автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.01, диссертация на тему:Процессы взаимодействия токосьемных элементов электроподвижного состава и контактного провода, материалы и прогрессивные технологии их изготовления

РГб он

11 но я т

МПС РОССИИ

на правах пукоттсп

Боронт Валентин Янович

ПРОЦЕССУ ША1ШДЕЙСТВШ ТОКОСЪЁМ ЭЛЕМЕНТОВ ЭПЭТРОПОДВЯШОГС СОСТАН\ И КОНТАКТНОГО ПРОВОДА , МАТЕРИАЛЫ И ПРОГРЕССИВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 1« ИЗГОТОВЛЕНИЯ

Специальность 05.02.01 Маторизлоподемиэ в машиностроении" Специальность 05.02.04 Трошю н кзнос в гадинах"

АВТОРЕФЕРАТ

диссертация на соискание ученой степени доктора тахкачоских наук

Москва - 1996 г.

Рзботз выполк-нз г» Всероссийском научно-испледоаатгльсксм инсл-туте железнодорожного транспорта (БНИ'.1ЖТ)

! ■ ' . Официальные оппоненты:

доктор технических наух, профессор Белый Дчгмар Иезнсзич, президент СП "Кабине Консалтинг".,

доктор технических наук, профессор Матаоезсвдй Расткслаа ?Литрофзнович, институт Мзшшсаедения АК РО. доктор технических наук, профессор Мнхееэ Б'.жор Пэтр'яич, каф.Энергоснабжения ОМГПС.

Ведущая организация: Всероссийски^ нгучно-иссяедоазтельас.:« институт кабельной промышленности.

Автореферат разослан' / * . ^_".955г.

Ззщ'.па состоится . . Д/_199 г.

е О часоа кз заседании диссертационного соеота Д. 114.С1.04 при Всероссийское научно-исследовательском институте жглезкедережнзго транспорта (123351. г.Мосгаа, 3-я Мытищинская ул., д.10).

С диссертацией ознакомиться з библиотеке инстутутз.

Отзыс-ч на ззтореферат в 2-х экземпляра*, заверение печатью, просим направлять по адресу совета.

Ученым секретарь

диссератционногс соьбта, Г/Р

кандидат технических на /к

ОЫЦАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Л»теу.»льность эзботы . 8 кзстоящео время 38 тыс. км железных дорог, т.о. почти 50% всей железнодорожной сети России^лектргфицирозаны, в ближайшей порслектгэе намечено дальнейшее развитие электротяги. На долю злепрофицг.рс ванных железных дорог приходится до 75% грузопотоков. 8 связи с этим повышение надежности и увеличение ресурса работы токосъемного узла, предназначенного для передачи электроэнергии на эпектроподвижной соспв, зстает в ряд наиОог.ее важных проблем железнодорожного транспорта.

Использование конгактных прсоодов (КП) и токосъемкых .гтэментов (ТЭ) для полозов токоприемников злектроподвижного состлза (ЭПС) из одного материала ■ неди - приводило к повышенному износу контактной лары. Увеличение веса поездов, мощности ЭПС и схорости движения ужесточило условия работы скользящего контакта и г.ризепо к повыше « нону выходу ого из строя По данным статистики МПС из 600 случйеа позре^дения КП, ёжегодно наблюдаемых на транспорте, полсвина связана с низкой сопротивляемостью модного провода термическим создейств'/ям.

Ежегодно по износу приходилось дементуроззть более 20,00 т контзхтных провэдоз, что приводило к потерям дефицитней меди и сниж .".ию пропускной способности ;кэлазнодорожяого транспорта.

Проблема с износом КП была решена нз коктсетной сото пгребенного тока при использсззнии а кгчестее ТЭ угольных зставок. Для дорог постоянного тока, где приходится сник-то» большие токи, появилась необходимость создания контактных проводов и токосьемных элементов с более высокими свойствами, удовлетворяющих современным услоекяи эксплуатации. Проблема лозыиения прочности, износостойкости и термостойкости КП, а также увеличения прочности, износосго" -ости и нафузочной способности ТЭ имеет народнохозяйственное значения и является актуальной.

1!«=ль рабошм. Повышение надежности и эффективности --¡«¡съемного сопряжения, создание научных основ разработки состгзоа и структуры материалов для КП и ТЭ. а таскэ прогрессивных технологий их изгетозления.

В работе ставились задачи: - определенна оптимальных составов матер .'алоэ низколегированных, Срокзоеых и биметаллических КП, состав з материалов ТЭ к-г, каркасного, так и >*зтри"чого ткг.з из металлической и углеродной основах, в

moho- и биметаллическом исполнении. (Ъормирование структур композиционных материалов, изучение влияния структуры материалоо КП и ТЭ на их свойства;

- установление механизмов износа токе съемного узла, выявление условий устойчиоости работы сильното <ного скользящего контакта (ССК) на основе принципов сиг.аргети"и, взаимодействия отдельных подсистем трибосистемы, возможности создания нормальных услозий для взаимодействия этой пары трения,

- изучение влияния воздействия электрического тока на триботехнические характеристики, изменение структуры и субструктуры материалов контаета;

- разработка технологических процессов изготовления КП и ТЭ с улучшенным/, эксплуатационными характеристиками.

Научна я новизна. Показано, что нормальная и стабильная работа ССК с повышенной надежностью и долговечностью достигается благодаря комплексному подходу к этой проблеме за счет изменения химического состава и структуры КП, создания композиционных самосмазывающихся материалов ТЭ с высокими электроконтактными характеристиками, обеспечения благоприятных условий •наработки вторичных структур с пониженным содержанием меди.

Разработаны основы и установлены принципы создания материалов для скользящих контактов с необходимыми свойствами за счет снижения энергии дефектов упаковки меди, создания малых областей твердых растворов с изменяющейся растворимостью при перепаде температуры, достижения малого интеррала кристаллизации сппазоа. Благодаря этому обеспечивается сочетание высоких электромеханических, контактных, антифрикционных и технологических свойств материалов.

Установлены зависимости структурных изменений меди от текчологических режимов непрерывного литья и прокатки и впервые определено их влияние на характерг-тики КП.

Предложены теоретические принципы построения композиционных материал те гпя ТЭ каркасного типа на основе тугоппавкого металла, содержащего легкоплавкую и пластичную структурную составляющую, и матричного типа на основа высокоэлектро- и теплопроводного металла с включениями компактированной твердой смазки.

Вылслэна роль структурно-свободной меди в составе материала ТЭ и олова в твердой смаз!-:; в изменении прсчности композита на основе железа.

Устаноолона связь субструктуро! материала КП в припо;: -зхностных слоях с механизмами его износа. Показано, что для металлических ТЭ определяющих)

роль з механизме износа играет схватывание , а при изготовлении их из углеродного материала - электроэрозия.

Зыявленэ влияние лса ¿ойянип меди на измене, ие характера разрушения КП, распределение пластической деформации в КП а услоаилх растягивающих нагрузок и повышенных температур.

Впервые системагическ в ССК изучены вторичные структуры (ВС) (структура, химический и фазовый состав, электрические характеристики. механизмы их образования и разрушения).

С позиции термодинамики необратимых процессов установлены условия образования ЗС, определяющие устойчивую работу контактов с малыми мэноезми, Разработан о оригинальная методика исследования склоности уэтериалов к схватыванию в процессе скольжения на малых площадях контача. Выявлен механизм развития и роста единичных очагов схватывания, изучены их характеристики.

Определена ооль пластичной и Легкоплавкой составляющей материала ТЭ в их электроконтактных характеристиках за счет увеличения пя эн проводимости, установлено ' влияние- электрического тока на подъем температуры и антифрикционные характеристики контактов, изменение структуры и субсгруктуры 1.x материалов, состав ВС.

Выявлены механизмы образования лятен пргводимости о СС" для различных материалов ТЭ.

Преистзален механизм процессов, протекающих в углеродном материале в ■■лесте расположения опорной точки дуги во время формирования на ком кратера при электричеая-х разрядах.

Установлены особенности образования разлитых состояний мета;, .а в соединениях проводов с использованием энергии взрыва.

Изучены зависимости протяженности поверхностей стыков сварных Соединенил в состоянии оплавления, деформации и наклепа, их раэъедк-.ения ог величины удельной энергии взрыва заряда. Созданы научные основы технол^ .»чески* процессов нозых контактных материалов и констручий деталей ССК.

Практическая значимость и ънедэение резулыпето а работы. Научные обобщения по результатам исследований материалоа и де-элей токосьемного узлз позволили выявить природу повреждаемости контактов, наметить пути повышения надежности их работы и долговечности, разработать материалы деталей ССК и технологий их изготовления. Разработан, яз методики

испытаний и исследований материалов и контактов применяются на практике, некоторые из них стандартизированы.

На установке непрерывного питья и прокатки ПО "Средазкабель" г введена корректировка режимов технологически; процессов, позволившая получить медную катанку с еобходимыми свойствами, что послужило основанием промышленного выпуска только бесстыковых контактных про-сдов в объеме более десятка тыс. тонн в год В результа: з этого была осуществлена полная замена КП с паяными соединениями На новую продукцию разработаны технические условия, бесстыхозь.я медные КП взедены'в ГОСТ 2584-85 "Провода контактные из меди и ей сплавов".

Разработаны составы и технологии изготовления новых видов бессть.ксвых КП: низколегированных (Си-0,04-0,06% Sn, Си-0.04-0.06%Му) и бронзовых (Си-1,0-1.3°/oCd. Cu-0.24-0,34%Mg), упрочненных нагартсв.<ой, и бронзовых (Cu-Fe-P; Cu-Zr-Мз). упрочненных термгческой обработкой. Производстьо бронзовых (Cu-Fe-P) КП осуществлено с использованием непрерывного литья и прокатки, что позволило полностью заменить малопроизводительное слитковое литье и прокатку Эти провода превосходят медные по износостойкости и прочности.

Низколегированные бессть.коаые КП и бронзовые КП, упрочне.чные нзгартовкой, введены в ГОСТ 2584. Объем промышленного производства низколегированных КП составил 9 тыс. т в год, а бронзовых - 100 т .

Разрайота^чы составы и конструкции ТЭ полозов токоприемников из порошковых материалов с самосмазыоаю1цим1!.ся свойствами на железной , медной и углеродной основах как каркасного, так и матричного типа в моно- и биметаллическом исполнении. Совместно с ИПМ АН Украины разработаны технологии изготовления контактных пластин прокаткой порошков. Составлены Технические условия (ТУ), по которым выпускают до 240 тыс. штук ТЗ в год, что позволил обеспечить ЭПС десяти наиболее грузомзпряженных железных дорог постоянного тока.

При участии автора в работе, проводимой с отделением Сварки и Электрификации ВНИИЖТ, по использованию энергии взрыва для соединения проводов, были разработаны технологии соединения проводов контактной сети, что позволило исключить из эксплуатации около миллиона болтовых соединений, а , следопательно, и обслуживание их.

Результаты исследований ВС ислользоззны для обеспечение устойчивой работы ССК и увеличения срока его службы за счет создания условий, способуствующих их образованию.

Устз"с злен механизм об?аэогг.!:;я ВС при работе с различными ТЭ, который наруипется при использсзании ТЭ другого состава. В связи с этим рекомендуется для снижения износа кот -ктоэ произэодить замену одного вида ТЭ на яругой на всем ЗЛС единовременно.

Использование на транспорто результатов проз'-ценной исследовательской рчботы дало воз!, хеность повысить пропускную способность электрифицированных дорог, уменьшить расход дефицитной меди и получить скономический эффект в народной хозяйстве более 3 млн. руб. о год по ценам до 01.04 91 г.

Составы материалов и технологии изготовления деталей ССК обладают нсгязьой и защищены авторскими свидетельствами и патентами на изобретения.

Апосбации работы. Материалы диссертационной работы были доложены и обсуждены", на Всесоюзных научно-технических конференциях "Физико-химическая механика контактного ззаимодейотвия и фреттинг-коррозия" (Киев, 1973 г ). 'Стандартизация и унификация средств и методов испытаний на трение и износостойкость" (Москва, 1975 г.), "Нздеаадость технологяч^.ких комплексов в машиностроительном произаодстге" (Уфа, 197В г.), "Трибоника и антифрикционное материаловедение" (Новочеркасск, 1930 г.), 3-я конференция "В^юскссксростной наземный транспорт" (Новочеркасск, 1984 г.), "Трение и -изнашивание композиционных материалов" (Гомель, 1932 г.), "Износ в ма..инах и методы защиты от него" (Брянск. 1935 г.), 10-я конференция "Применение токсв высокой частоты -> электротермин" (Ленинград, 1986 г.), "Методы и средства диагностирования технических средств желеглсдсрожного транспорта" (Ом"к, 1939 г.), "Пути повышения качества и надежности сшльзящнх электрических контактов" (Симферополь, 1SS3 г), "Современные п зЗлемы трибог^гни" (Николаев, 1983 г.), на Трибологичесхом конгрессе (Езршзва, 1931 г.), :-.з ме.-адунзродной конференции " Трениз , износ и с'.'-ззс /ныг материалы" (Ташкент, 19S5 г.), "3 Мо:хдународной конференции "Композиты" (Москва, 199'j г.), на научных конференциях "Триботехника машиностроению" (Моста, 1931, 1037 и 1983 гг.,, на Республиканской научно-техничес:ой конференции "Композиционные спвченые материалы для у-лез трония. msukih и механизмов" (Клколзез, 1979 г.), на научно-техническом ссзсте Министерства путей сообщения (Мое. та, 1933,1ЬЭЗ гг.). Полностью диссертационная работа доложена на семинаре "ПроГ емы тргнеперткего игтериалсзеденияГ (8НИИЖГ 1995г.), i -. семинаре в металл/ргичеекгм отделе В^ИККП (1925 г.). на ct-уинзре НТС МЭЗ и НИИграфит (1325 г.), на семинара а гнег.ггуте Мзщинозздедая АН РФ (1S9S г.;, нэ научном

семинаре ИПМ АН. Украины (1995г.), на семинаре Омской государственной Академии путей сообщения (1S93 е.). на H ГС ГАО "Узкгбель" (151. г.).

