×
15.02.2020
220.018.027f

КОМПОЗИЦИОННЫЙ СПЕЧЕННЫЙ ПОРОШКОВЫЙ МАТЕРИАЛ НА ОСНОВЕ ЖЕЛЕЗА

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению композиционных спеченных порошковых материалов, предназначенных для использования в электротранспорте преимущественно в качестве контактных вставок городского электротранспорта (троллейбусов). Композиционный спеченный порошковый материал на основе железа содержит медь (10-15%), свинец (8-10%), природный графит (3%), ультрадисперсный алмазографитовый порошок УДП-АГ (0,1-0,2% от общей массы свинца), остальное – железо. Изобретение позволяет улучшить антифрикционные и эксплуатационные характеристики.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению композиционных материалов для использования в электротранспортной технике, преимущественно в качестве контактных вставок городского электротранспорта (троллейбусов).

К контактным вставкам предъявляют жесткие и одновременно противоречивые требования. С одной стороны они должны обеспечивать в широком диапазоне высоких и низких температур (от +40°С и до -40°С и ниже) надежную работу в течение длительного периода времени, а с другой - минимальные износ медного контактного провода и разрушение спецчастей и стыков контактных проводов.

Наиболее распространенным материалом для вставок является углеграфитовые композиции (Купцов Ю.И. Увеличение срока службы контактного провода - М.: Транспорт, 1972. - С. 160.). Такие вставки хорошо работают в условиях высоких и средних температур. При низких температурах (ниже -20°С) и в условиях образования инея и льда износ вставок в 10-15 раз ниже нормативов.

Известен композиционный спеченный порошковый материал на основе железа, включающий компоненты в соотношении мас. %: медь 1-5, свинец 9-11, порошок графита карандашного (ГК-1) 2,5-3,5, железо остальное (см. ТУ 16-538.034-75. Вставки контактные троллейбусные).

Недостатком указанного материала является повышенный износ контактных троллейбусных вставок при эксплуатации в условиях низких температур (ниже -15…-20°С), высокой влажности, загазованности и запыленности (превышающих в 2-5 раз нормативные), что характерно для многих городов России, в том числе Сибири и Дальнего Востока. Кроме того, существенным недостатком этого материала является повышенные твердость и прочность материала вставок, приводящие к чрезмерному разрушению спецчастей (стрелок) и стыков проводов контактной сети

Известен спеченный порошковый материал на основе железа, содержащий медь - 30%, свинец - 15%, природный порошок Курейского графита - 3%, остальное железо (Карпов И.В, Ушаков А.В, Редькин В.Е. Изготовление металлокомпозиционных материалов на основе железа для скользящих контактов городского электротранспорта // Технология металлов. - 2006. - №5. - С. 24-27).

Недостатком указанного материала является повышенный расход цветных металлов, увеличенные коэффициент трения и износ пары трения «троллейбусная вставка - контактный провод», разрушение (выше нормативного) спецчастей (стрелок) и стыков проводов контактной сети в условиях весенне-летнего периода, высокой влажности, запыленности и загазованности атмосферы.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание материала, обеспечивающего наименьший износ троллейбусных вставок и контактного провода в условиях зимнего периода, характеризуемого повышенной влажностью и низкими температурами (до -40°С и ниже) при наличие инея и льда на контактных проводах, и в условиях весенне-летнего периода при температуре до +40°С и выше, высокой запыленности и загазованности атмосферы.

Поставленная задача решается тем, что композиционный спеченный порошковый материал на основе железа содержит медь (10…15%), свинец (8…10%), природный недефицитный порошок графита, например, Курейский (3%), ультрадисперсный алмазографитовый порошок (0,1…0,2% от общей массы свинца), остальное - железный порошок, что приводит к улучшению антифрикционных и эксплуатационных характеристик при уменьшении в 2-3 раза дефицитных компонентов (меди и свинца).

Преимущество заявляемого материала заключается в том, что введение в композицию в рекомендуемых пропорциях железа, меди и свинца, являющегося легкоплавким компонентом (Тпл=327°С), обеспечивает необходимую твердость и прочность матрицы троллейбусной вставки.

