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Title:
PROCESS FOR PRODUCING ABRASIVE BODIES FOR ELECTRIC COLLECTORS OR THE LIKE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1994/008771
Kind Code:
A1
Abstract:
In molding a carbon abrasive body for electric collectors or the like from a powder composition (7) containing graphite and resin bonding agents in a compression mold (1) with at least one molding plug (3), a thin layer of resin-free parting agent is applied between the powder composition and the molding plug to prevent the resin from adhering to the molding plug under the frictional heat of compression. Preferred parting agent is powdered copper, which also improves the contact resistance when the connection cables are imbedded in the powdered molding composition.

Inventors:
H�ll
Johann, Grabner
Herbert
Application Number:
PCT/EP1993/002803
Publication Date:
April 28, 1994
Filing Date:
October 12, 1993
Export Citation:
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Assignee:
HOFFMAN & CO
H�ll, Johann Grabner Herbert
International Classes:
B24D3/28; B29C33/60; B29C43/02; B29C43/36; B29C70/88; H01R39/20; H01R39/26; H01R39/36; H01R43/00; H01R43/12; B29K61/04; B29K103/04; B29K103/08; B29L31/00; B29L31/36; (IPC1-7): B29C33/60; B24D3/28; H01R39/26; H01R43/00
Foreign References:
US3510710A1970-05-05
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 13, no. 142 (E - 739)<3490> 7 April 1989 (1989-04-07)
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 16, no. 285 (E - 1222)<5328> 24 June 1992 (1992-06-24)
JAPANESE PATENTS GAZETTE Section Ch Week 8630, 3 September 1986 Derwent World Patents Index; Class L, Page 12, AN 86-192435/30
See also references of EP 0664739A1
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Claims:
P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Verfahren zum Herstellen von Schleifkörpern für elek¬ trische Kollektoren, Kontaktbürsten, Stromabnehmer od.dgl., bei dem eine Pulvermasse (7) , die mindestens Graphit und ein Kunstharzbindemittel enthält, in einer Preßform (1) mit mindestens einem Preßstempel (3) zu einem Formkörper ge¬ preßt und der Formkörper anschließend bei einer Sintertem¬ peratur, bei der das Bindemittel erweicht und die Pulver¬ masse bindet, wärmebehandelt wird, dadurch g e k e n n ¬ z e i c h n e t , daß eine Schicht eines kunstharzfreien Trennmittels (9) zwischen der Pulvermasse und dem Pre߬ stempel (3, 5) angeordnet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch g e k e n n ¬ z e i c h n e t , daß das Trennmittel (9) ein Pulver aus einem sich bei der Sintertemperatur nicht verändernden Ma¬ terial ist.
3. Verfahren nach Anspruch 2 , dadurch g e k e n n ¬ z e i c h n e t, daß das Trennmittel ein elektrisch leit¬ fähiges Material ist.
4. Verfahren nach Anspruch 3 , dadurch g e k e n n ¬ z e i c h n e t , daß das Trennmittel pulverförmiges Kupfer oder Graphit oder eine Mischung aus beiden ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 , dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß nach dem Aufbringen der Trennmittelschicht (9) ein elektrisches Anschlußkabel (11) durch die Trennmittelschicht (9) hindurch in die Pulver¬ masse (7) eingeführt und mit dieser verpreßt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch g e k e n n ¬ z e i c h n e t , daß das Trennmittel eine folienförmiges Material ist.
7. Verfahren nach Anspruch 6 , dadurch g e k e n n ¬ z e i c h n e t , daß das Trennmittel Papier ist.
Description:
Titel : Verfahren zum Herstellen von Schleifkörpern für elektrische Kollektoren od.dgl.

B e s c h r e i b u n g

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Schleifkörpern für elektrische Kollektoren, Kontaktbürsten, Stromabnehmer od.dgl., bei dem eine Pulvermasse, die minde¬ stens Graphit und ein Kunstharzbindemittel enthält, in einer Preßform mit mindestens einem Preßstempel zu einem Formkörper gepreßt wird und der Formkörper anschließend bei einer Sintertemperatur, bei der das Bindemittel erweicht und die Pulvermasse bindet, wärmebehandelt wird.