По мат ^риалам диссертационной работы получено 6 медалей ВДНХ, из них две - золотые, а также премия лауреата Совета Министров СССР.

Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 1 книге и 86 статьях, получено 27 авторских свидетельств на изобретения.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из еоёдения, 12 глав, выводов и приложения. Она изложена на 60S страницах машинописного текста, содержит 283 рисунка и 51 таблица. Ч 97 наименования литературных источников и приложения на 118 страницах (акты, письма по внедрению и результатам испытаний, технико-зяжоМичесхие расчеты, утверэздённые МПС).

ochobhof. содержание работы

Вее^пние. В данной работе быг осуществлен комплексный подход к проблеме повышения работоспособности ССК, Так как КП й ТЭ представляют1 единую трибосистему. В связи i. этим были проведены широкие исследования повреждаемости контактов, определены условйя устойчивой работы токосъемного узла, оценены свойства материалов контактов, Определен их оптимальный состав и созданы новые технологии для деталей ССК.

Большой вклад в области изучения работы ССК был внесен Власовым И.И., Порцеланом A.A., Родзаевской ЮА., Сегал И.Я,, Кольцовым В.П., Зологиным В.А., Беляевым И.А., Михеевым В.П., Горошковым Ю.И., Купцовым Ю.Е., Гуковым А.И. в области электроэрозии и явлений в контактах внесен Хольмом Р., Золотых Б.М., Ус. зым В.В., Правовероеым Н.П., ДукСиным Ю.И., Щербой ЮН.. Хованским £> .Н., Смазновым П.П., Игнатьевой З.В.,по проблемам износа и явлений при трении Аинбиндером С.Б., Боуденом Ф.П., Буше H.A., Васильевым (О Н., Демкипым Н.Б, Дерягиным Б.М., Крагепьским И.В., Костецким Б.И., Матвеевским P.M., Семеновым А.П., Тейбором Д, Хреновым К.К., Хрущевым М.М.,Чичинадзе A.B. И Др.

Однако, повышение веса поездов, скорости движения, увеличение мощности ЬЛС привели к росту повреждаемости компонентов токосъемного узлз, à следовательно, появилась необходимость углубленного изучения этого явления с целью значительного у. учшения качества КП и ТЭ.

В данной работе была решена задача по выявлению процессов, происходящих в ССК, a Hj основании проведанных исследований определены направлен!« повышения надежности и долговечности работы ССК. Реализация выполкс.-лух разработок была осущес.'слена на практике.

В правой глава приведены результаты обебщония представлений процессов, происходящих на поверхчостях трения и электрических контактов. В работе рассматривались условия стабильной работы ССК с точки зрения положений синергетики. Структурная прислосабливаемость скользящих контактов, самоорганизация их взаимодейстрия определяет их малый износ В связи с зшм, отой проблеме уделялось основное внимание. Были рассмотрены все доступные методы и прииедеиы соотэетствующие мероприятия по достижению устойчивой работы ССК.

Представлены ре:угьтаты исследований повреждаемости КП и ТЭ в условиях эксплуатации а зависимости от материала ТЭ и величин снимаемых токов. Исследованы КП, взаимодействуют- з с ТЭ, изготовленными из меди, углеродных материалов и порошковых материалов на металлической основе Изменения сосгс,р.<ия поверхностей трения определялись металлографическим и рентгеноструктурным анализом. Установлено, что снижение прочности КП, изменение ого груктуры и субструкт/ры обусловлены из только экстремальными условиями эксплуатации, но и материалом, из которых изготовлены КП и ТЭ. Показано, что угольные ТЭ вызывают рекристаллизацию поверхностн ых слсев КП на глубину более 1 мм, л достижение состояния возврата о слое до 2,5 мм В результате взрызной электрозрозии на КП обр ззугатся каверны, его пеаерхностные слои оплавляются.

Использование металлических ТЭ с внешней смазк;й и самосмазывающихся приводит к нагартовке поверхностных слоев КП з глубину 40-50 мкм. Образование задиров при металлических ТЭ в отсутствии внешней смазки вызызает увеличена толщины нагэртозгнных слоев КП.

В результате проведенных исследований установлены глехгниэмы износа для различных материалов ТЭ и сделан выеод о несовместимости использования ТЭ из меди и углеродных материалов из-за интенсивного задирообр?-ссания одноименных металла при разупрочнении и необходимости замены медных ТЭ на композиционные самосмазывггащиеся.

Исследование свойств медных КП. работазших з паре с медными ТЭ, выявило снижение прочности КП от одновременного е зд'йстсия электрического тока и растягивающих напряжений в подвеске.

Установленные виды позоеждземости тохосьемного узла и анализ их происхождения дали возможность состаги ъ классификацию повреждений КП, определили направление раС .г по повышению долгооечности КП и ТЭ поззолили выработать требования к материалам для чих.

Втора;; глаза 'посвящена разработка и рписаглэ методу« испы.аний и исследований, прозедониы;: в работе.

При разработке и выборе соответствующих методик уч- тыззлись особеня ости эксплуатации ССК.

Были проведены исследоьзнип по регламентами условий испытаний, чтобы воспроизвести тепловые воздействия, механизм» износов. погребения поверхностей трения образцов пк КП, так и ТЭ, с процессе эксплуатации установлены длительность проведения испытсиий, величины токов, скорости скольжения и нагрузки, позволяющие получить значимые и стабильные результаты и^ытаний.

Разработана методика оценки' горячеломкости сплззоз в процесса кристаллизации (а. с. Ks 1241083).

Для оценки способности материалов схватываться при скольжении было CKOHCTpynpobdHO и изготовлено специальное устройство (а. с. № 2383-;$) . С помощью него обеспечивалась локализация поверхностей контакта оЕ.^зцоз. что позволило получить информацию о поведении единичных "мостиков" О'ззтызания (энергию образования "мостика", характеристики уросня пластичности и угрочьения его). Была разработана и стсндарти^ирооана методика испытания на данном устройстве (MP 29-81).

Отработаны методики испытаний на дугостойкость и эг.ектрозрозионную стойкость нз специальных установках, на которых возможно было использовать натурные образцы КП и ТЭ. В результате были выбраны критерии оценки дугостойкости и эрозионной стойкости.

Для определения электрохон~актных характеристик различных материалов, влияния их на перегрев КП использовался стенд МИИТа для испытаний клтурлых детале.Ч токосъемного узла. Совместно с Рачеком JT.H. отработана методика, поззэлг|1с чая определить распределение тепла по сечению КП и установить механизм образо.~ак:я пятен проводимости.

На другом стенде дли натурных испытаний КП проводилось определение сопротивляемости разупрочнению при нагреве транзитным током в псдсеске при растягивающих напряжениях ниже предела текучести, отработка метсдичи испытаний на нем осуществлялась совместно с Порцеланом A.A.

Был рззработан ряд методик для оценки износостойкости и разупрочнения КП при нагрев з.

Для выявления структурных изменений в матер« .'.чах токосъемного узла широко использовались методы металлографического, рентгенсструктурного, рзнтгенофазооого анализа, электронной микроскопии, С »спектроскопии. Для

иссладозания размеров и распределения ;пор в порошковых материалах использована »..етодиха обсорбционко-ыккрорентгенофзфического анализа с привлечением статистмчеосой обработки размера пор.

В постней глава представлены исследования процесса непрерывного л:пъя и прокати! (НЛП) медной катанки, медных бесстыковых КП Работа проводилась созместно с сотрудниками завода "Ташкекткабель". Проведена корректировка технологических режимов и отрзботкз параметров изготовления с целью устранения паяных соединений на )СП длиной 1400-1600 м

В работе изучано влияние параметров процесса непрерывного литья на структуру и образование горячих трещин в петой ззготоЕхг. которые являются основной причина! ев логревдгемоста Экспериментально лохээг.чо, что горячсломхостъ питой заготовки зависит от содержания в меди кислорода и от плотности литой меди, которая определяется содержанием в ней водорода .

Для получения наиболее плотной отлиекн меди создавались условия окисления мед" з процесса плавления до содержания в ней 0,04-0,06% О^ . Далее з промежуточной емкости (миксере) расплав раскислялся под нефтяным коксом до содержания кислорода 0,011-0,02%. В этих условиях достигается высокая плотнссть питой зяготсекм, исключается образование легкоплавкой эвтектики Си-СигО по границам герен, что обеспечивает снижение горяче..емкости меди при кристаллизации. Достижения» оптимального баланса 02 и Н3 и, повышению плотности меди способстзоэапо тгюке введение процесса предварительного нэгревз ыедньас кзтодоэ (400-500 °С). Это приводило и к повышению производительности печи на 20-30%.

Исследсэ н процесс непрерыгной прокатки литой заготовки меди Установлено, что для устранения горяч!« треп,».*,» в 1. ,рзой клети непрерывного стана степень обхзтия детмя быть увЕг.ячина на 30%, для чего ссчекиа литой

заготовки усепиченз с 1Е50 до 2400>14Проведены исследования сг'.-уктуры, субструкту^ы, плогкгтп» и игхзиумгэтос свойств раокзта посла каждой клети непрерывного стана. Устгнсглсно, что при высокой скорости прокатки на установке НЛП при температуре сь£иэ тюггёрзтуры рекристаллизация медь происходит периодичгсхая пзрС1фисггял;!2Ецкя мгтгляа, что приз .дит к уменьшению размера зерна. По ергзненяя с процессом сътгпсЗ грекпти при НЛП размер зерен металла кэтемги уменьшается з 2,5-3 раза.

Сгейсгеа итапз1, гягучодаой с устг: гзти НЛП, улучшается по сравнению со сгсйстсс'.'и егатуаюй г^кгтд!. ?.':^рстп:ср-,ссгь пссышзгтся нэ 200 Г.'.Пз за счет нгггргегш при герячей прсяпэ в рзгуяьтзтэ дгфср?ггции на последних

проходах при температуре ккжа температуры . рекристаллизации меди. Установлено, что равномерность и степень наклепа по сечению iw танки зависят от интенсивности охлаждения при горячей прокатке. В результате исследования субструктуры металла катанки НЛП установлено, что упрочнение металла происходит в основном нэ за счет напряжений (I рода, а за счет измельчения размеров блоков мозаики, фрагментации структуры. Нагартозанное состояние катанки, полученной с установки НЛП. предопределило наличие у нее аксиальной текстуры с преимущестэенной ориентацией кристаллической решетки большинства зерен в направлении [III], совпадающем с ее осью.

Проведенные исследования позволили установить оптимальные технологические режимы НЛП (скорость вращеНиг роторного кристаллизатора 1,5-1,7 об/мин, температура охлаждающей эмульсии и ее. давление в клетях стана соответственно 25-35 °С, 0,3-0,4 или 45-55 °С и 1,3-1,5 эт.). обеспечивающие необходимое '-зчество катанки (о в= 230-2<г УПа, 8= 30-40%).

Установлено проявление саойстз наследственности катанки на характеристики КП. Зкслериме! ально показано, что КП из катанки, нзготовленей НЛП, имеют более высокие прочностные характеристики по срааненик> с КП из катанки слитковой г.рохатки (в 1,5 раза меньше размер jcp-ia, выше лихротвердость, прочность на разрыз, перегиб. скручивание, более выраженная текстура).

Исследуя влияние степени охла;едекия раската при изготовлении катанки НЛП, установили, что существует оптимальный режим охлаждения, при котором достигаются наиболее высохие прочностные характеристики КП. Выявлена возможность за счет интенсивности охлаждения снизить дкаметр катанки без потерь прочности КП.

На основе проведенных исследований отработаны технологические режимы непрерывного литья и прокатки, что послужило основанием для промышленного производства бесстыковых КП и оснащени.. ими электрифицированных >.: д.

Глава 4 посвящена исследованию гсчротизляемости разупрочнению при нагреве медного КП из катанки НЛП, поиску составов медных сплавов, влияют/.-на это свойство КП; и разработке технологии изготовления низколегированных бесстыковых КП.

На основа результатов металлографического * рентгеновского анализа показано, что КП из катанки НЛП более подвержены разупрочнению, чем КП из катанки слитковой прокатки. Явление разупрочнения у медчых КП из катанки НЛП обнаруживалось з контактной подвеске при нагреве током до 100 "С и воздействии растягивающих напряжений н'/,;,;а предела текучести, а у проводов из катанки

сштхозой прокатки - при 120 °С. Процесс рекристаллизации стимулируется более высокой нзгартозкой катанки НЛП и использованием для се изготовления более чистой меди. Низкие рабочие температуры' и мзпая износостойкость медных контзетиых проводов послужили основанием для разработки низколегированных проводов

Затормозить процесс разупрочнения мо:хно легированием меди ко».'.понс(ггами. оказывающими малое влияние на электропроводность меди и значительно повышающими ее температуру рекристаллизации.

Методами планирования эксперимента были установлены а качества леглрующих элементов Mg. Sn, Cr. Zr.

Экспериментально. определено w слияние на температуру рекристаллизации и сопротивляемость разупрочнению при нагреве меди в зависимости от степени деформации. Содержание даже сотых допей процента этих элементов "еззьнгет положительное еоздейсгвие при длительном нагреве (500-2000 ч) пр;< температурах 150,250 и 350 °С. Особенно эффективно влияет на процесс торможения рекристаллизации Zr, меньшее влчяние оказывают Mg, Cd, Ag, Sn.