Использование ультрадисперсного алмазографитового порошка, (0,1…0,2% от массы свинца и средним размером первичных частиц 4-6 нм.), вводимого в шихту в месте со свинцом в качестве модификатора, способствует образованию в процессе спекания мелкокристаллической структуры (размеры зерен свинца уменьшаются в 2…3 раза) и, как следствие, увеличивает прочность и твердость свинца, являющегося наименее прочным компонентом предлагаемого материала. Ультрадисперсный алмазографитовый порошок (УДП-АГ по ТУ 40-2067910-01-91) получают из взрывчатых веществ с избыточным содержанием углерода по технологии, разработанной в России (А.с. 116007 СССР. Способ получения алмазов / Ставер A.M., Губарева Н.В., Лямкин А.И., Петров Е.А. - Заявлено 1.07.1982; Получение алмазов из взрывчатых веществ / Лямкин А.И., Петров Е.А., Ставер и др. // Доклады АН СССР. - 1988. - Т. 302. - №4. - А.И. С. 611-613.

Совместное использование природного порошка графита, например, Курейского (3%) и УДП-АГ (0,1…0,2% от массы свинца), приводит к улучшению антифрикционных свойств композиционного материала, износостойкость повышается в 1,5…2 раза и более, обеспечивается более длительный срок эксплуатации контактной сети и спецчастей в различных климатических условиях весенне-летнего и зимнего сезонов с колебанием температур до ±40°С и больше.

Для получения предлагаемого материала была использована технология, включающая операции приготовления шихты (смеси порошков), прессования и спекания. Шихту получают в следующей последовательности. На первом этапе приготавливают в смесителе однородную механическую смесь, включающую порошок свинца марки ПСА, ПС1 или ПС (по ГОСТ 16138-78) и ультрадисперсный алмазографитовый порошок УДП-АГ. Время смешивания в зависимости от объема навески - 0,5…1,0 час. На втором этапе полученную смесь смешивают в заданных пропорциях с порошками меди и железа. Время смешивания в зависимости от объема навески - 1,0…2,0 час.

Прессование заготовок (прессовок) в массовом производстве можно производить на механических пресс-автоматах с объемным дозированием, при серийном выпуске троллейбусных вставок - в разъемных пресс-формах. Давление прессования равняется 600…800 МПа.

Спекание рекомендуется производить в контейнере с защитной засыпкой из чугунной стружки при температуре 850°С по технологии, разработанной Гуревичем Ю.Г. и Казаковым А.В. (Гуревич Ю.Г, Казаков А.В. Спекание конструкционных деталей в стальных контейнерах // Сб.: Порошковая металлургия железа и карбидов. - Свердловск, - 1978 - С. 19-35), позволяющей существенно сократить энергозатраты. Продолжительность спекания - 2 часа. При 850°С не происходит образование жидкой фазы меди, спекание протекает за счет активизации диффузионных процессов и образования жидкой фазы свинца. Часть природного порошка графита (содержание углерода в Курейском графите может достигать 90…94%) при спекании взаимодействует с оксидами железа и меди, создает восстановительную среду внутри материала, в результате чего при температуре выше 650°С образуется монооксид углерода, являющийся хорошим восстановителем. Образующийся в процессе нагрева диоксид углерода создает в материале защитную атмосферу, защищая материал от внутреннего окисления.

Для улучшения трибологических характеристик троллейбусных вставок их рекомендуется пропитывать в ультразвуковой ванне в масляной алмазографитовой суспензии на основе индустриального масла И20А (Карпов И.В., Ушаков А.В., Редькин В.Е., Крушенко Г.Г. Ультразвуковая пропитка скользящих контактов смазочными материалами, модифицированными нанопорошками // Технология металлов. - 2010. - №11. - С. 17-19.).

