JPH04365823A - 集電装置用すり板の製造方法 - Google Patents
集電装置用すり板の製造方法Info
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- JPH04365823A JPH04365823A JP16909291A JP16909291A JPH04365823A JP H04365823 A JPH04365823 A JP H04365823A JP 16909291 A JP16909291 A JP 16909291A JP 16909291 A JP16909291 A JP 16909291A JP H04365823 A JPH04365823 A JP H04365823A
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- mold
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、集電装置に用いられる
すり板の製造方法に関するものである。
すり板の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】集電装置用のすり板は、トロリー線と接
触して摺動するものであるため、耐摩耗性、耐アーク性
、通電性に優れていることが要求される。現在、このよ
うな要求に応えるものとして銅系または鉄系の焼結合金
よりなるすり板が広く用いられている。銅系すり板の標
準的な組成は、Ｃｕ８０〜８５％、Ｓｎ９〜１２％、Ｆ
ｅ３〜６％、Ｃ２〜５％であり、鉄系すり板の標準的な
組成は、Ｆｅ７７〜８２％、Ｃｕ８〜１０％、Ｓｎ１〜
２％、Ｐｂ４〜７％、Ｃ５〜７％である。
触して摺動するものであるため、耐摩耗性、耐アーク性
、通電性に優れていることが要求される。現在、このよ
うな要求に応えるものとして銅系または鉄系の焼結合金
よりなるすり板が広く用いられている。銅系すり板の標
準的な組成は、Ｃｕ８０〜８５％、Ｓｎ９〜１２％、Ｆ
ｅ３〜６％、Ｃ２〜５％であり、鉄系すり板の標準的な
組成は、Ｆｅ７７〜８２％、Ｃｕ８〜１０％、Ｓｎ１〜
２％、Ｐｂ４〜７％、Ｃ５〜７％である。
【０００３】すり板に対する要求は昨今の車両の高速化
の進展につれていっそう厳しさを増すと共に、新たにト
ロリー線に対する追随性も重視されるようになってきて
いる。トロリー線に対する追随性が不十分であると、高
速走行時に離線がはげしくなり、アークが頻繁に発生し
て、すり板およびトロリー線の損耗が大きくなるだけで
なく、電波障害を引き起こすという問題がある。現在使
用されているすり板は、主成分が比重の大きい銅または
鉄であるため、すり板自体の質量が大きく、トロリー線
に対する追随性を高めることが困難であった。
の進展につれていっそう厳しさを増すと共に、新たにト
ロリー線に対する追随性も重視されるようになってきて
いる。トロリー線に対する追随性が不十分であると、高
速走行時に離線がはげしくなり、アークが頻繁に発生し
て、すり板およびトロリー線の損耗が大きくなるだけで
なく、電波障害を引き起こすという問題がある。現在使
用されているすり板は、主成分が比重の大きい銅または
鉄であるため、すり板自体の質量が大きく、トロリー線
に対する追随性を高めることが困難であった。
【０００４】これを改善するものとして、軽量で高導電
性を有するアルミニウムまたはアルミニウム合金を主成
分とし、これに耐摩耗性を付与する目的でセラミック粒
子を分散させた複合材料で構成したすり板が有望視され
ている（特願平１−２２１８３３号）。
性を有するアルミニウムまたはアルミニウム合金を主成
分とし、これに耐摩耗性を付与する目的でセラミック粒
子を分散させた複合材料で構成したすり板が有望視され
ている（特願平１−２２１８３３号）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】新たに提案されたこの
アルミニウム系のすり板は、きわめて軽量で、しかも従
来の銅系または鉄系のすり板と同等以上の性能を有する
ことが確認されているが、これを工業的に製造する適当
な方法がまだ開発されていない。本発明の目的は、上記
のようなアルミニウム系複合材料よりなるすり板を工業
的に製造する方法を提供することにある。
アルミニウム系のすり板は、きわめて軽量で、しかも従
来の銅系または鉄系のすり板と同等以上の性能を有する
ことが確認されているが、これを工業的に製造する適当
な方法がまだ開発されていない。本発明の目的は、上記