Разработана совместно с заводом "Ташкекткабель" техн.логия изготовления низколегированных бесстыховых КП прогр ;ссиеным методом НПП с цглыо получения КП более высокого xavecroa, чем традиционным методом отлиз.ти отдельных заготовок под прокатку (а.с. № 508330, патент № 1С26470). Применение но дефицитного Mg а качестве легирующей присадки для НЛП а копичР.стЕв 0,03-0,С57а показало, что интенсивное воздействие его на свойства провода сэязаь. с затрудненной диффузией мал««! при нсравновес^ной гр/.стаплнзгции меди. 8 связи с этим, образовалась ячеестая структура с границами, обогащенными ?.<з, «гторая обеслечизает кристаллам меди высокую прочность.

Из зех изученных легорующих гг.зм&гтез наиболее технологичной пряегдкой к иеди язляэтея Sn э количестве 0.05%. Для уменьшения окисляемости Sn расплав меди предварительно раскислялся фосфором. В соответствии с термодинамической оценкой расноззсных количеств Г' и Ог в медь вводилось 0,005% Р. 3 зтеи случзе. содержание Ог.е рзсплаэо но празышзет 0,03% и согласно диаграмме состояния системы Cu-Sn-O переичные кристе/шы SnOj в млдхей меди не образуется и литейная си-тома установки НЛП ке засорг-тгся шлагом.

Тройная у/.?. есстогч!«» Cu-Sn-O хгрзгтерязуетсл кззя-бютгрныи

рг.зрэзоч Cu-SnO; с зутакмч^оыгл п.тегрещех/гм при тгмпорзтуре 1CS0 сС.

Незначительное отличив о температура гпавлекия моди (10S3 °С) и гзтектуш: Си-SnO¡ (IOSO °С) определяет малый температурный «.чгсрзал кристаллизации, что снижает вероятность образования горячих трсгцин при формировав г-итой заготовки в роторном кристаллизатора. Бьш предпткаи и екедрен способ введения легирующие присадок при нелрзрызиол! литье (патент (й 1335470).

Проведена сценка свойств низкопетраагитсг КП. Совместно с Парцзланом А .А, похгзамз, » о па сопратиоляеу.ости разупрочнению низколегированные КП значительно превосходят медные. Авторам было показано, что стойкость к нагреву низкопегироггиных КЛ по величина длительней высокотемпературной твердости увеличивается с f<tg в 7 раз. с Sn - в 2,5 раза, с Si - в 1,3 раза

Если у медных КП признаки рекристаллизации наблюдаются при 100-120 сС через 25 суток, то у низколегированных они на обнаруживаются даже после двух лет нафева. i ip.i натурных испытаниях с тепловым ооздойстекеи токз (100-170 °С) и растягивающими напряжениями ида» предела текучести (100-150 МПа) такке была подтверждена высокая стойкость низколегированных КП к кагрезу.

Организованно промышленное производство та;з-л КП с объемом выпуска 9 тыс. т в год с введением в ГОСТ 2Е34-85. №нс;олотняк гксллуатацип (с 1973 г.) низколегированных КП на дезягти жзлезных дорогах показала, что их применение позволяет снизить износ КП иа 25-40%.

Пптап глава содержит анализ работ и сбсбщ.'ние исследований, посвященных конструкциям и материалам КП и ТЭ. Выяеле.-ta тенденция замены медных КП на бронзовые с целью снижения юс износа, уменьшения повреждзэмостм от термических и механических воздействий.

Выбор лагиругэщих злиментса для меди определялся 8 соответствии с требованиями, установлекныул в работа к материалу кситаетного провода. Учитызаг сь повышение элеетромеханических свойств, слияние легирующих элементов на процесс фрагмзнтации структуры металла в приповерхностных тоях трения, так как степень прохогедения ее предопределяет интенсивность износа.

При рассмотрении различных систем медных сплазоо было уделено внимание сравнительно недаэно появившимся сплавам Cu-Fe-P.

Анализ материалов, применяемых для изготоалекия ТЭ, показал преимущество использования самосмазыаающихся композиционных материалов на металлической и углеродной основах. В связи с этим в работе рассмотрены композиционные материалы на железной и медной основа различного состава, в том числс, с несколькими видам;! тсердых смазок (C.Pb, S, CuS, ZnS, CaF:). На

основании оценки проанализированных работ было определено направление в создании материалов и технологий для элементов ССК.

В глава в представлены исследования по разработке составов материалов для изготовления ТЭ. исследования их свойств и технологий изготовления С использованием метода порошковой металлургии был создан гетерогенный по структуре материал, относящийся к контактным материалам каркасного типа 8 качестве т/гоппазкой основы выбрано дешевое и нодефицитное Ре, а легкоплавкой составляющей • структурно свободная Си и РЬ. е.ункцию твердой смазки, кроме РЬ, выполнял нитрид бора (а с N3 465439).

При разработке материала ТЭ предусматривалось создание у него г а ко и структуры, которая бы позволяла повысть электроэрозионную стойкость и обеспечить самосмазызающие свойства. Использование ТЭ из таких материалов позволило снизить износ КП на электрифицированных дорогах до 2 раз

С целью улучшения структурных и прочностных свойств гетерогенных материалов гтя ТЭ. был разработан .вместо прессования прогрессивный технологический процесс формирования их корпуса прокаткой лорошкоь. Эта технология была разработана совместно с ИПМ АН Украины на Выксунском металлургическом зазоде (ВМЗ).

Особенность разработанного состава ТЭ заключалась а том, что твердая смазка не вводилась в исходную шихту. Оормирсезниэ материала хзрха^ного типа осуществляли прокаткой порошков, спеканием и последующей п-юпиткой легкоплавкими сплавами, что давало возможность ввода а них большего количества твердых смазок . Это, о свою очередь, позволяло обеспечить консолидацию зтаплических компонентов за счет улучшения диффузионных процессов при спекании и , таким образом, увеличить прочность ТЭ с устранением в них открытой пористости Были выполнены исследования и установлены закономерности формирования ТЭ методом лрокзтхи порошков. Получено эмпириче; за соотношение между толщиной, отнооггельной плотностью прокатной ленты и" диаметром валков стана, которое позволило установить оптимальные технические параметры процесса прокатки. Пг-' исследовании были определены коэффициенты трзкка порошка о валки, тловые парзиертры очага деформации - углы прометки ( «,) и их-связь с плотностью .тенты о зависимости от контактных дгзленнй. Полное услие г.рокзтки определяли по уравнению:

Р = Ртзх хРср/Рпг.х Л.л,х ДзЯхп. где в • ширина прокатываемой ленты;

Дв - дизметр еаяхсэ стгмз;

Ртах, Pep - максимальные и средина усилия прокатки.

Задать по разработка оптимального состава мзтер1 зла для ТЭ на основе Fe, легирозанксго Си, сводилась к получйнйп композита с достаточно большой прочностью, с открыто;"» и досгагочно еысо-.» й пористостью, чтобы в процесса пропитки гложно было escC.-i а его состав необходимое количеств- твердой смазки и тем самый в режима сухсго трения свести взаимодействие пар скольжения к микроехзатыеания На оснозе диаграммы состояния Fs-Cu и исходя из целесообразности проведения жидгофззного спакания, содержание меди в порошковом железа должно рчть в пределах ст 8 до 20% варьируя количество,У Си j материале, получали композит с .-аданкрй величиной пористости Величину пор ii их распределение по объему материала оцеьиэали «¿атаплсфафичзски^и и абсорбционно-мифорентгеногргф/чесшми методами

Проведены исследования по определений тм'пй материала пропитки, выполняющего роль тае.здел сказки' 6 МалоЯлзстичноШ железном каркасе Изучали различные виды твердых смазок как на основе. металлов, так и их химических соединений. Твердые смазки на оснозе металлза должны иметь высохую пластичность, низкую температуру плавг-.емва и рекристаллизации и малую р эст зсримосп. в мггрицэ Исхс .л из этих требований, были выбраны сплавы на основе РЬ и 2п. Для поймшешр Сыгчиваеыост» Fe свинцом в процессе

■ пропитки в Ро вводили Sn и определяли его оптимальное содержание в твердой

■j

смазка (95%.5%$л). Использована также твердая смазка на основе Zn. легирозакного дпя повышения пластичности, алюминием, но положительных результатов на получено

Пропитка порошкового материала водным раствором ультрофосфата марганцз, апюмохромфосфзтом и газообразным фтором позволила улучшить антифрикционные .характеристик-.* , композита за счет формирования на поверхностях- контактов ВС, содерхсащнх соединения фосфора. Были найдены' оптимальные концентрации солей е растворах'пропитки (а.с. № 8S3S87, 1090013, 1044657).

Проведен цикл ксслед^аний по определению оптимального состава композиционного материала, обеспечивающего достижение необходимых свойств у ТЭ. Оптимальное содержание меди определ'г тей на упрочнением порошкового •железа за счы легирозания, а влияние« её на формирование пористости композита. При этом размер nri может меняться на порядок. Уровень пористости определяет механические и антифрикционные свойства композита, так как от величины пористости зазиагг количество конце ктратоа напряжений, а таю»'"-

количество твердей смазки, воигедшей о него. Cone-;тгвлемрэ 'прочностных и антифрикционных свейаа позволило выбрать оптимальный сосна порошкового материала (15% Си, 1% Ni. ост Fe) для ведения в 1;его твердых с^зоч методой пропитки (а с. Ms 892495)

Пропитка порошкового материала указанного состава сплавом С05 (95% РЬ. 5% Sn) приводит к снижению есех прочностных характеристик кроме твердости Это не наблюдается, осли материал но «¿держит структурно свободной меди, т е при содержании з композите менее 8.5% Си. чго сбъясняотсч взаимодействием Sn сплава пропитки с мадыо композита и образованием хрупких звтектоидов

Повышение «экротвердости материала ТЭ (15% Cu. *% Ni, ост. Fe) лоспз пропитки сплавом COS связано с увеличением сопротивления е-"0 местной пластической деформации о результате заполнения пор. Микротеердость железкой основы при этом практически не меняется, что не приводит к увеличению износа КП. если содержакиэ свинца "э ТЭ не менее 10%.

Проведены исследования антифрикциа-(ных сзойсто ТЭ при взаимодействий с медным контг:..ом о зависимости от количества твердей емзгчи Ь их состава Зстгновпсно. что при содоря-эниа а ТЭ на более .5% РЬ смазка не выполняет в полной мере своей згщитной функции игго приводит ;; образованию но медном контакте, согласно предегзалениям И В Креольского, отрицательного градионта мехзмичеовм сэойств. Нглротиа, при содерисзн/и кышо 1Mb еллава гропитки ебрззуатся положительный градиент. В работа псказзно, что для уменьшения мной с беях пгр трения в прираСоточкый и устаноаизшийся периоды работы и выравнивания величины изчосоз з эта периоды, привес ТЭ от пропитки сплгвол С05 должен быть на менее 17%.

Роль твердой смазки при различных скоростях скольжения оказалась неоднозначной. Смазка обзегтязгет высокие зяифрикциокные свойства при кратковременных контакта* и изльк скоростях скольжения, лоск ьку при незначительном нпгреяе не прояеляэтея ожелгггзльный износ При высоких скоростях.затрудняется выход твердых сиззо* из поверхности ¡cchtüktos, так как они покрываются оксидны«» пленке?«", на, .из а,;зтря на зто, износ контг;ггоэ не увеличивается.

3 присутствии незначительного калячестза внешней сухой графитовой ся'ззки СГСО' при старости осолыкения до 250 kvN были презедены сезместно с Щсрбой Ю.Н сравнитеиьнус «спытгж« ТЭ из рззра5отгннопо материала в паре с контекгеи и c;«c;sm;hho.! три ;.тдных м.чтзггез. Устсиоелено. что ТЭ из нлпе.'о мэт'р.'лпз иг/е-ст cy^scT3e+iFti-3 прел'у^эегге: и; «г енижсотсл на

порядок (>10рзз), температура в контакте понижается е 2 раза, а коэффициент

трения снижается на 35%.,

В работе изучены процессы, связанные с прохождением зпехт<-чче-<ого

тока через контакты.

: Исследованиями установлено, что при прохождении тока происходит рззогрез контактов и выпотеванко тзердой смазки. На поверхности контактов появляется большее копичастсо см--пси, что приводит к снижению коэффицие нта трения (0 и переходного сопротивления (Кк). Пр*. нагрева Контактов до более высоких температур наблюдается появление на поверхностях контактов ВС, что ш ывает увеличение й'*. Причина снижения КЧ с увеличением плотности тока связана с появлением в контакте большего количества твердой .мазки и разрушением слоеа ВС.

Рентгеноструктуркыми исс. .¡доегнпями прнпогерхностных слоев медного КП установи» ,о, что электрический ток ,-ЮОА) ослаблгет нгггртовку КП при взаимодействии его с порошковыми ТЭ с самосмазьдагющнмисг, свойствами. В этом случае в поверхностных слоях КП образуется положительный градиент механических сюмств. При езаимодейстзии КП с медными ТЭ даже при снятии бопьщйх токов (1500А) на глубине до 0,1 мм от контакта, медь интенсивно нахлопывается и формируете/) отрицательный градиент механических свойств, что приводит к увеличению износа контактос.

Интенсивность изнашивания обоих элементов пары токосъемного узпа уоелич»:ззется с уеепичанигм плотности снимаемых токоз, вызывающих нагрев контаиоз. В то же г.р-змя, з бестоковых трибосистемах г.сакшение температуры контактов от увеличения скорости скопления, уменьшает износ пэры трения Такое ргшичие о&ьясняется преобладание« зле.арозрозионных повреждений от прохождения тока над процессом окислит с.-т-лего износа. Было определено слияниз плотности тока при постоянной температуре контактов на 'величину, ^ Наблюдалась тенденция к уменьшению ( с увеличением платности тока по сравнению с аналогичными услоаия(Ли без прохождения тока. Зафиксировано явление так называемого "сказывающего действия тока".

