводящим электрический ток компонентом, то снижение его содержания позволяет повысить электропроводимость изготавливаемых изделий.

Применение заявляемого гранулометрического состава позволяет наиболее рационально распределить частицы графита в смеси с целью минимального наличия пустот между ними, заполняемых связующем. Это уменьшает количество связующего, вредного для окружающей среды.

Содержание искусственного графита в композиции менее 86,99 мас. % ведет к уменьшению электропроводимости, содержание его более 87,01 мас. % ведет к снижению прочности изделий.

Содержание пульвербакелита менее 12,99 мас. % снижает прочность изделий, а содержание его более 13,01 мас. % снижает электропроводимость изделий.

Применение искусственного графита с удельным электрическим сопротивлением менее 9 мкОм⋅м экономически нецелесообразно ввиду удорожания продукции, а применение графита с электрическим сопротивлением более 11 мкОм⋅м ведет к снижению электропроводимости изделий.

Содержание частиц графита размером 10-50 мкм менее 14 мас. % ведет к увеличению связующего, содержание частиц указанного размера более 16 мас. % приведет к уменьшению плотности.

Содержание частиц графита размером 50-90 мкм менее 25 мас. % ведет к снижению плотности изделий, а содержание частиц указанного размера более 29 мас. % снижает прочность изделий.

Содержание частиц графита размером 90-120 мкм менее 28 мас. % приведет к увеличению связующего, а содержание этих частиц более 34 мас. % ведет к снижению прочности.

Содержание частиц графита размером 120-150 мкм менее 17мас. % ведет к снижению плотности изделий, а содержание частиц указанного размера более 19 мас. % ведет к снижению прочности.

Содержание частиц графита размером 150-500 мкм менее 8 мас. % ведет к снижению плотности изделий, а содержание этих частиц более 11 мас. % ведет к дефектам в прессовках.

Размерный ряд во всех пяти группах частиц графита обусловлен условием наиболее компактного распределения частиц графита по объему.

Отклонение от интервалов этих значений не позволяет достичь указанный технический эффект.

Согласно предлагаемому решению изготовлена композиция для изготовления контактных вставок токосъемников троллейбусов из искусственного графита, представляющего собой измельченный бой (отходы) графитизированных электродов по ТУ 1916-109-71-2000. Марка А этого графита имеет массовую долю 99 мас. % и удельное электрическое сопротивление 10 мкОм⋅м. Частицы графита были представлены следующими группами, мас. %: размером 25 мм - 15, размером 70 мм - 27, размером 105 мм - 31, размером 135 мм - 18, размером 325 - 9. Графит был введен в композицию в количестве 87 мас. %.

В качестве связующего композиция содержала пульвербакелит марки СФП-011А по ТУ У 20.1-1-32250229-006 в количестве 13 мас. %. Удельное электросопротивление изготовленных прессованием контактных вставок в среднем составило 45 мкОм⋅м, что в 2,36 раза ниже электросопротивления изделий, получаемых по стандартной технологии московского троллейбусного ремонтного завода, когда электросопротивление в среднем составляет 106,5 мкОм⋅м. Улучшилась экологическая обстановка.

Предлагаемая композиция найдет применение в производстве электротехнических изделий.