Bei der praktischen Durchführung eines solchen Verfahrens wurde gefunden, daß die verwendeten Preßstempel sehr rasch verschmutzen und in kurzen Zeitabständen gereinigt und von Rückständen befreit werden müssen. Der Grund hierfür liegt darin, daß beim Pressen Reibungswärme zwischen dem Pre߬ stempel und den von ihm beaufschlagten Pulverkörnern er¬ zeugt wird, die das Kunstharzbindemittel im Bereich des Preßstempels zum Schmelzen bringt, so daß das Bindemittel an der Stempeloberfläche festklebt und auch andere Bestand¬ teile der Pulvermasse zum Festhaften bringt. Ein solcher¬ maßen mit Rückständen behafteter Preßstempel erzeugt bei den nachfolgenden Preßvorgängen keine saubere Oberfläche des zu pressenden Formkörpers mehr und muß deshalb in rela¬ tiv kurzen Abständen gereinigt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der genannten Art so zu verbessern, daß die Reinigungsinter-

valle der verwendeten Preßwerkzeuge wesentlich verlängert werden können und trotzdem Schleifkörper mit verbesserter Oberflächengualität erzeugt werden können.

Erfindungsgemäß ist ein Verfahren der angegebenen Art da¬ durch gekennzeichnet, daß eine Schicht eines kunstharz- freien Trennmittels zwischen der Pulvermischung und dem Preßstempel angeordnet wird. Es wurde gefunden, daß bei ge¬ eigneter Wahl des Trennmittels das Anhaften von Rückständen an dem Preßstempel praktisch völlig vermieden werden kann, so daß auf das bisher übliche häufige Reinigen des Pre߬ stempels weitgehend verzichtet werden kann.

Ganz besonders vorteilhaft ist die Verwendung eines pulver- förmigen Trennmittels, da das Einbringen des Trennmittels in die Preßform dann keine zusätzlich apparative Ausgestal¬ tung der Preßvorrichtung erfordert, sondern mit den ohnehin für das Einbringen der zu pressenden Pulvermasse vorhan¬ denen Einrichtungen durchgeführt werden kann. Das in Pul¬ verform eingebrachte Trennmittel verbindet sich beim Pres¬ sen mit der Pulvermasse und bildet einen dünnen Überzug an der Oberfläche des durch Pressen hergestellten Formkörpers.

Vorzugsweise wird als Trennmittel ein Pulver aus einem elektrisch leitfähigen Material verwendet. So kommt bei¬ spielsweise reines Graphit als Trennmittel in Frage. Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn als Trennmittel ein Ma¬ terial mit sehr hoher elektrischer Leitfähigkeit, wie z.B. Kupfer, verwendet wird. Wenn eine Trennmittelschicht als Kupferpulver aufgebracht wird, bevor ein elektrisches An¬ schlußkabel durch die Trennschicht hindurch in die Pulver¬ masse eingeführt und dann mit dieser verpreßt wird, so wird als zusätzlicher vorteilhafter Effekt eine deutliche Ver¬ ringerung des Kontaktwiderstandes zwischen dem Schleifkör¬ per und dem darin eingepreßten Anschlußleiter erzielt.

In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung kann als Trennmittel auch ein folienförmiges Material verwendet v/er¬ den. Dieses kann entweder nach dem Preßvorgang von dem ge¬ preßten Formkörper entfernt werden, bevor dieser wärmebe¬ handelt wird, oder es kann an dem Formkörper verbleiben und zusammen mit diesem der Wärmebehandlung ausgesetzt werden. In letzterem Fall muß dafür gesorgt werden, daß das Trenn¬ material keine Bestandteile enthält, die bei der Wärmebe¬ handlung freigesetzt werden und in den gepreßten Formkörper eindringen und z.B. dessen Porosität verändern. Denkbar wäre es z.B., als Trennmittel Papier zu verwenden, welches bei der anschließenden Wärmebehandlung im wesentlichen rückstandsfrei verbrennt.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird anhand der Zeich¬ nung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch einen Schnitt durch eine Pre߬ form während der Herstellung des Schleifkörpers nach dem erfindungsgemäßen Verfahren.

Fig. 2 zeigt schematisch den gemäß Fig. 1 hergestellten fertigen Schleifkδrper.

Gemäß Fig. 1 besteht die Preßvorrichtung aus einer Matrize 1 und einem oberen und unteren Preßstempel 3, 5. Bei Be¬ trieb der Vorrichtung wird in der Matrize 1 zwischen den Preßstempeln 3, 5 eine Pulvermasse 7 eingefüllt und durch Beaufschlagung der Preßstempel 3, 5 mit einer Preßkraft zu einem Formkörper verpreßt. Das Grundmaterial der Pulver¬ masse 7 ist Graphit, das mit einem pulverförmigen Kunst¬ harz, z.B. Phenolharz, als Bindemittel vermischt ist. Zur Verbesserung der Leitfähigkeit des Schleifkörpers kann die Pulvermasse zusätzlich pulverförmiges Kupfer enthalten. Eine typische Zusammensetzung der Pulvermasse 7 umfaßt z.B. 42% Kupfer, 14% Phenolharz, Rest Graphit.