Так как работа ССК проходит в условиях одйовремс-ннеге "фрикционного" и электрического нагрева, то представлял: интерес определение доли нафс-вз ст электрического воздействия. С этой цепью, совмг^/ко с Щербсй Ю Н., была изучена зависимость между скоростью скольжения и температурой контактов при различных величинах снимаемых токов- и было ует5яоз.'"о>«о, ■ что в,;,,.,".нпе вег.ич-.и1'.) тока на повышение тсипоратуры контактов, весьма значительно и преобладает над тепловым воздействием фрикционного ьзгрезз.

В результате прсзеденнай работы был создан композиционный материал для ТЭ с самосмазыззющими свойствами. Токосъзмные элементы из этого материала имеют пц антифрикционным двойствам преимущества перед ТЭ из меди .• благодаря этому, и возможности снимать большие токи, нашли широкое применение на ЭПС десяти дорог постоянного тока. Использование разработанных ТЭ позволило снизить износ КП э среднем на 35 - 50%, пробеги полозов пассажирских элехтроаозоь увеличить в 2-2,5 раза, а грузовых - в 1,5-2 раза .

В глзвэ 7 рассмотрены исследования природы сзойств, механизмов образования и разрушения вторичны» структур на поверхностях сильноточных скользящих контактов, их роль а работе тохосъемного узла. Вторичные ' структуры!ВС), образующиеся на поверхностях кснтатгсз токосъемчого узла, способствуют устойчивой работе ССК с малыми износг.ми его элементов. В сэязи с этим представлял интерес исследпзние свойств, состава ВС механизмов их образования и разрушения, предпосылок их устойчивого епс.-роигводстеа на поверхностях трения. Поскольку ВС представляют . собой третье тело в трибосистеме, то они . служат защитным экранов, предотвращающим непосредственное взаимодействие контактов. В результате образования 8С меняется характер взаимодействия пар трения, поэтому ме удается охарактириэовать работу : токссъемного узла только • с точки зрения мехзномолекулярной теории трения, когда рассматривается непосредственное взаимодействие материалов трущихся тел.

В работе использовался термодинамический подход для выявления причин появления ВС на по-ерхностях ССК и определения условий их непрерывного воспроизводства

Исследованиями установлено, что ВС после дгегтельной эксплуатации КП (10 лет) имеют толщину 5-15 мхм, четко выражена граница раздела ме.хду ВС и металлом КП. При этом структура ВС зависит от материала ТЭ.

При взаимодействии КП с ТЭ из порошкового материала на Ре основе слоистая структура ВС имеет серый цвет с кикротзердостью в 4-6 раз превышающей твердость медного провода. Вторичные структуры при вза/.модействии с ТЭ из меди и углеродных материале» имеют менее ярко выраженную структуру, обладают более темней окраской и меньшей твердостью.

Результаты послойного (через 25 А) Ожв-слектрального анализа показали, что в состав ВС проводов, проработавших е паре с 'ГЭ из различных материалов, входят Си. Ог. Б и С. Было установлено, что химический состав ВС определяется

составом материалов , обоих контактов (табл. 1), а в поступает из окружающей среды.

Таблица 1.

Химический состав ВС на контактных проводах

Вид токосъемных • элементов "Масса, %, входящих в ВС элементов

Си С 02 Ре

Медные монолитные 73 5 9 13

Углеграфитов-ые 59 23 в 12

Порошковые железные 49 4 11 7 29

Распределение, элементов по глубине вС определяли на косых шлифах пр; помощи микроанализатора растрового микроскопа "СотеЬах*. При взаимг действии с ТЭ из меди и порошкового материала на железной основе, во ВС контактного проаода наблюдается равномерное распределение элементов по их толщине.

В случае ТЭ из углеродных материалов в составе ВС контактного провода зафиксировано снижение содержания меди и повышение содержания серы от тела провода к поверхности. Это связано с появлением свободной меди в результате восстановления Си20 углеродом.

Установлено, что промежуточные концентрационные зоны между телом провода и ВС отсутствуют, следовательно, диффузия элементов ВС в металл проаода и наоборот идет незначительно. Это объясняется тем, что элементы, входящие в состав ВС, находятся в химически связанном состоянии.

Исходя из термодинамических свойств и стабильности химических соединений, в состав ВС могут входить только те из них, которые имеют достаточно высокую температуру разложения, что было подтверждено рентгенофазовым анализом. Так, .«пример, во ВС контактного провода при работе с ТЭ из меди входят Си20, Си^, Си, при порошковых ТЭ - Си, СиА Яев, геЭ:, РЬЭ, РеО. Углерод во всех ВС имел турбострактную структуру. Наличие -о ВС

м

тугоплавких соединений свидетельствует о сравнительно высоких температурах в контактной зоне (950 °С и выше).

Проведенные исследования показали, что каждый токосьемный материал создает на контактном проводе ВС определенного состава.

В работе исследовались электрические свойства различных ВС.

Определялись электрические свойства контактов: медные зпекгроды. прижимаемые к ВС - слой ВС • медь -онтакгного провода. Электричесхие свойства такого контакта определяются свойствами ВС.

Ток проходил через ВС только при достижении определенных значений напряжений. Следовательно, имеп место пробой изолирующих ппенох ВС. Напряжения, вызывающие пробой, зависят от материала ТЭ. Так , для ВС, образованных при медных и порошковых материалах ТЭ, напряжения составляют соответственно, 110,2В и 2,5+О.ЗВ при нагрузке ЗОН , прилагаемой к медному электроду. Для ВС от углеродных ТЭ напряжение пробоя составило 11,3 В при нагруэхе 300 Н. Только для таких ВС пробой сопровождался акустическим эффектом с оплавлением и разбрызгиванием меди КП. 8 последнем случае злэктроэрозия в контакте происходит в большей степени.

й-

Экспериментально, совместно с Зайчикоеьш А.В. и Гетманом И.С., показано, что вольт-амперные характеристики ВС нелинейны, и выходят на насыщение по напряжению при токах 60 -100 А. Урезонь пэдений напряжений при насыщении зависит от состава ВС и составляет 0,15 ±0,02; 0,19 ±0,01; 0,27 ±0,03 В гоотватстеенно дпя ВС, образованных при ТЭ из меди, порощхозего и углзродного материалов. Вольт-амперная характеристика в отсутствии ВС на КП остается линейной во всем диапазоне тока. Следовательно, благодаря свойствам ВС, . контакты различных ТЭ с КП являются сзморегупярукацииися.

Пернчдичесхиэ кривые временной ззгиоздости мгновенных значений падения напряжений оказались спгцифнчнълш для каздого вида ВС. При отсутствии ВС эти зависимости имели синусоидальную форму. Оыичие от синусоидальной формы наблюдалось а кеиьеавй степени у ВС при ТЭ из меди и а большей - при ТЭ из углеродного «згериаяа. что объясняется содержанием в их составе соедингккй, пглккяцлжз рспулрсгоддахааи. Анализ периодических кривых временной газксимосги мгновенных зкачзний падения напряжений до и посла пробоя ВС поззепкя устеноакть фзэт с£рззо&анкя мостиков проводимости ес НС только при рабств КП с ТЭ кз углеродного материала. Следовательно, эле!орсгроз1'онныо процессы э гокггггз предопределяются срдсм материала ТЭ, применекио еттореггз г-й гмлозех 2ГТС дет«о определяться ееттежей снимаемых то-гоо.

Изучай мехаип.-м формирования и разрушения ВС. Предпосылкой возникновение 8С явг.-лето. деформация поверхностных слово и их нагрев. Это приводит х термодинамической неустойчивости поверхностей трения, неравновесному их состоянию с аысоким уровнем свободной энергии В результате чего скорость диффузионных процессез и химических реакций о зоне контакта на несколько порядков увеличиоао'-я. происходит взаимодействие материалов пар трения мбзду собой и окружающей средой, что приводит к появлению ВС. Формирование защитных слоев БС обуславливает струстурно-3( ерготическую приспосабливаемое^ пар трания. происходит самоорганизация их взаимодействия, проявляющееся о снижении износа. Вторичные структуры могут быть охарактеризованы как диссипативныс так как в них выделяется большая часть энергии ¿заимодействия контактов. /

Исследования показали, что зарождение ВС происходит согласно остроЕкоеой модели. При изучении образования ЕС. устгноал но. что они формируются в результате иикросхватызания. электрических разрядов, адсорбции, растворения и химического взаимодействия между материалами контактов и окружающей средой Таким образом, массоперенос в ССК носит механический, электрический и химический характеры.

Проведены исследования кинетики образование ВС и изучено влияние таки:; фа'-сторов, как температура, длительность взаимодействия, прохождение электрического тока и химический состав ТЭ. Установлено, что при повышении температуры и длительности взаимодействия во ВС увеличивается концентрация оксидов и образуется их более устойчивая форма. Существенным фактором в процессе образования ВС является электрический ток. Это было установлено методов непрерывного рентгенографирования, позволяющим исследовать образование ВС непосредственно в процессе трения. Прохождение эпектричесглго тока способствует образованию устойчивых оксидов в ВС, Химическая природа ВС зависим от состава материала ТЭ, поэтому можно создавать ЕС необходимою состава, влияя, таким образом, на износ контактов. Направленным легированием ТЭ исключают .образование оксидов меди в ВС и снижают износ медного контакта.

Образование ВС при неизменных внешних условиях завершается по окончании перераспределения элементов внутри их слоя При этом появляется стабильная модификация ВС, свободная энергия которых минимальна. Изменение внешних условий привЗДит к тому, что стабильной оказывается новая модификация ВС, т.<- появляется энергетический стимул для начала разрушения

старых ВС и зсрождения новых ВС. Исследованиями установлено, что разрушение ВС происходит послойно по границам термических трещин.

Вторичные структуры являются защитным слоем контактов. _ результате схтивной диг.-мпации оперши во ВС поток ее в трущиеся тела в значительной степени ослабевает. В jtom случае энтропия медленнее достигает того предельного значения, при котором наступает разрушение кснтаетсз. Учитывая роль ВС в защитных функциях тпибосистем от износа, совместно с И. С. Герщманом был составлен энергетический баланс токосъемного узла и при слотоетстсующих преобразованиях его определены условия минимального износа ¿гастрического контакта. Модель процессов, наблюдаемых в токосъ^мном узле, определяется сырзжением:

О = Отр + Qsn = fPV + f Rx, P • удельное давление; V - скорость скольжения; j - плотность тока; Отр.Оэл -тепловая энергия соответственно от трения и прохождения электрического тока.

Величина Q увеличивается или уменьшается пропорционально значениям величин j,P,V,f,RK.

Исходя из понятия эффективной глубины проникновения тепла в тело КП, предложенного A.B. Чичинздзе, еся энергия, выделившаяся в контакте, расходуется нз увелтчэниз внутренней энергии (ди) припое зрхностного слоя КГ) и энергии (W), которая рассеивается во ВС: Q= AU+W; с учетом изменения энтропии КП гыргхоние примет вид: Q= ¿U{S)+W. Принимгя во внимание постоянство Q при f,P,Vj - const и учитывая, что в трибе системе для снижения износа выгодно легышекие W, то в ней должен протекать процесс наименьшего возрастания энтропии. Это связано с тем, что нормальная работа ССК сопрозсидзется ыалычи износа;/и и постоянным притоком количеств тепла от фиксированного прохождения электрического тока и установившегося ».•ьханического взаимодействия контактов, а процесс возобновления ВС при их износе, связанный с взаимодействием с компонентами окружающей ермы будет постоянным и умеренно активным.

Вторичные структуры, а этом случае, «растеризуются устойчивостью и стабильностью структуры и хкмг*чэсхсго састзгг, находятся в стационарном состоянии из-за динау.ичзскэго равновесия притока к ш« и оттока от них потоков энергии и вещгстга. Из зеего зтолэ следует, что изменения энтропии системы от б! ?LiK=ro воздейстгия и лрсцесооз, протекающих гнутри системы, будут малы. Это же будет прэ;юод*тъ и при кгаенгянм гнтрзпии го гргыени, т.е. при CTsuifCHaphcii cocroiifvv. ЕС - система будет харгсторигопзтъея минимум ГрСИ352ДСП5Л ЭНГООГИЛ.

Экспериментально установлено, что только при наличии ВС ьа поверхности контактоз наблюдается'смазывающее действие электр;!ческсгс тока, а соответствующими выкладками подтвержден диссипатизный характер ВС. Поседение скользящего контакта в этом случае соответствует обобщенному принципу Де-Шатепьб - Брауи— Система из внешнее воздействие проявляет устойчивость, стремясь его снизить. Увеличение то<з при минимума производства энтропии приводит к снижению коэффициента трения, а это сводится к снижению износа контактов, несмотря на тенденцию его увеличения от злектроэрозионных явлений.

Глава С п:сгг.ц,г.г.а исследованиям злегтвичессой эрозии и тепловой повреждаемости деталзй токосъёмною узла; явлениям, происходящим при электрических разрядах", разработке принципов создания коктаетных материалов на металлической основе; созданию ыеталпоуглеродных токосъемных элементов.

В работе анализировались механизмы процессов злектрозрозии. зависимость ее от физических констант материалов. По результатам исследований поЕреждазмости контактов с эксплуатации были выработаны требования, которые были учтены при создании материалоз для . ТЭ. Работоспособность 13 на углерадне "г основе зазиагг, в осяоеном, от электроэрозионной повреждаемости и определяется тепловым воздействием ТЭ нэ КП. Поэтому разработка ТЭ из этих матеркалез осуществлялась с учетом повышения их солротизляемостиЬовреждению от электрических разрядов, увеличения электропроводности и теплопроводности. С Этой целью проводилась разработка злекгроэрозионно-стойкой графитовой основы и технологических лрие'-оз ввода в нее металла.