のようなアルミニウム系複合材料よりなるすり板を工業
的に製造する方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段とその作用】本発明により
提供される一つの製造方法は、アルミニウムまたはアル
ミニウム合金溶湯を攪拌しながら、その中にセラミック
粒子を混入し、均一に分散させた後、このセラミック粒
子分散溶湯をすり板形状（切削または研削代を加味した
形状を含む）に型成形することを特徴とする。
提供される一つの製造方法は、アルミニウムまたはアル
ミニウム合金溶湯を攪拌しながら、その中にセラミック
粒子を混入し、均一に分散させた後、このセラミック粒
子分散溶湯をすり板形状（切削または研削代を加味した
形状を含む）に型成形することを特徴とする。
【０００７】溶湯を攪拌するのはセラミック粒子の分散
を均一にするためである。型成形には次のような方法を
採用することが好ましい。
を均一にするためである。型成形には次のような方法を
採用することが好ましい。
【０００８】第一の方法は、すり板形状のキャビティを
有する分割金型を所定の圧力で型締めした後、その中に
セラミック粒子分散溶湯を注入し、加圧下で凝固させる
という方法である。この場合、溶湯の加圧力としては
５００〜２０００ｋｇｆ／ｃｍ２ が有効である。
有する分割金型を所定の圧力で型締めした後、その中に
セラミック粒子分散溶湯を注入し、加圧下で凝固させる
という方法である。この場合、溶湯の加圧力としては
５００〜２０００ｋｇｆ／ｃｍ２ が有効である。
【０００９】第二の方法は、すり板形状のキャビティを
有する鋳型にセラミック粒子分散溶湯を注入して凝固さ
せるという方法である。鋳型としては、金型および各種
の砂型を用いることができる。
有する鋳型にセラミック粒子分散溶湯を注入して凝固さ
せるという方法である。鋳型としては、金型および各種
の砂型を用いることができる。
【００１０】第三の方法は、中心に湯口を有し、この湯
口のまわりに均等に複数個のすり板形状の鋳型空間が配
置され、この鋳型空間が放射状の湯通路により前記湯口
と連通している遠心鋳造装置を用い、この遠心鋳造装置
を湯口を中心として回転させながら湯口よりセラミック
粒子分散溶湯を注入し、同溶湯を遠心力下で凝固させる
という方法である。
口のまわりに均等に複数個のすり板形状の鋳型空間が配
置され、この鋳型空間が放射状の湯通路により前記湯口
と連通している遠心鋳造装置を用い、この遠心鋳造装置
を湯口を中心として回転させながら湯口よりセラミック
粒子分散溶湯を注入し、同溶湯を遠心力下で凝固させる
という方法である。
【００１１】一般にセラミック粒子としてはＳｉＣ粒子
、Ａｌ２ Ｏ３ 粒子などが使用されるが、これらの粒
子はアルミニウムより比重が大きいため、この方法です
り板を製造すると、凝固前に遠心力により粒子が外周側
に集まり、偏析を起こすことがある。この点を考慮して
鋳型は耐摩耗性が要求されるすり板摺動面が外周側に位
置するように配置することが望ましい。
、Ａｌ２ Ｏ３ 粒子などが使用されるが、これらの粒
子はアルミニウムより比重が大きいため、この方法です
り板を製造すると、凝固前に遠心力により粒子が外周側
に集まり、偏析を起こすことがある。この点を考慮して
鋳型は耐摩耗性が要求されるすり板摺動面が外周側に位
置するように配置することが望ましい。
【００１２】本発明により提供される他の製造方法は、
アルミニウムまたはアルミニウム合金溶湯を攪拌しなが
ら、その中にセラミック粒子を混入し、均一に分散させ
た後、このセラミック粒子分散溶湯を凝固させて複合材
料鋳塊を作り、この鋳塊をすり板形状まで塑性加工する
ことを特徴とする。
アルミニウムまたはアルミニウム合金溶湯を攪拌しなが
ら、その中にセラミック粒子を混入し、均一に分散させ
た後、このセラミック粒子分散溶湯を凝固させて複合材
料鋳塊を作り、この鋳塊をすり板形状まで塑性加工する
ことを特徴とする。
【００１３】加工方法としては、■鋳塊形状を円柱状ビ
レットとし、このビレットを押出成形した後、切断し、
すり板形状に鍛造する方法、■鋳塊形状を円柱状ビレッ
トとし、このビレットを押出成形した後、切断し、すり
板形状に切削加工する方法、■鋳塊形状を直方体状ケー
クとし、このケークを圧延加工した後、切断し、すり板
形状に鍛造加工する方法などがある。
レットとし、このビレットを押出成形した後、切断し、
すり板形状に鍛造する方法、■鋳塊形状を円柱状ビレッ
トとし、このビレットを押出成形した後、切断し、すり