Vor dem Einfüllen der zu pressenden Pulvermasse 7 wird auf die Oberfläche des untere Preßstempels 7 eine dünne Schicht eines pulverförmigen Trennmittels 9 aufgebracht, und nach dem Einfüllen der Pulvermasse 7 wird auf deren Oberfläche ebenfalls eine dünne Schicht 9 des Trennmittels aufgebracht, bevor der obere Preßstempel 3 aufgesetzt wird. Vorzugsweise besteht das Trennmittel 9 aus pulverförmigen Kupfer. Das Trennmittel 9 verhindert, daß beim Pressen durch die Reibungshitze erweichte Anteile des Kunstharzbin¬ demittels der Pulvermasse 7 an den Preßstempeln 3, 5 fest¬ kleben.

Vorzugsweise ist der obere Preßstempel 7 so ausgestaltet, daß mit dem Aufsetzen des Preßstempels 3 auf die Pulver¬ masse 7 gleichzeitig das Ende eines Anschlußkabels 11 in die Pulvermasse 7 eingeführt und dann mit dieser verpreßt wird. Beim Einführen des Anschlußkabels 11 in die Pulver¬ masse 7 muß dieses die Trennmittelschicht 9 durchdringen, wobei Teile des Trennmittels mitgenommen werden und sich auch um das Ende des Anschlußkabels 11 herum eine dünne Trennmittelschicht bildet.

Nach dem Pressen wird der Formkörper aus der Preßform her¬ ausgenommen und einer Wärmebehandlung unterzogen, durch die das Kunstharzbindemittel in der gepreßten Pulvermasse 7 er¬ weicht wird und in einer Art Sinterprozeß eine Verklebung und Verfestigung der gepreßten Pulvermasse zum fertigen Schleifkörper bewirkt. Die Temperaturen für diesen Kunst¬ harz-Sinterungsprozeß liegen üblicherweise im Bereich von 400-800°C.

Fig. 2 zeigt den fertigen Schleifkörper 13, der an seiner oberen und unteren Fläche je eine aus der Trennmittel¬ schicht 9 von Fig. 1 entstandene, sehr dünne (z.B. wenige 1/100 mm) Schicht 15 aus reinem Kupfer aufweist, während die senkrechten Seitenflächen direkt von dem aus Graphit und Kupfer gemischten Pulvermaterial 7 gebildet sind. Der

in den Schleifkörper 13 eingepreßte Endteil des Anschlußka¬ bels 11 ist, wie erwähnt, ebenfalls mit einer dünnen Schicht des Trennmittels umgeben, die den Grenzflä¬ chenkontakt zwischen dem Anschlußkabel 11 und dem Schleif- körper 13 verbessert. Es wurde überraschenderweise gefun¬ den, daß selbst dann, wenn das Anschlußkabel 11 aus reinem Kupfer besteht, durch das zusätzliche Vorhandensein des als Trennmittel dienenden Kupferpulvers beim Verpressen der Kontaktwiderstand zwischen dem Anschlußkabel 11 und dem Schleifkörper 13 mehr als halbiert werden kann.

Während bei der vorstehenden bevorzugten Ausführungsform Kupferpulver als Trennmittel verwendet wird, können wie oben erwähnt auch zahlreiche andere Materialien, pulverför- mig oder auch folienförmig, als Trennmittel dienen. Zu for¬ dern ist, daß das Trennmittel frei von Kunstharz oder ande¬ ren Bestandteilen ist, die beim Pressen, insbesondere auf¬ grund Reibungswärme, am Preßstempel anhaften können, und daß es andererseits keine Bestandteile enthält, die beim Pressen und insbesondere bei der anschließenden Wärmebe¬ handlung die Eigenschaften des Schleifkörpers, wie z.B. Leitfähigkeit, Porosität usw., nachteilig beeinflussen. Alle am fertigen Produkt verbleibenden Anteile des Trenn¬ mittels dürfen dessen Betriebseigenschaften nicht beein¬ trächtigen, d.h. zu dem Grundmaterial des Schleifkörpers nicht "artfremd" sein.