Было установлено, что основой ТЭ должен быть графитирсаанный углеродный материал, так как в этих материалах в опорной точке дуги не происходит фазовых объемных изменений с появлением высоких термических напряжений. '

С цепью выбора со стаза и способа введения металла в углеродный материал были исследованы ксипозиты с различным содержанием меди. Злактроэрозиокная стойкость углеродного материала позь'шается при взоде в него порошковой меди. При этом было откечен->, что с уменьшением содержания меди в углеводной матрице с 7° Д° 50% наблюдается падение этой характеристики, а при содержании меди свыше 70% - матрица металлизируется. Однако, наилучшие результаты были получены при ввода в углеродный материал меди пропиткой.

Разработка материала с еы«:& й эг.екгрсарозиснкой стойкостью сводилась к созданию углеродной матрицы с необходимым комплексом сзойств и сплавов пропитки с большей способностью, чем у меди, смачивать графит

Были исследозгны. совместно со Смазнсзым П.П., углеродные материалы с различным распределением открытых пор как по их объему, так и по размерам. Установлено, что наиболее еысской зпеетраэрозионмой стойкостью обладают материалы с мснсмсдальным харастерсм распределения пор, имеющих радиус 0,1 - 0,7 кш. Наиболее низкой злектрсэрозионной стойкостью характеризуются .материалы с полимодальным характером распределения крупных пер (0,01 - 3,5 мш). Англиз структурных изменений углеродных материалов в зоне воздействия электрической дут дал возможность, установить язления, происходящие с ними при высоких тем.гзратурах. В результате выявленных закономерностей был разработай углеродный материал марки АЭГ с частицами аэрозольного порошка (а с. №1615989).

Разработка сплгза прспитки осуществлялась путем латсования меди переходными, кгсбг'дообразующг.гии металлами и зэтуеными элементами (Р, Мд, Р, 2г. Б!) с сцйнохсй краееых углов смач/вагия.

Натурные испытания метаплоуглеродных ТЭ в условиях дугосого токосъема показали, что зги материалы и технология их изготсвяэния пезаоляот создавать ТЭ с высокими аксплуатационными характеристиками. Высокие соойстза у ТЭ достигаются в результате создания при пропитка в их углеродной матрице металлических каналов эпехтро- и теглопрсеодимости (а.с. N1 £37737).

Была проведена отработха состава порошковых металлических композиционных материалов для ТЭ на сенсво тугоплаакой матрицы и геп-.зплааких фаз. При увеличен™ со, зржгнмя в пзрешхезом железо структурно свободной меди повышаются защитные функции композита к электроэрозии. Наибольшей эффект достигается путем устранения пор в кенллозите благодаря,, пропитке ого легхоплаа«;« еллззем сгинцз.

Механизм тепловой защиты тугоплавкого кзркпез за счет легкогшзгкой составляющей был изучен металлографическими исследованиями.

Повышение злектрозрозиенней стойкости ТЭ достигалось и изменением их конструкции. Набор ксрпуса из порсишюсых и углеродных матермзлоэ позеолил поаыелтъ V« эксплуатационные характеристики (а. с. N11572347).

Исслэдомкигин было усга.-юзле.чо. что хижчзозгй есстаз материале ТЭ оказызает ег.ипниэ нэ алектрозрозию ках КП, так и самого ТЭ. Чаще всего наблюдается перенос массы всщесгзз с кетсд.чэ поляризованного ТЭ уз п.1 гадко поляризозанный КП. Элэетричгсгая грзл-д !(П происходит а та/ тлучоэ, соли УЬ

и

из углеродного материала не содержит ме алп. Экспериментально была установлена зависимость длительности электрического раэря. э «езду КП и ТЭ от состава ТЭ. Установлено, что легкоплавкие компоненты в металлической основе ТЗ снижают длительность электрических разрядов, что уменьшает злектрозрозионную повреждаемость. На углеродных материалах ТЭ наЗлюдается обратный эффект.

Так как значительная часть повреждений КП вызвана термическими воздействиями на него, та проводились исследования градиента температур по сечению КП от токоз 300-2600 А е точение 0,07-5 с при взаимодействии с ТЭ из различных материалов. Были определены соемес. .-га с Гачеком Л.Н. зависимости Rx=f (I), ДТкп=1(1), для различных участков сечения КП ЛТтз=Г{1), а также зависимости l=f(t) и их=((1) лпя первых моментов прохождения тока (за 22 i..c) через контакт, где I- сила то,.а, 1)к-падеьие напряжения. дТкп, дТтэ - перегрев КП и ТЭ, t • зремя.

Анализ установленных зависимостей позволил еыязить механизмы формирования токопроасдящи^ пятен в контакте КП и ТЭ. Пятна проводимости образуются путем механического разрушения или пробоя оксидных гшенох на КП в зависимости от их толщины и природы образсэзния. В дальнейшем они формируются е результате высокотемпературной пластической деформации. Большой вклад в образование пятен проводимости вносят легкоплавкие, мягкие структурные составляющие в композиционных материалах ТЭ. Выплавление на поверхности композита легкоплавкой фазы способствует увеличению пятна проводимости. Процесс появления легко,опаской фазы при снятии тока с КП на ТЭ позволяет снизить сопротивление в сонтесто на 55-75%, что дает возможность увеличить допустимые то»', на несхолъто десятков %.

С целью определения допустимых токов для пары контактов КП и ТЭ е зависимости от материала ТЭ, изучался градиент температур 8 сечении КП. Установлено, что для чисто углеродных ТЭ темп подъема Т от I наиболее высокий. При использовании ТЭ из порошкового материала темп роста Т от I замедляется с увеличением содержания легкоплавкой фазы. С учетом допустимого перггреза КП, воданалькые токи за 1с для ТЭ кз углеродных, металлоутперодных и металлических ь,йтериалоз составляют соответственно 700780 А, 1580-1700 А и более 2500 А.

В ходе исследозгний было учтено егмяииа из тольэт продольных, но и поперечных токоа. Установлено, что r,fv¡ циклическом контактной ьагрезз во время снятия тока с КП на ТЭ рззупроч^ние приповерхностных слс-зь КП о:азыза=т влияние на его прочне.тъ (ечкжззтеп на 3.5%). Иссладсоалие терми-оскогс

воздействия ТЭ на КП и характера повреждаемости контактных поверхностей ТЭ при различных токах позволило провести сравнительную оценку допустимых плотностей тока для ках<дого из материалов ТЭ. ...

Глава 9 посвящена исследованиям пороижог.>1Х материалов с целью раэраиотки состава, отвечающего наиболее высоким антифрикционным свойствам, изучению процессов, проходящих на поверхностях контактов, содержащих твердые смазки. В этом разделе представлена разработка конструкции и технологии изготовления биметаллических ТЭ из порошковых материалов.

Предпосылкой разработки таких ТЭ послужили сравнительно невысокие антифрикционные свойства однослойных пороиясзых ТЭ, малая прочность при ударных нагрузках и нерациональное крсплёниг их на г злозе. В связи с этим была изменена конструкция ТЭ Разработка биметаллической конструкции ТЭ компенсировала снижение механической прочности рабочего порошкового слоя от ввода в него большого количества твердой смазгл для повышения антифрикционных сзойсто. ' 1есущее основание биметаллически* ТЭ в виде стальной ленты позволяет крепить их ча полозе без ослабления корпуса контактных пластин отверстиями под крепежные болты. '.

Разработан способ создания прочного соединения несущего ссмозгния ТЭ с рабочим порошковым слоем при помощи использования промежуточного слоя, образованного из порошков, активных при спехзкии. Исследования, прооеденкые совместно с ИПМ АН Украины, позволили еьяг ;^£лияниг? дисперсности порошков в промежуточном слое на прочность сцсплеккя слоев в биметалле. Также установлено положительное влияние графита в ссстгза промежуточного слоя на прочность соединений а результате протекания ядадккфазного спекания. Прочность сцепления слоев в биметалле состазила более 100 Г/,Пз, на стыке слоев металлов отсутствовали несллошности.

выполнены исследования по определению оптимального состава рабочего порошкового слоя ТЭ. В -оответст?"и с диаграммой состояния системы Р-?-Си и предпочтительности жидкофззкого спекания было установлено необходимое содержание меди в железе. Медь 5 количестве 8-10% в Ре обеспечивает достижение максимальной и с. крытой пористости для ввода. наибольших количеств твердой смазки при пропитке, при этом снижение прочности ТЭ компенсировалось биметаллическим исполнением. В качества тзердой см~зки использовался еллаз свинца (95%РЬ, 5%&п). Устгнозлгно, что нижний предел привеса ТЭ после пропитки должен быть не менее 20%. На осноее исследований механических, зпектрозрозионных, гитифрикцисжых сесйста

металлографического анализа был выбран ря„ дополнительных легирующих элементов и определено их оптимальное содержание: 5-101! феррохромникеля; 0,3-0,4% Р, 0,М>,4% с, 0,6-2% 8 или Си:в или глЭ. Элементы с высоким сродством к кислороду вводились для восстановления оксидов на частицах феррохромоникеля при спекании в среде Нд с целью устранения их абразивного воздействия, так как эти частицы являются наиболее стойкими к воздействию высоких температур при возникновении электрических дут.

Цикл исследований поведения порошковых материалов при трении с мепыми и большими скоростями скольжения, с током и без тока, убедительно подтвердил одно и то же соотношение износов |Э и "Л в зависимости от их состава. Раскрыта роль твердой смазки - свинца - в процессе изменения температуры при трении приповерхностных слоев контактов. В период рязмягчения и выгютевания свинца коэффициент трения снижается, а при более высоких температурах с появлением окислительного износа, наоборот, повышается из-за затрудненного выхода свинца на поверхность. В последнем случае зто приводит и к повышению контактного электросопротивления. При высоких скоростях скольжения из-за преобладания окислительного износа роль твердой смазки снижается. Исследования поверхностей трения токосъемного узла подтвердили, что свинец механически защтцает поверхности трения от непосредственного воздействия их друг на друга.

Показано, что для трибосистемы - медный и порошховый контакты -изменение величины момента трения во времени носит пареодичесхий характер. Выявлено, что такая периодичность связана с особенностями усталостного износа порошкового материала, который приводит к обновлению поверхности трения, а следовательно, и к изменению на ней содержания твердой смазки - свинца. Как показали исследования увеличение момента трения и повышение износа обоих контактов вызвано снижение плотности включений езинца на поверхности трения порошкового материала, уменьшением заполняемое?* пор свинцом. На медном контгхте свинец располагается в виде локальных скоплений, при этом частицы порошкового железа, перенесенные на медный контакт, обеднены свинцом. В период ргботы. вотда происходит уменьшение момента трения и износа, характер распределения сганца на по&ер», остях обо;« контактов меняется на противоположный, а садержаниэ егкнцэ а частицах экпеза на медном контакте увеличивается в 5 раз

Исследсэакял показала, что стг£кгаш?свгп> процесс трения возможно дополнительны« лггмрезгнига порсижасга мзтераьпз серой или сульфида«* металлов. Благодаря гсяЕягнй« ЕС. еедэрлзггцих сульфиды, измсг за счет

усталостных процессов происходит постепенно и на небольших глубинах. При этом содержание сечнца и заполняемоеть им пор на поеэрхности порошкового материала в процессе всей работы не изменяются.

В результате проведенных исследований был установлен механизм переноса свинца на медный контакт и определен состав рабочего порошкового слоя биметаллических ТЭ, который в 2-3 раза превосходит по антифрикционным свойствам монослойные ТЭ (а.с. N3 1376876).

Осуществлена отработка технологии изготовления биметаллических контактных пластин методом прокатки порошков, определены силовые режимы этого процесса и параметры оборудования. На основании исследования структурных изменений, плотности, электропроводности и механических свойств при спекании в проходных печах была установлена возможность сокращения этой технологичесхой операции с 3-х часов до 8-10 минут. При этом была изучена кинетика изменения сэойств и структуры порошковых материалов от длительности и температуры процесса спекания. Bes это оозеопипо объединить а единый технологический ц».хп и формирование изделия, и его спекчнио. Результаты проведенных работ исяользогатиа» при разработка непрерывной технологичесхой линии по изготовлению биметаллических ТЭ, разработка конструкций и составов ТЭ (а. с. Na SSCS62, 1424972) . Ожидаемый технико-экономический эффект от испояьзоания таи« ТЭ составил 1,69 млн. руб. в год по ценам до 01.04.91 г. На 8МЗ изготовлено 10 тыс. штук биметаллических ТЭ, которые успешно прошли эксплуатационные испытания.

а ггаае 10 представлены исследования по ! созданию композиционных материалов матричного типа для ТЭ.

