本发明专利技术公开了一种碳石墨换向器的制造工艺，其工艺是?包括①制取换向器组件②制取压制粉③换向器组件装于压制模具中，并在环形空间上方倒入多于成品中的碳片总重量的压制粉重量，施压，获得镶嵌低密度模制压制粉的预压组件④将预压组件在温等静压设备中施压获得镶嵌高密度静压压制粉的静压组件；⑤后加工获得符合成品工艺尺寸的产品。本发明专利技术的优点在于：通过本法获得的碳换向器成品，碳片与导电部件及支承体连接紧密，没有间隙，碳片抗拉强度可达5N以上，而且整体工艺简单，成本低，通用性好，可推广应用和规模化加工，并避免了以往粘接和焊接工艺的质量稳定差的缺点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种碳换向器，具体是指一种碳换向器的制造工艺以及用该制造方法所制造的产品。
技术介绍
碳换向器以其优异的的的耐腐蚀和耐磨性能，广泛应用于应用于普通换向器无法适应的电机中，其结构主要包括由绝缘支撑体、导体部件以及碳片构成。目前，碳换向器的碳片和导电部件的固定连接一般采用导电胶粘接，焊接工艺或镶嵌工艺，其中采用导电胶粘接，如中国专利号为ZL 03107188. 0公开的平面碳换向器，这种方式的缺点在于导电胶价格非常昂贵，导致碳换向器的生产成本居高不下，另外，导电胶水结合力相对较差，且易受热脱胶，耐热温度低，使用寿命短，操作困难使得碳换向器的质量稳定性存在隐患。而另外一种焊接工艺，如中国专利公开号为CN 1927514A公开的碳换向器的焊接工艺，这种连接方式的缺点在于需要专用焊接设备和焊接气氛下才能进行焊接，而且工艺过程比较困难，不可靠，另外其焊料采用的贵重金属，价格非常昂贵，焊料保存麻烦，不适合碳换向器的规模化生产，而中国专利公开号为200480002038. 7公开的碳换向器的连接工艺，提出把已成形的碳片无间隙的压入换向器组件中，要做到把制成品的碳片与导体部件配合精密在工艺上是很困难的，无法应用在规模生产中。还有一个专利申请号为98809820公开的碳换向器及其制造方法，提出先把碳材料模制在导体部件上，再压注绝缘胶木，该专利没有清楚的说明如何把碳材料模制在导体部件上。目前已知的制造方法是先制成碳片和换向器组件， 再寻求相连接，由于碳片的性质，使用粘接和焊接工艺难以规模生产，而且获得的产品并不理想，因此，必须寻求其他工艺方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的缺点和不足，而提供一种连接成本低、 连接难度低、质量好、便于推广应用且有利于碳换向器规模化生产的碳换向器的制造工艺。为实现上述目的，本专利技术的技术方案是包括以下步骤①制取换向器组件，包括由绝缘胶木压制的支承体(2)，均勻的环绕换向器轴线(8)布置的导体部件(1)，由绝缘胶木压制的内外环形圈(6) (7)，和环形内圈裸露的环形导体部件(11)，环形导体部件(11)上设置有多个盲孔(3)，留有安置碳片的环形空间(10)；②制取压制粉，压制粉的松装比为0.5g/cm3 5g/cm3 ；③换向器组件装于压制模具中，并在环形空间(10)上方倒入多于成品中的碳片总重量的压制粉，用模具对换向器组件和压制粉施压，压力大于lOOkg/cm2，获得镶嵌低密度模制压制粉(14)的预压组件，该低密度模制压制粉孔隙度不大于30% ；④将预压组件用包套包裹密封，放置在温等静压设备中以90°C-500°C温度下施加 IOMI^a 400Mpa压力，保压1秒 10000秒后获得镶嵌高密度静压压制粉(13)的静压组件； ④步骤处理所用的设备除了所特指的温等静压机外，其他可以在各个方向上对包裹产品的表面同时施加相等压力的设备都可以在本专利专利技术的步骤④工艺中使用。因此也可以用使用冷等静压机和热等静压机，以及其他满足这个要求的设备，都应该属于步骤④中所述的设备。⑤将碳换向器组件通过机加工工设备进行外圆切削，内孔切削，碳平面的切削，碳片与导体部件的切槽，导体部件(1)的端脚加工出金属挂线钩，获得符合成品工艺尺寸的产品。进一步设置是所述的步骤④和⑤之间还进行以下步骤⑥将静压组件剥除包套， 在热处理设备中烧结1-50小时，消除内应力和完成树脂的固化或交联，获得镶嵌碳片(17) 的碳换向器组件。进一步设置是所述步骤③的环形空间(10)上方倒入的压制粉量的重量多于成品碳片重量。进一步设置是所述步骤(1)制取的换向器组件包括有绝缘胶木做为支撑体(2)和用于电机转子挂线用的与换向片数量相等的金属挂线钩(4)或金属嵌线槽，所述导体部件 (1)环绕换向器轴线(8)布置，导体部件有裸露金属面(11)用来与碳片接触完成电流的传导，导体部件裸露金属面(11)上有用来锚住碳片的多个盲孔(3)，换向器组件与碳刷接触面之间留有用来安置碳片的空间(5)，有用来保护碳片的内外环形圈(6) (7)。