Изготовленные вставки из предложенных материалов, включая составы с увеличенным и уменьшенным содержанием Cu, Pb, Fe, Курейского графита и УДП-АГ, подвергались лабораторным (стендовым) испытаниям. Лабораторные испытания вставки и контактной пары «вставка - контактный провод», проводились на машине для испытания материалов на трение и износ (патент на полезную модель №163180 РФ) и исследовательском стенде (патент на полезную модель №45827 РФ; Крушенко Г.Г., Редькин В.Е., Карпов И.В. и др. Испытательный стенд для определения износа пары «вставка контактная троллейбусная - контактный провод» // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. - 2002. - №9. - С. 64-65). Износостойкость вставок из предложенных составов повышается в 1,5…2 раза, а износ контактного провода на 10000 проходов составил менее 0,05 мм, при допустимом по ТУ 16-538.034-75 0,11 мм. Износ вставок и контактных проводов с увеличенным и уменьшенным содержанием Cu, Pb, Fe, Курейского графита и УДП-АГ в материале оказались существенно выше.

Эксплуатационные испытания вставок, изготовленных из предложенных составов, проводились в Красноярске при различных климатических условиях с использованием маршрутного троллейбуса. Режим испытаний полностью соответствовал рабочим режимам. Было установлено, что такие троллейбусные вставки обеспечивают пробег троллейбуса до их смены в условиях и необразования при температуре -20…-30°С 400-500 км, в условиях выпадения осадков до 1800…2000 км, в сухую погоду пробег составляет не менее 2500 км, что больше нормативного в 1,2…1,5 раза.

Следующие примеры поясняют сущность изобретения.

Пример 1

Состав троллейбусных вставок:

Медь 10 мас. %
Свинец 10 мас. %
Природный порошок графита 3 мас. %
Ультрадисперсный алмазографитовый
порошок (УДП-АГ) 0,1 мас. % (от массы свинца)
Железо остальное

Условия: Температура окружающей среды -20…-30°С. Туман. Инеобразование и лед на спецчастях.

Пробег (до смены вставки) - 420 км.

Пример 2

Состав троллейбусных вставок:

Медь 15 мас. %
Свинец 5 мас. %
Природный порошок графита 3 мас. %
Ультрадисперсный алмазографитовый
порошок (УДП-АГ) 0,2 мас. % (от массы свинца)
Железо остальное

Условия: Температура окружающей среды +10…+18°С. Временами дождь.

Пробег (до смены вставки) - 2100 км.

Таким образом, лабораторные и стендовые испытания вставок из предложенных составов показали, что их износостойкость повышается в 1,5…2 раза, а износ контактного провода на 10000 проходов составил менее 0,05 мм, при допустимом по ТУ 16-538.034-75 0,11 мм. Эксплуатационные испытания вставок из предложенного материала показали, что обеспечивается пробег троллейбуса до их смены в условиях инеобразования при температуре -20…-30°С до 400…500 км, в условиях выпадения осадков до 1800…2000 км, в сухую погоду пробег составляет не менее 2500 км, что больше нормативного в 1,2…1,5 раза.

Композиционный спеченный порошковый материал на основе железа, содержащий добавки меди, свинца и природного графита, отличающийся тем, что дополнительно содержит ультрадисперсный алмазографитовый порошок УДП-АГ, массовое соотношение компонентов в материале: медь - 10-15%; природный графит - 3%; свинец - 8-10%; ультрадисперсный алмазографитовый порошок УДП-АГ - 0,1-0,2% от массы свинца; железо - остальное.
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 324.
27.03.2016
№216.014.c5b2

Станок шарошечного бурения

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к станкам шарошечного бурения. Станок включает мачту, буровую головку с буровым снарядом, канатно-полиспастную систему с гидроцилиндром привода подачи, гидрораспределитель гидроцилиндров привода подачи с управляющими камерами подъема и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002578684
Дата охранного документа: 27.03.2016
20.06.2016
№217.015.0515

Композиция для получения сорбента на основе карбамидоформальдегидной смолы

Изобретение относится к композиции для получения сорбента для очистки загрязненных объектов от нефтепродуктов. Композиция содержит следующие компоненты в масс. %: карбамидоформальдегидная смола 25-30; шлам газоочистки производства алюминия 8-12; магнетит 5-7; пенообразователь, содержащий ПАВ,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002587440
Дата охранного документа: 20.06.2016
20.06.2016
№217.015.053a

Способ измерения расстояния между бортовой и наземной приёмопередающими станциями