Композиционные материалы разрабатывались с использованием порошковой металлургии на основе меди с различными видами углеродных материалов, выполняющих роль твердой смазки. Выбор углеродных материалов в.. составе кгмпезита определялся тем, что медь нэ взаимодействует с углеродом. Исследовали 9 видов углеродных датериалоз. Они подоергались термической обработке от 600 до 1200 и 2600 °С, поело чего имели различную степень совершенства структуры. Для сравнения испытывали также природные графиты. Изучено влияние содержания углеродных материалов з композитах на их прочностные, антифрикционные и технологические характеристики и установлено их оптимальное количество з медной матрица. С помощью ренттеноструктур ого анализа исследовали состояние поверхностных слоеэ медного контакта при воздействии на него композитов с различными зидами твердой смазки. Установлено, что а случае использования природных графитов и ' -гфитезей пытч

на поверхности медного хонтаета образуется разупрочненный слой При использовании углеродных материалов с низкой тои-ерагурой термической обработки (от 600 до 1200 сО ) образуется сильно нагартованный слой толщиной 0,02-0,04 мм. В э.ом случао иа поверхности трения возникает отрицательный градиент механических ссойств, что приводит к повышению интенсивности износа Такое различие в. воздействии твердых смазок объясняется их кристаллической структурой - объемной или плоской упорядоченностью. Из-за легкости сдвига по плоскостям скольжения при объемной упорядоченности для смазки следует использовать природные графиты и графитированные материалы. Результаты проведенных исследований Сыпи подтверждены эксплуатационными испытаниями ТЭ из порошкового материала на медной основе с 5% графитовой пыли и с матрицей, легированной оловом и никелем. Пробеги полозов токоприемников при этом повысились в 2 раза, износ КП снизился- на 157» по сравнению с одноименными показателями монолитных медных ТЭ С целью улучшения электроэрозионной стойкостиТЭ матричного типа в медную основу вводили более тугоплавкие и менее тепло- и элехтрог-рэводные компоненты, не взаимодействующие с медью, По результатам проведенных исследований с оценкой антифрикционных, прочностных и электрозрозионных свойств были установлены -пределы оптимального содержания железа (5-15%) и никеля (не более 1%). Добавление свинца (1-254) в композит, имеющий твердую смазку д виде графитовой пыли, резко повышает его антифрикционное свойства даже в условиях повышенной влажности. ■

Натурные испытания КП и-ТЭ матричного типа с оптимальным составом при токе 400 А позволили установить явные преимущества их перед медными монолитными ТЭ. Однако при формировании композита на основе '.<едной матрицы введение большого количества углеродного материала в мелкодисперсном состоянии приводит к снижению механической прочности ТЭ. Чтобы это устранить был разработан новый способ получения композита с высоким сод» ржанием углеродных материалов; с этой целью мелкодисперсный графит смешивали с порсшком металла, компактировали смесь обжатием в сравнительно крупные частицы и вводили их в медную основу методом порошковой металлургии. Структурно построенный таким образом материал позволял повысить «держание твердых смазок в 2-3 ргза, сохраняя при этом на приемлемом уровне механические свойства

Исследованиями было установлено, что при изготовлении компакт ированных частиц из смеси графитового и медного порошков, содержание

а яи* грзфита состаспяет около 70%. Плотность формируемых частиц находится на уровне 0,7-0,75, а коэффициент сортаментости С= п^ О х рг = (0.18-0,22)х10 "3.

где Гг.? - толщина ленты;- • относительная плотность ленты; О - диаметр валков стана.

Было изучено влияние размера комлактирозгкньм частиц на механические свойства ксмпоэта и показано, что оптимальней размер частиц -1,0-1,6 мм.

Тзкж^ установлено оптимальное соотноше ив объемной доли матрицы и частиц, которое составляет 70/30

В процесса спекания композита матричного типа с компектироевкнаюи частицзми наблюдается объемный рост издегчя, что позволяет при их дальнейшей олрессоаке получать материал с высокой плотностью.

В результате проведенной работы был предложен ормингльнь:й метод создания материала для ТЭ, имеющего высокие самосмазызгдащиеся свойства, зкслогичесхи безопасного и дешевого.- Технологическая схема получения ко»/позитз была освоена совместно с НИМ АН Украины. Опробование разработанного материала осущеститли на зазоде "Элеетрекснтгэт" г. Кинешма при изготовлении троллейбусных вставок и контактных плэсгин на 8МЗ. Срок службы встазок увеличился в 1,5-2 раза по сравнению с типовыми порошковыми. вставками этого завода, содержащими 1,5% С, 12% РЬ, 10% Си, остальное Ро.

11 г/тава посзященз исслздовгнигм сзойста различных медных сплавов, возможности использования их в процессе непрерывисто литья и прокатил, а также рззработкэ принципов создан'-:« составов и определении! сплазоа для бронзовых КП, упрочненных как нагартовхсй, так и термической обработке*.

Высокая повреждаемость и низкая износостойкость медных КП, а также недостаточно высокие эксплуатационные сзсйствз низколегированных КП послужили предпосылкой для разработки бронзовых КП. Целесообразность применения бронзовых КП лодтсерхдозтся технико-экономическим расчетом, учитызающим потери электроэнергии при их применении, их стоимость, износостойкость, сни.чениё повреждаемости.

Нз основании анализа свойств и технологий изготовления проводниковых изделий из медных сплазоа разработку бронзовых КП проводили в дьух напрээге- »-'.ях: с использованием сллзеов; упрочняемых исключительно «агар:--?- " я дисп-эрсиоино-твердечяцих сгпагоз, дополнительно упрочняемых с^р-'г.-'^й да. гением. По первое направлению »«следовали сплавы с Асстатс^но высокой эпектрсгроасднсстыо, образующие неболь-шу-.о область теердых рас-эсров на основе мед» Испьп'энкя слпззсэ систем Сч-СЗ. Си-Мд

и

проводили в условиях трения скольжения,_conpoi задавшихся такими процессами, кз* михроошешэание, усталость, абразивное и элеетроэро: онное воздействие. Установлена болпшая износостойкость < (а 2*3 раза) еллэвов Cu-1,1%Cd и Си-0,34% Мд по. сравнению С медью. .

Склонность сплавов схватываться в рзжимо сухого трения скольжения в паре с медью и «изкоушародистой сталью определяли из специально сконструированной установка УИС. В результате было установлено, что увеличение Cd и Мд о. мади снижает и стабилизирует amy трения (Ртр). усилие разрушения мостиков схватывания (Ртах), усилие преодоления статического трения (Per). Было также показано, что »ага?>тоа*а приповерхностных слоев у бронз улучшает характеристики трения а у меди напротив • ухудшабт из-за образования явно ггрицзтаяьного градиента механических свойств

Мвталпографичзаэлм исследованиями на разных стадиях образования "мостима схватывания" был выявлен механизм их формирования и роста. Этот процесс происходит га счет пластичного оттеснения м вовлечения с результате сдвиговых процессов по плоскостям, пераллальным поверхности трения, все новых очередных плоскостей сколь жония по море заклинивания прежних.

Замена медного контакта при трении по бронзам на железный позволяет снизить схватывание, что и предопределило ЬозоаботкуТЭ на жале?ной основе (см. глазу 6). Выведенные аналитические зависимости FTp^f(Mgc:c) Pmax=f(Mg%). Рст=((Мд%) позволили определить влияние степени легирования и нагартовки пар трения на характеристики ехзатывзния. В результате проведенных исследований был определен оптимальный состав сплавов (Си - -i.0-1.2%Cd, Си • 0.25-0 35%Мд), отвечающий наилучшему сочетанию антифрикционных и электромеханических характеристик. Обладая гексагональной решеткой. Мд и Cd способствуют снижению у меди уровня энергии дефектов упаковки Магний в этом случае оказывает цз медь горзздо большее воздействие и его требуется вводить в медь в меньших количествах. Присутствие в ме,"и установленных количеств легирующих элементов позволяет уменьшить воздействие больших степеней деформации на разупрочнение меди при нагрева кз только при 150 °С, но и при 250 0 С в течение 1000-1500 чзеоо

Для выбранных составов 6pctJ. с участием автора, были разработаны технологии изготовления КП вз Кзыоод-Уреласхом заводе ОЦМ и на заводе "Ташкэкткабель", освоено их производство « вь-пущгкы промышленные партии в объема иосколыз'л ccreti тонн. Контактные* провода кз кадмиевой и магниезой брекз сСлодаян выссясми алюаремзхзн'лчеехкми cson~iav.n, г многолетняя

эксплуатация выявила о 2-2,5 раза большую их износостойкость по сравнению с медным проводом.

Проводились тзкжо исследования по определению оптимальных составов медных сплавов для КГ1, упрочняющихся дисперсионным твердением. Для этого выбраны системы сплэаоо меди с ограниченной и изменяющейся о зависимости от температуры растворимостью лсмрующэга. элемента. Было установлено, что у циркониевых и хромовых бронз наиболее интенсивно возрастает прочность при деформации 56% и более, и что легирований меди Сг и 2г вышо 0,4% нецелесообразно. Если длительный нагрез (1000-1500 чосоа) при 350 °С приводит к разупрочнению наггртсванкых б(5бнз (Си-Со', Си-М-г). Си-Ад), то циркониевыэ термосбрзботаиные бронзы мало ■ рззупрочняются Изучалось влияние легирующих присадок на сгойстга мод* Показано, что пр.,садки 2г способствуют разномерному распределению деформаций гУ Длина изделия при нагреоэ до температур, приводящих к полному разупрочнению (т.е. оышо 600 °С) Одновременное легирование меди 2г и Мд увеличивает эту способность материала гри сохранения сразкительно еысокой пязстйчнсй+м. Рентгеновскими исследовакияни установлено, что Уд егэсобстаует поаышекйк} Температуры рекристаллизации у циркониевых и хромовых бсокз.

Металлографическими исследованиями было установлено лозышение от легирования сопротивляемости меди ргз упрочнен"» при нагреве с одновременным воздействием растягивающих напряжений. О меди, со Степенью деформации 60%. после длительных (600 чассз) высокотемпературный (100 °С) испытаний при напряжении 2~5 МПЗ появляются раенсвосныо зерна рекристаллизации, о то вргмп как у бронз - при ЗО0-4СО 0 С.

В отличие от циркониевых и хромовых бронз у еплязев Си-2г-Щ, Си-бг-Мд не наблюдается ранний инкубационный пзриод прохсуДё:ги:т рекристаллизация.

Пластичность мзди прл длитзльнса воздействии растягивающих напряжений и температурах 250-300 "С резко снижается из-за образования трещин по границам зерен и и жкристаллэтАсга ргзруевння. Лггерсегнйз устраняет зто явление, так как разрушение в зтем спучаз наем* транскриетглличэс». .4'лара^та»

Исследованиями была устанозтгкз прямая пропорцкэкальнгя зйч»2<мвсп» между длительной прочностью и продолжительностью содействия растягиазющих напряжгний и температуры: т - А * о, гдэ т - еремя до разрушения; сг - деисгеуюидо нзпряхйн;«; А,Л1 - постоянные коэффициенты.

Металлы с гексагональной решеткой снижают энергию дефектЬз упаковки меди, что затрудняет прохождение деформационных явлении при трении.

Цирконий, так же как и Сй и Мд, имеет гексагональную решетку и повышает износостойкость меди также как зги металлы.

Износостойкость контактных проводов с 0,4% 2г повышается в 3 раза . Производство медной катанки мотодог непрерывного литья и прокатки открывает широкие возможности для изготовления бесстыковь.х термообрабат>'чвемых КП. Результаты исследований б^онз, полненных методом НЛП, показали, что е условиях быстрой прокатки на непрерывном стане с интенсивным охлаждением раската эмульсией от закалочных температур (860-960 "С) удается зафиксировать в них состояние лоресыи.;енного твердого раствора Металлографические исследования похазали, что. в бронзах с установки НЛП формируется особая структура со значительной плотностью дислокаций, в то время кек у этих «о бронз после обычной - закалки фиксируется рехристаллазозаиное состояние.. Техим образом, условия закалки при НЛП создают предпосылки для более интенсивного и полного протекания процесса старения

Метод НЛП дает возможность осуществить равномерную закалку по всей длине катанки. Блегодеря этому была разработана технология изготовления бронзовых бесетыкоеых термообрабзгываёмых КП (а с. № 45624). Технология вхлючвет следующие процессы: захалха катанки на проход, ролочение на неполный профиль КП со степенью деформации е = 20-30%, старение (450 °С, 4 часа), еопочвние на полный профиль, г - 40-30%. Прочность КП, полученных по данной технологии, составляет о = 550 МПа при 6 = 4,2%.

С целью устранения образования горячих трещин нг литой заготовке с роторного кристаллизатора НЛП были включены а технологию следующие приемы: увеличение мчения и изменение формы питой -заготовки, увеличение интенсивности кристаллизации в части сечения заготовки, формируемой бамдажем кристаллизатора, модифицирование расплава с изменением структуры заготовки, армирование литой, заготовки, изменение конструкции роторного хоисталпизатора (а.с. № 110132~. 933201, 954158)

Анализ уравнений регрессии зависимости прочности и зпеетросопроти-.темия КП от содержания а нем магния, имеющих коэффициент корреляции соответственна 0,64 и 0.71, позволил установить, что содержание Мд 6 КП с использованием НЛП можно скип-;* с 0,25- *.35% до 0,14-0,29%. Исследова»-»"« влияния рогдоэвания из спасосго разрушения КП от трещин и заотсе г.зззог.нлз допускать на литой заготсмо возможность образования горячих

трещин величиной т С;лзэ 1/5 от -со взодкя. Егкгодзрл прогэдснньп мероприятиям была рг:р:.бстг;;а тои;:г;сг.::; ;сг37с2г;2;-!'.',я бессггиксзых !Ш «з магкиезоЛ V? циркониевой бронз •

Осуществлялся таюко го«са состаг~ бронз с более сысский

технологичностью с условиях НЛП. В ксчостпе легирующих зг.о.-ло.тгез были

чыбракы переходные метаяям, обладающее изныкжд средсгг'см к ю-,;лгрз,т/, чем

Мд, Z(. Сс, Сг образующие с г.'.одъю оплаты с !.'.аг.ь:%"< «итгроалом

кристаллизации. Одновременно есодиш !.:ета.плскди р и о!, кзторма осрсзулт с

перзходкыми металлами твердые с23ду.кокгл. яг;:сщ:;о ко

разрезах, и имеют паременную рссгеор;;:.-.ссго оттсг.-перстуры. С с.к'.зльзсгснизгл

математического ппежфовгжз; ггакрииекга кеспедскзлио» еппгзд Сц-

N'¡-51, Си-Мп-Р, Си-Мп-З:, Си-?с-Р. С-кЧ.-З?, Си-Со-Р, Си-Со-С1 о рггли-:;!ы:.:и

соотношений;.! переходных ыетаплез с Р к 3. Для лрлтцтасетго

был выбра сплав Си-Ре-Р, как нгкбояое дса'о:ы-*:, техкепоп-.ч:-«.:.": прочньй.