进一步设置是压制粉由填料和粘结剂通过混料、捏合、粉碎制成，该粘结剂为未熟化的热固性树脂或热塑性树脂，该压制粉中含有的粘结剂质量比例在0. 1% 10 %。进一步设置是压制粉中含有的填料质量比例在90% 99. 9%，所述填料从碳粉、石墨、金属粉、金属化合物、陶瓷、纤维和纳米材料组合而成。进一步设置是所述压制粉的组分比例为 填料 98% ；粘结剂2% ；其中填料成份如下填料石墨粉30% ；石墨纤维30% ；聚四氟乙烯微粉 H 导电陶瓷8;铜粉30% ；粘结剂成份如下粘结剂树脂100%。进一步设置是换向器组件上有盲孔(3 )被碳片(9 )填充，所述的盲孔(3 )为圆柱状或其他不规则形状凹坑。进一步设置是所述步骤④中还进行压力介质预热，预热温度范围为室温至450°C 之间。进一步设置是换向器组件上有盲孔(3)被碳片(9)填充。关于上述专利技术的内容的补充说明因为碳片材料是惰性的，靠其中含有的少量树脂粘结成一块，因此只有利用机械方法来卡住碳片，由于不是把碳片先制成品，而是用制作碳片的原料来填装换向器组件预留的碳片空间，因此任何形状复杂的凹腔都能填装进去，而且形状复杂的凹腔可以提高碳片在部件中镶嵌的机械强度。因此凹腔可以制造出利于镶嵌的缩口，可以有加强定位的盲孔，盲孔也可以做出缩口，内外保护圈可以压制出齿状边， 这样就能牢固的卡主碳片。也可以参见专利号为200480002038. 7中提到的用来卡碳片的方法。原材料的选用是制造碳片的关键，对碳片的性能要求是导电，耐磨，耐腐蚀，因此所用材料必须瞒足条件这些条件由于树脂是不导电的，因此尽量减少配方中的比例。当然为了增加导电性和强度，可以选用能提高导电性和强度性能的材料。如纳米碳纤维管等。碳片属于以树脂为粘结剂的电工用碳石墨制品类，其制作碳片的压制粉工艺属于公开的，其制作方法和配方非常多，但其中含有的成份也就是从数量众多的填料和树脂中选出，其方法也可以参照专利号200910308484. 5超耐磨全能纳米碳刷及其制备方法中介绍的方法来制备压制粉。换向器组件装于压制模具中，并在环形空间(10)上方倒入适量的压制粉(比成品碳片重量多15%)，用模具对换向器组件和压制粉施压，获得镶嵌低密度模制压制粉(14) 的换向器组件(以下简称预压组件)(图7)。从这步开始利用碳片制造工艺，直接在换向器组件上制取碳片，普通碳片的制作工艺是制备压制粉，压制，烧结。本专利技术是利用在压制工艺上直接把换向器组件和压制粉压在一起，由于换向器组件不能够承受很大的压制力，因此在压制工艺上必须改进，本专利技术采用分两次完成压制碳片工艺，先通过换向器组件所能承受低压力的冷模压，来获得低密度模制压制粉(14)，使压制粉能与换向器组件获得低机械强度的镶嵌， 当然低密度模制压制粉(14)必须能保持形状，在移动过程中不会分散，开裂，和脱离换向器组件。还有另一种方法是把压制粉用水或其他溶剂制成流体或半流体，通过注射或涂覆在换向器组件，再通过加热或溶剂自然挥发等方法使压制粉干燥结块。④将预压组件用包套包裹密封，在温等静压设备中90°C -500°C下施加IOMPa 400Mpa压力，保压1秒 10000秒后获得镶嵌高本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种碳石墨换向器的制造工艺，其特征在于包括以下步骤：①制取换向器组件，包括由绝缘胶木压制的支承体（２），均匀的环绕换向器轴线（８）布置的导体部件（１），由绝缘胶木压制的内外环形圈（６）（７），和环形内圈裸露的环形导体部件（１１），环形导体部件（１１）上设置有多个盲孔（３），留有安置碳片的环形空间（１０）； ②制取压制粉，压制粉的松装比为０．５ｇ／ｃｍ３～５ｇ／ｃｍ３ ； ③换向器组件装于压制模具中，并在环形空间（１０）上方倒入多于成品中的碳片总重量的压制粉重量，用模具对换向器组件和压制粉施压，压力大于１００ｋｇ／ｃｍ２，获得镶嵌低密度模制压制粉（１４）的预压组件，该低密度模制压制粉孔隙度不大于３０％； ④将预压组件用包套包裹密封，放置在温等静压设备中以９０℃－５００℃温度下施加１０ＭＰａ～４００Ｍｐａ压力，保压１秒～１００００秒后获得镶嵌高密度静压压制粉（１３）的静压组件； ⑤将碳换向器组件通过机加工工设备进行外圆切削，内孔切削，碳平面的切削，碳片与导体部件的切槽，导体部件（１）的端脚加工出金属挂线钩，获得符合成品工艺尺寸的产品。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：万海潮，
申请(专利权)人：万海潮，
类型：发明
国别省市：33
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