Изобретение относится к способам измерения расстояния и может быть использовано в радионавигации и радиолокации. Достигаемый технический результат изобретения - сокращение времени и повышение точности измерения расстояния между бортовой и наземной приемопередающими станциями. Указанный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002587471
Дата охранного документа: 20.06.2016
10.04.2016
№216.015.2c21

Способ получения легированного оксидом висмута серебряно-оловооксидного материала для электроконтактов

Изобретение относится к способу получения легированного оксидом висмута серебряно-оловооксидного материала для электрических контактов и может найти применение в электротехнической промышленности. Способ включает сплавление металлического серебра, олова и висмута в инертной атмосфере при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002579846
Дата охранного документа: 10.04.2016
10.04.2016
№216.015.2d16

Кормоприготовитель

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к устройствам для приготовления комбикормов. Кормоприготовитель содержит корпус в виде стоек на опорной плите, цилиндрическую рабочую камеру с торцевыми крышками, в которой расположены ведущий и ведомый элементы с измельчающими зубьями....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002579773
Дата охранного документа: 10.04.2016
10.04.2016
№216.015.30da

Устройство для бурения скважин

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для бурения взрывных скважин на карьерах и шахтах, а также для проходки технологических скважин, в том числе при бурении сложноструктурных пород. Устройство для бурения скважин содержит корпус, вращательно-подающий механизм...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002580118
Дата охранного документа: 10.04.2016
20.04.2016
№216.015.367a

Способ вентиляции глубоких карьеров

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при искусственном проветривании застойных зон глубоких карьеров. Техническим результатом предлагаемого решения является повышение эффективности регулирования вентиляционных потоков и их распределения между застойными...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002581644
Дата охранного документа: 20.04.2016
20.04.2016
№216.015.3692

Способ возведения свайного фундамента

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при строительстве зданий и сооружений на свайных ростверках. Способ возведения свайного фундамента включает устройство ростверка на подготовленном грунтовом основании, поэтапное задавливание свай домкратами по мере возведения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002581853
Дата охранного документа: 20.04.2016
20.04.2016
№216.015.36ef

Способ определения температуры застывания нефтепродуктов и устройство для его осуществления

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для определения температуры застывания нефти и нефтепродуктов. Согласно заявленному решению изменение температуры испытуемого нефтепродукта, помещенного в цилиндрический стакан, выполненный с возможностью...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002581383
Дата охранного документа: 20.04.2016
20.04.2016
№216.015.36f6

Устройство для уплотнения снега

Изобретение относится к машине для уплотнения снега при строительстве снеголедовых дорог и грунтовых аэродромов в зимнее время. Устройство для уплотнения снега включает рабочий орган, агрегатированный с тягачом, и вибровозбудитель колебаний. Рабочий орган выполнен в виде уплотняющей плиты (1) с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002581667
Дата охранного документа: 20.04.2016
Показаны записи 1-3 из 3.
20.03.2013
№216.012.2fc4

Способ получения полимерного нанокомпозиционного материала

Изобретение относится к плазменной технологии, а именно к способу плазменной обработки дисперсного материала. Может использоваться для получения покрытых полимерных порошковых нанокомпозиционных материалов. Полимерный порошок помещают в разрядную камеру с электродной системой, которую затем...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477763
Дата охранного документа: 20.03.2013
10.07.2013
№216.012.538b

Устройство для нанесения покрытий на порошки

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к устройству для нанесения покрытий на порошки. Может применяться в металлургии при производстве композиционных материалов, содержащих мелкодисперсные и нанопорошки. Устройство содержит вакуумную камеру с системой откачки,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002486990
Дата охранного документа: 10.07.2013
25.08.2017
№217.015.a920

Способ получения порошка квазикристаллического сплава al-cu-fe

Изобретение относится к получению порошка квазикристаллического сплава Al-Cu-Fe. Порошки металлов шихтуют в соотношении, соответствующем области существования квазикристаллической фазы сплава системы Al-Cu-Fe. Ведут одновременное плавление шихты в тигле с одновременным диспергированием...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002611253
Дата охранного документа: 21.02.2017
+ добавить свой РИД