Работы по изучению диаграммы ссстог.ния- Си-~е-? прсао^кга сои'.сстро с

институтом Гкпроцвотеетобрббота. Оа;оуь:й езегги кгсетл^к« дсстгксз

различных спгзеоз а расногесном согтсяни"/! и -осла зтепга.-. с

та.упрзтур определяли р,знтгеногсккм акат:«5м гароютз, остзгглкся г-еслз.

знеднего p£¿мípз^;v<,^, т-!р.-.-.о%;ггн1!Тныи гизлкзо» и •.»•лереккоа

электропроводности. В результате было ськатоно нзяичао фссф^дса л РсэР

и отсутствие создмксний гз? и РеРг, кзтерьв Сыг?.1 еГнару-какы друг/да*.

авторами. Было устансслако, что нзипучо.-кэ сзс".от.а у спязгоз дсстагг/стся при

соотношении Ре/Р=3,3, которые г.риг.адлачЬт хвззи5;«нзркс;.!у рагразу Сч-Го.-Р с

упрочняющей фазой Ре3г. • ,

(

С учетом глзктроиехамнесаа сссчсгэ, технгловмности и и^оссзтойетегл для КП Сыл определен, еогместно с -Гсршмаисм И.С., состсз еппаза нэда, содержащего 0,8-0,12%Ре, и 0,024-0,03%Р. Соединенно гсьР с гексагонолыюц решеткой позволяет пззысить кзиосостс-к'.-л"., кади а 2 раза. Термообработка дает возможность повысить зясктрспрозоднасть епгага с 34 до £0,5 ¡.«'Ом г,слг..

Исследования сплавов Си-го-Р показали, что достигнуть значительного повышения прочностных характеристик в процесса старения но удастся. С учетом этих особенностей была разрабстзнз уссперцкнствсяснная технолегея изготовления бесстыкогых тормообработенных КП {з.с. Г ¿2 452324), при которой о расплав с постея-шсй скоростью сгсдила псреиксвуга лига гуру .С!>25с.£Ра, осущестзлял1 згтал^у при кристаллизации с, кггстсБлянки Кагата с иагертегкой ее при герлчэй прекзткз, старение кате: га при 550-575 0 С з тзчзккэ 1 часа и волочение ее на КП. Контактные прозодз, лслучонкыэ по такс;; технологии, могут •

в процессе эксплуатации кмвтъ рабочие температуры до 200 °С, а кратковременные нагревы - до 400 °С. Бронзовые бесстыхсаые КП из сплава Си-Ро-Р общей массой '100 тонн смонтированы на Октябрьской, Москоеской и Куйбышезской хсд. Эксплуатация прозодсз проходит нормально. Технико-экономические расчеты показали, лго экономия от их использования достигает 540 руб. на 1 тонну в год по ценам до 01.04.91 г.

В работе также проводили исследования по разработка перспективных материалов дпя КГ) и их конструкций, были определены технологические приемы обработки давлением сплавов меди с высоким содержанием Ре и Сг. С целью улучшения композиционных материалов, установлены их свойства при различном дополнительном легировании. По своим свойствам такие материалы могут являться состгзной частью биметалл^еозк и триыаталличес:их КП. В сзязи с этим были разработаны конструкция таи« КП (а.с. N5 ,532172), а та то технология соединения отдельных частей многослойных КП с использованием сварки токами высокой частоты (а.с. N2 1391833).

12 глава посвящена исследованиям процессов, происходящих на соединяемых позерхностг ■ проводов, сваренных с использованием энергии взрыва, разработке технологии соединения проводов этим способом.

Высокая пропускная способность злектрифицкрогэнных железных дорог связана !<е только с долговечностью КП, но и с надежностью соединений проводов цепной подвески между собой.

В процессе эксплуатации. 6-10% случазв повреждаемости контактной саги связано с использованием болтовых соединений. Поэтому осуществлялся поиск те »«логических решений для создания более совершенных способов соединений прозодоз. На основании проведенного анализа был предложен метод соединения проводов с использованием энергии взрыва. С участием автора в работе отделения Сварки ЬНИИЖТ проводились исследования состояния сзаренньзс поверхностей в соединениях проводоз и определение режимов взрывного нагружения с отработкой схемы и технологии сварки.

Используя различные в!ды взрывчатого в-еиветва |ВВ), экспериментально было доказано, что зпектрогэхзническиа характеристики соединений, а следовательно, их качество, не зависят от скорости детонации ВВ и определяются удельной энергией V/, выделившейся при взрыва на единицу площади соединяемых учзстков проБодов, УУ=к0тгз, где О - теплота взрыва или его потенциальная энергия (кДж/кг), тез - масса ВВ, приходящаяся на единицу площади, г/см2, к - коэффициент полезного использования энаргуи . Металлографическиксспздоваякяш быгм опредс-лены значения V»' (от 2 дг 6,4

кДж/см ), при хотсрых набгаодагтся большая ипи меньшая г.ротяясекиость границ соединяемых л рос од оз, прошедших сззрху без оплаглания, с оплавлением или гообще на соединенных между собой.

В результате проведенных исследований было разработано несколько схем соединений проводоз. Были выявлены особенности состояния границ многопроволочных проводоз при соединении их знзхлестку при использовании проводов как из одноименных, так и из разноименных маталлоа в моно- и биметаллическом исполнении. 8 процессе сварки биметаллических стале-алюминиеэых многопроволочных проводов из-зз их мягкой оболочки и жесткого сердечника протяженность границ с металлической саязьга достигает 40%. Соединение границ с металлической связью повышается до £0%, если взрыаное нагружение осуществляется повторно, хотя и при меньших значениях удельных энергий, что объясняется предварительной подготовкой соединяемых поверхностей в процессе пераого взрыаа.

Анализ состояний границ соединений проводоз внахлестку поззолил установить следующие закономерности: плотный контакт и сварку ме;кду собой и с соединительным элементом - фольгой - имеют только внешние проамзы проводов; в- алюминиевых прсводах металл елгбее нзггртозызгется, чем з медных; в соединениях проаодоз из разноименных металлов происходит оплавление более легкоплавкого к о оплавленной зона образуются сплазы.

5 результате отработки технологии соединения проводов внахлестку методом взрыва (А135-М120, A185-A1S5, Ш20-М120) была достигнута такая прочность соединения, при которой разрушение происходило но э области стыка, а по самим проводам.

Более высокое качество соединений мкегопроволочных прозедоз было достигнуто при соединении их встык с использованием энергии езрыза (а.с. № 64S529). В отличии от соединения проездов внахлестку, новая схема обеспечивает рлзчоме-рног распределение токовых и механических нагрузок по всему сечению участка их соединения. Новь'.! способ поззолил увеличить надежность получения более высоких злектрокеханича; ¡.их свойств, что связано с увеличением протяженности границ сварки между проволоками.

Результаты исследований соединений мнегепровояочных проводов с использованием энергии взрыва послужили основанием . для разработки технологии соединен." î КП этим'методе*.. На основании металлографического анализа rpas;--; соединений были предложены способы соединения КП, отличающиеся простотой те,'.дологических операций (а.с. N3 697035, 117537.6). Для позышения надежности соедини- ия в пазах КП размещали стальные армирующие

-зпем&пы^с р23г2тгяг:к!ым ропьсфо«, форма • и ргм»ары .которых бьи.л отработаны в процесса прейдённых исследования, .

' Эшиуатецяя. .соединений проводе« с «сяопьзоватем энергии езрьюа показал г, что соединения кмоюг r.pcsi;,iyu>errsa па сравнению с боптозыми По денным МПС количество гккао'йтируоыьэс соединений прозодоз, полученных по взрызной 7СЖЧОПОП«:, ссстап'.-ло скспо i/.sr,пиона, а s::o:¡os.:i¡4c-o¿oñ гффект от юс внедрения досткг,1,5 ыян. руб. в год по-цонам до 01.04.91 г.

' вмзоль> . . ''

1.В розуяьтсто коиппэхекого подходаповышению .долговечности и надежности работы еялькотачкого еэпьсящсго контача разработаны материалы для него и ссздзш прогрессизные тзлног.огаи проиэзодства гсчтг.ктных проводов и тохосьешых алемзитоз полива токоприошкхзз. ■

.2. Определен!г принципы 'разработки едэдных еллаеог tcaic материала контактных проводос, сБеспечизакицкх достижение сысолос эксплуатационных характеристик и технологичэаск сеойстз о успоо»их непрерывного лдаъя в роторный криеталгезатор. . . . '

3. разработан \»\ркнфот пепучекия для скользящего контакта самошззыаггащегося перошхопого материала кархпеного типа с гетерогенной структурой, обладающего высокой злеетрогрозиенной стойкостью и прочностью за счет жцдкофгзногр спекания и беспрелятстгаино:"! диффузии при этом процесса, а также путем ввода в тугопгкэхуо оснозу пластично;") и легкоплавкой структурной составляющей.' • -Д

4. Установлены вид и состаз веществ и спласоз, вводимых е пороговый

материал пропиткой, обеспечивающих оЗразоганис устойчивых вторичных

i

структур или пластичных пленок на поверхностях контактов с выявлением природы колебаний момента .трения' от пзрездйчэсхих усталостных разрушений позерхнос.ных слоев. Показано, что при наличии с «юрешггевем материале-19% и более пластичней структурной составляющей, в позерхиостиых слоях медного контакта образуется положительный градиент механических свойств, а на поверхности трения етсричныэ структуры, что позволяет достигнуть совместимости лары трения.

5. Разработан принцип построения контактного материала матричного типа, наедая фаза кот poro имеет определенное функциональное назначение. У тахого материала самосыззызаящиэ езойстгз достигаются в результате равномерного распределения г.о матрице частиц тгердей смазл», комлзхг'резгнной из порошка, что позволяет вводить в материал до 15% тзердых иемзталличеаа« смйзск.

6. Выявлен? природа повышения мо^ничсских свойств, формирования структуры, субстру:.туры, текстуры у катанки с устансзхи непрерывного литья и прокатки, происходящая за счет многократной перекристаллизации ргската при прокатке, в большей части за о-'ет фрагментации субструктуры, чем от повышения напряжений 2-го рода, деформации при телтэратуре, близкой к температуре рекристаллизации меди.

7. Определена природа образования необычней "перистой" структуры у легированных контактных прогидоэ ь результата замедления диффузионных процессов при кристаллизации, образования пересыщенных твердых растворов у дисперсионно тзердеющих келных сплавоз з процессе горячей прокатки, а следовательно, закалки на проход при этой операичи.

8. Установлены причины нигкон пластичности у меди и высокой у бронзы от межхристаллитнсго и транскристаллктмого разрушения при высокотемпературном воздействия. Исследование сплгвсэ медного угла тройкой диаграммы Сч-Ре-Р позволило установить елтимальнэо соотношение железа и фосфора 3,6/1 в материале контактных лроводоз, упрочненных термсмоханкческой сбргботкой.

9. Установлено, что для токосъемных элементов на углеродной основе предпочтительней является непрерывность металлической фазы в углеродной матрице с непопимодальныч , а мономодальным распределением пор малых размеров, тзк как последний вид пористости обеспечивает стойкость углеродного материала к электроэрозии.

10. Изучено влияние электрического тока на процессы, происходящие на поьерхностях контактов, которые сводятся к ускорению кинетики образования ЕС, изменению их химического состава, формированию в поверхностных слоях медного контакта положительного градиента механических свойств. Определена рог.ь легкоплавкой и пластичной стркутурной составляющей материала пластин в снижении переходного сопротивления и коэффициента трэкия. при увеличении нагрева контактов током. Выявлены условия появления эффекта смазывающего действия тока, влияние лепсоплагкой составляющей на механизм образования пятен проводимости, величину допустимых плотностей ' тока, протекание электроэрозионных процессов и вид повре;едений порошковых материалов.

11, Выявлены процессы, стимулирующие появление вторичных структур, механизмы их образования и разрушения ка поверхности контактного провода. Установлено различие в структуре , химическом и фазовом составе ВС а зависимости зт материала токосъемных элементов. Показана возмолкость регулирования состаза ВС изменением хим.и - .'•ского состава ТЭ, т.е. снижение износа КП.

12. Установлено,что с повышением велимины то :а коэффициент трения скользяцепз электрического контакта снижается, таким образом система сохраняет свое состояние при изменении внешних воздействий при наличии устойчивых ВС на рабочей поверхности контактного ^оозода, находящихся в стационарном состоянии. Для описания этого эффекта привлечены положения термодинамики необратимых процессов.

13. Разработаны составы и технологии изготовления контактных пластин в монослойном ч биметаллическом исполнении из порошковых материалов каркасного и матричного типа. Оценена кинетика изменения их плотности, структуры и свойств от времени :( температуры спекания с возможностью снижения времени этого процесса с 2,5 часов до 6-10 минут пезао-ли/ю совместить технологический цикл прокатки и спекания. Внздрениз пласп-н на ЭПС 10 дорог постоянного тока позволило снизить износ контактного провода на 3550%, увеличить пробеги лолозоз токоприемников в 2-2,6 раза.

14. Разработаны составы и технологии изготовления методом непрерывного литья и прокатки бесстыксвых низколегированных и брензоэых контактных проводов, . , лрэчняеь;ых нзгартовхой или те^момеханической обработкой. Проведена корректировка технологических процессов производства бесстыковых медных контактных проводов методом непрерывного литья и прокатки. ПО "СрадазхьЕель", впервые в оточэстзенной практике стал выпускать до 12 тысл. в год таких проводов. Вь'пуск лагирозанных проводов составил 9 тыс.т. в год. Применение легировзнных проаодоз дало возможность повысить износостойкость контактных проводов до 2 раз.

15. При участии автора, совместно с отделением Сварки ВНИИЖТ, разработаны способы и технологии соединения многопроаслочных и контактных проводов встык с использованием энергии взрыва. Установлено, что качество соединения практически не зависит от вида ззрызчатого вещества, а зависит от величины удельной энергии, выделившейся при взрыве. Количество соединений проаодов в эксплуатации, полученных таким образом, достигло около 1 млн.

16. Проведено промышленное освоение разработанных материалов и технологических процессов I готозления деталей скользящего контакта, осуществлен ип промышленный выпуск , внедрение на железнодорожном транспорте , выг лнена оценка эффзхтивности их применения.

-ко-

Основное содержание диссертации изложено о #05 опубликованных работах. Прилагается список осноеных работ.

1. Берент В.Я. Струетурные изменения поверхности трения контактны.. провоДоаи пластин пантографов.// Труды ЦНИИ МПС. М., 1£64,вып.277, с.135-144.

2. Буше H.A., берент В.Я. Особенности ехзатыаания медных электропроводных сплавоз.// Всстник ЦНИИ железнедородаа'-о транспорта, 19S7.N 8, с.30-38.

3. Берент В.Я., Порцелан A.A. Исследование прочностных и структурных изменений контактных проводов в эксплуатации.// Труды ЦНИИ МПС.М., изд-зо "Транспорт", 1S68, вып.337, с.69-76.

4. Берент З.Я., Буше H.A., Родзаеаская Ю.А. Оценка износостойкости и изучение структурных изменений трущихся поверхностей медных сплааов.// Труды ЦНИИ МПС, М., изд-во Транспорт. 1D68, вып.337, C.9Q-107.

5. Берент В.Я., Порцелан А.А, Виккер И.В. Температура разупрочнения медных и бронзовых контактных проводов.// Металловедение и термическая обработка металлов, 1S33, N 2, с.24-29.

. 6. Ачкасов Л.Г., Берент В.Я., Буше H.A. Механические свойства медных сплавов для контактных проводов.// Вестник ЦНИИ железнодорожного транспорта, 1969, N 4, с.10-14.

7. Берент 8:Я., Буша H.A., Порцелан A.A. Соопротивляемость разупрочнению электропроводных сплагоя при нагреве.// Металловедение и термическая обработка металлов, 1971, N 5, с.12-14.

8. Буше H.A., Берент В.Я. Устройство для. испытания материалов на схватывание в процессе трения.// Машины и приборы для испытания материалов, (сб.статей журнала "Заводская лаборатория"). М„ изд-во Металлургия, 1971, с.54-, 59.

9. Сегал И.Я., Берент В.Я., Порцелан A.A. Оценка повреждаемости контактных проводов в условиях эксплуатации.// Труды ЦНИИ МПС, М., изд-во Транспорт, 1372, еып.473, &64-7I.

10. Берент В.Я.. Буше H.A., Гбрбшков Ю.И. Износостойкость бронз для контактных проводов.// Труды ЦНИИ МПС, М„ изд-во Транспорт, 1972, вып.473, с.73

11. Буша H.A., Берент 0.Я., Порцелан A.A., Алехин В.Я. Разупрочнение различных медных сплавоз под воздействием нагрева.// Труды ЦНИИ МПС, РЛ., изд-ео Транспорт, 1Э72, вып.473, с. 61-83.

-Hl- '

12. Буша H.A., Борент 8.Я., Порцелан Д.А, Воздействие токосьэмнь к материалов на разупрочнение Контактных прозодоз о сксллуатзцки.// Труды ЦНИИ МПС, М., изд:вс Транспорт, 117? вып.473, с,£1-88.

13. Иоффе М.М., Алехин В.Я., Берент В.Я. и др. Нозый способ изготовления контактных проводоз.// Труды ЦК ИИ МПС, М., изд-во Транспорт. 1972, вып.473, с.34-99.

14. Берент В.Я., Красиков К.И. Структура и свойства медных контактных проводоа в услозиях эксплуатации.// Металловедение и термическая обработка металлов, 1973, N8, с.50-53. ,

15. Буше H.A., Раков K.M., Бсронт В.Я., Копытько ВВ. Оценка сопротивляемости схватыванию различных сплавов.// Вестник машиностроения, М., изд-во Машиностроение, 1974, N 4, с.39-41.

16. Буше НА. Берент В.Я., Порцелан A.A.,,Алехин З.Я. Разупрочнение контактных проводов из меди и медных сплавов в сашсимости от технологии их изготовления.// Бестних ЦНИИ железнодорожного транспорта, 1974, N 5, с. 19-22.

17. Буше H.A., Крупникова-Перлина Е.И., Берент В.Я. Влияние технологических факторов на текстуру медных контактных проводов // Металловедение и термическая обработка металлов,, 1975, N 1, с.33-42.

18. Кольцоз В.П., Берент В.Я., Поил ала A.C., Семенов М.Е. Пропитка контактных пластин из спеченого материала легкоплавкими сппавзми.// Порошковая металлургия, 1975, N 7, с.93-98.

19. Алехин В.Я., Берент В.Я., Кирбаба В.А. Структура меди и свойства катанки, полученной на установке НЛП.// Кабельная техника, 1975, вып.10(128), с.11-13. >

20. Берент В.Я., Буше H.A., Сегал И.Я. Классификация дефектов и повреждений контахтных проводов электрифицированных железных дорог.

М., изд-во Транспорт, 1974, Б0 С.

21. Берент В.Я., Кольцов Е-.П., Семенов М.Е. Свойства контактных пластин из спеченого материала, пропитанного легкоплавким сплавом.// Вестник ЦНИИ железнодорожного транспорта, 1977, N 1, с.6-11.

22. Берент В.Я. Свойства медной катзнки при изготовлении ее методом непрерывного литья и платки.// Цветные металлы, 1977, N 8, C.56-5S.

23. Колы'ов В.П., Берент В.Я. Сравнение свойств кочтзггных пластин из спеченого материала, полученных прокаткой порошков и прессованием./! Труды ЦНИИ МПС, М., изд-во Транспорт, Контактная сеть и токосъем, еыл.553, 197С с 5468.

-Jll'

24. Калашников E.A., Берент В.Я., Буштедт Ю.П. .Особенности пластической деформации при сварко взрывом монометаллических и биметаллических мснопровопс.''нь.х проводов.// Применение анергии взрыва в сварочной техника. АН УССР, Институт элестросварки им.Е.О.Патона, Киеа.1977, (ДСП), с.123-127.

25. Буша H.A., Берент В.Я., КруминЯ М.Ю., Маркова Т.О. Повышение свойств пластин токоприе^никоз из спеченого материала.// Вестких машиностроения, М., 1978, N 2, с.48-49.

26. Берент В.Я. Влияние на свойства конт'ттных проводов технологических факторов.// Всесоюзная научно-техническая конференция Надежность технологических комплексов з машиностроительном производстве. Уфа, 13-15 сентября, 1978, с,54.

27. Берент В.Я., Порцелан A.A. Низколегированные и бронзовые бесстыковые контактные пробода высокой износостойкости и прочности.// Вестник БНИИЖТ. 1980, N 6, е. 19-20.

28. Берент В.Я. Жаропрочные Бысокоэлзктролроводные материалы.// Металловедение и термическая обработка металлов , 1960, N 10, с.41-44.

29. Берент В.Я. Изучение причин повреждений проводов электрифицированного транспорта // ЦНИИТЭИ МПС, Экспресснформация. Железнодорожный транспорт за рубежом. М., 1980, сер.Ш, вып.б, с.19-26.

30. Бельдей В.В., Берент В.Я. Токосъемные материалы для электроподвижного состава.//Желеэнодорожный транспорт, 1981, N 1, с.45-48.

31. Берест В.Я.-, Крумкня М.Ю., Шаурова Н.К., Семенов М.Е. Использование в спеченых материалах различных графитов.// Вестник ВНИИМСТ, 1981, N 2, с.25-23. •

32. Берент В.Я. и др. Термические и физико-химические процессы трения и износа электрических силовых скользящих контактов Л Schmierungstechnir, Berlin, 1981, т.12, N 10, с.299-301.

33. Берент В.Я., КрумЦнл М.Ю., Щерба Ю.Н., Бельдей В.В. Новый токосъемный материал для скользящего контакта электрического транспорта.// Вестник машиностроения, 1931, N 12, с. 15-(4 ■

34. Берент В.Я., Красиков К.И., Строк Л.П. Изыскание материала для электрического скользящего контакта.// Вестник ВНИИЖТ, 1981, N 1, с. 7-Й

35. Берент В.Я., Игнатьева 3 В., Щ<><&» '-С.Н. Исследование влияния пропитки легкоплавки:.-,;: сплавами на фрикционные характеристики спеченных материалов д. .я сильноточных контгктоз.// АН СССР, Трение и износ, 1931, т.П, N 6, с. 1067-1075.

' 4ь '

36. Васильев Ю.Н., Швецова Г.А., Берент В.Я. Буше H.A. Антифрикционную свойства материала на основа железа, содержащего ультрафосфат марганца.// Порошковая металлургия, 1982. N 7, с.91-94.

37. Берент В.Я., Гершман И.С., Родионова В Н. Легирование оловом медных контактных проводов.// Вестник ВНИИЖТ, 1983, N 6, с.16-18.

38. Берент В.Я., Красиков К.И., Круминя М.Ю., Шаурова Н.К Оценка смазочной способности свинца, применяемого в качестве твердой смазки в токосъемных ппастинах подвижного состава.// Проблемы трения и изнашивания, Киев, изд-во Техника, 1982, с.104-109.

39. Берент В.Я., Гершман И.С.,, Зайчиков A.B., Бельдей В.В. Состав и строение поверхностных слоев контактных проводов, работавших в паре с различными токосъемными элементами.//Вестник ВНИИЖТ, 19S5, N 3, с 28-31.

40. Берент В.Я., Игнатьева З.В., Щ«рба Ю.Н. Сравнительные злектрофрикционные характеристики серийных токось-емных материалов контактной сети электрифицированного ж/д транспорта.// В кн.Материалы s тр-'.ботехнике нестационарных процессов. М„ изд-во Наука, АН СССР. 1986, с. 110113.

41. Игнатьева З.В., Берент В.Я., Щерба Ю.Н. Элзк.-рофрикциоиные характеристики порошковых материалов в паре с медью.// В кн. Материалы

в триботехнике нестационарных процессов. М., изд-во Наука, АН СССР, 1986, С. 113-114.

42. Игнатьева З.В., Берент В.Я., Щерба Ю.Н. Исследование влияния пропитки легкоплавкими , сплавами порошковых материалов на электрофрикционные свойства.// В кн.Материалы в триботехнике нестационарных процессов. М., изд-во Наука, АН СССР, 19S6, с. 114-118.

43. Берент В.Я. Свойства самосмэзывания контактных пластин из порошкового материалла на железной основе, пропитанных легкоплавким сплавом свинца.// Вестник ВНИИЖТ, 1986, N 8, с.16-19.

44. Куманин A.B., Николаев А.К., Берент В.Я.. Гершман И.С. Влияние состава и термической обработки на свойства низколегированных медных сплавоз системы Cu-Fe-P.// В кн.Кон: аукционные и прецизионные сплавы цветных металлов. М., изд-во Металлургия, 1987, с.23-27.

45. Tept чан И.С., Буше H.A., Берент В.Я. Термодинамические аспекты суще&теозания устойчивых вторичных структур на поверхностях сильноточных скользящих контактов.//Трение и износ, 198S, т.Ю, N 2,г 225-232.

46. Берент В.Я., Гершман И.С. Новое в методике выбора контактных материалов для сильноточных скользящих контактов.// Скользящие электрические

-¡¡Sj

контакты. Сборник научных трудоз. Часть 2. Материалы и конструкции. М., изд-во Радио и связь, 1938, с.36-39.

47. Берент В.Я., Гершман И.С. Вторичные структуры на поверхностях сильноточных скользящих контактов. Ст.1. Строение и состав.// Трение и кзно^. 1989, т. 10, N4, С.687-6Э2.

48. Берент В.Я. Направленное изменение состава вторичных структур на медном скользящем хон;актз в зависимости от услоеий его работы с контактом из порошкового материала на железной оснозе. тчение и износ, том 14, N 6, 1993, с.1048-1053.

49. Косаленко Я.В., Анткпсз 8.П., Берент В.Я., Виноградов Л.В. Исследование мйталлизирсес.нныя углегрэфитозь'х естззок для токоприемников. Вторая международная конференция по композитам. Тезисы докладов. М., 1S94, с.141.

50. Берент В.Я. Электрическая зрсзия токссьемных элементов и контактного провода s процессе нэрушаниг. контакта. Трение и износ, т.16, N 1, январь-февраль, с.175-185.

51. Берент В.Я., Алешина A.B., Катрус O.A. Композиционные тскосъемные элементы матричного типа на медной осноса для г.олозоз токоприемников электрэподвижного состаьа. Трение и износ, т. 16, N 1, янзгрь-февраль, с.41-46.

52. Берент В.Я. Электроэррозионная стойкость и износостойкость углеродных и металлсуглерод.чых маториалса. Технология, М., N 1, 1395 г., с.54-62. ' •

53. Берент В.Я. Влияние эксплуатационных факторов на эяектроконтактные характеристики токосъемного узла. Вестник ВНИИЖТ, N 4, 1995, с.35-39.

54. Берент В Я., Щерба Ю.Н., Бельдей В.В. Характер взаимодействия деталей сильноточного скользящего конта!Ста в зависимости от природы и ссойстз токосъечных элементов полозов токоприемников. В сб.научных трудоэ

и

Контактное взаимодействие твердых тел Тверского политехнического института Тверь, 1591, с.91-100.

55. Берент В.Я., Рачек Л.Н. Электроконтаетные характеристики сильнотоксзого контакта, токосъсмные элементы пелрза токоприемника контактный провод. Вестник ВНИИЖТ, N 6, 1992, с.Зв-41.