板形状に切削加工する方法、■鋳塊形状を直方体状ケー
クとし、このケークを圧延加工した後、切断し、すり板
形状に鍛造加工する方法などがある。
【００１４】本発明により提供されるさらに他の製造方
法は、セラミック粒子と、アルミニウム粉末またはアル
ミニウム合金粉末とを混合して均一に分散させ、脱気、
固化した後、これを所定のすり板形状まで塑性加工する
ことを特徴とする。
法は、セラミック粒子と、アルミニウム粉末またはアル
ミニウム合金粉末とを混合して均一に分散させ、脱気、
固化した後、これを所定のすり板形状まで塑性加工する
ことを特徴とする。
【００１５】上記の混合方法としては、Ｖ字型ミル、ボ
ールミル、振動ミル、アトライター等の装置を使用する
機械的方法や、水、アルコール等の液体中で攪拌して均
一に分散させた後、脱液、乾燥する方法などが利用でき
る。
ールミル、振動ミル、アトライター等の装置を使用する
機械的方法や、水、アルコール等の液体中で攪拌して均
一に分散させた後、脱液、乾燥する方法などが利用でき
る。
【００１６】また脱気、固化方法としては、混合粉を排
気管を有する金属缶に充填し、真空引きした後、封缶し
、冷間圧縮およびホットプレスする方法、封缶まで同様
の工程を経た後、ホットプレスする方法、真空ホットプ
レスによる方法、ＨＩＰ（ホット アイソスタティッ
ク プレス）による方法等が利用できる。また塑性加
工の方法としては、押出加工、圧延加工、抽伸加工、鍛
造加工等が利用できる。
気管を有する金属缶に充填し、真空引きした後、封缶し
、冷間圧縮およびホットプレスする方法、封缶まで同様
の工程を経た後、ホットプレスする方法、真空ホットプ
レスによる方法、ＨＩＰ（ホット アイソスタティッ
ク プレス）による方法等が利用できる。また塑性加
工の方法としては、押出加工、圧延加工、抽伸加工、鍛
造加工等が利用できる。
【００１７】
【実施例】以下、本発明の実施例を詳細に説明する。
実施例１
平均粒径２０μｍ のＳｉＣ粒子を ７５０℃に加熱さ
れたＡＤＣ１０合金溶湯に攪拌しながら少量ずつ添加し
、総添加量が体積率にして１５％のＳｉＣ粒子分散 Ａ
ＤＣ１０合金溶湯を得た。
れたＡＤＣ１０合金溶湯に攪拌しながら少量ずつ添加し
、総添加量が体積率にして１５％のＳｉＣ粒子分散 Ａ
ＤＣ１０合金溶湯を得た。
【００１８】一方、図１および図２に示すすり板と同じ
形状のキャビティを有する図７のような分割金型２を用
意した。この分割金型２は固定型２Ａと可動型２Ｂより
なり、固定型２Ａ側に中子ピン３とノックアウトピン４
を有し、分割面下方に溶湯注入口５を有するものである
。
形状のキャビティを有する図７のような分割金型２を用
意した。この分割金型２は固定型２Ａと可動型２Ｂより
なり、固定型２Ａ側に中子ピン３とノックアウトピン４
を有し、分割面下方に溶湯注入口５を有するものである
。
【００１９】この分割金型２を型締めした後、前記Ｓｉ
Ｃ粒子分散溶湯を注入口５から射出速度約７０ｍｍ／秒
で注入し、加圧下で凝固させた。型ばらし後、注入口部
の不要な凝固部分を切断除去し、得られた鋳造品にＴ６
処理を施し、さらに摺動面を軽切削し、穴ぐり加工した
。これにより、ＳｉＣ粒子と ＡＤＣ１０合金の複合材
よりなる図１および図２の形状のすり板１を製造するこ
とができた。
Ｃ粒子分散溶湯を注入口５から射出速度約７０ｍｍ／秒
で注入し、加圧下で凝固させた。型ばらし後、注入口部
の不要な凝固部分を切断除去し、得られた鋳造品にＴ６
処理を施し、さらに摺動面を軽切削し、穴ぐり加工した
。これにより、ＳｉＣ粒子と ＡＤＣ１０合金の複合材
よりなる図１および図２の形状のすり板１を製造するこ
とができた。
【００２０】また上記と同じ方法で、ＳｉＣ粒子の代わ
りにＴｉＣ粒子、Ａｌ２ Ｏ３ 粒子を使用して、やは
り良好なすり板を製造することができた。
りにＴｉＣ粒子、Ａｌ２ Ｏ３ 粒子を使用して、やは
り良好なすり板を製造することができた。
【００２１】実施例２
実施例１と同様にして得たＳｉＣ粒子分散 ＡＤＣ１０
合金溶湯を、図３および図４に示すすり板と同じ鋳型空
間を有する砂型に注入し、凝固させた。得られた鋳造品
の不要部分を除去し、Ｔ６処理を行った。これにより図
３および図４に示す形状のすり板１を製造することがで
きた。
合金溶湯を、図３および図４に示すすり板と同じ鋳型空
間を有する砂型に注入し、凝固させた。得られた鋳造品
の不要部分を除去し、Ｔ６処理を行った。これにより図
３および図４に示す形状のすり板１を製造することがで
きた。
【００２２】得られたすり板は通常の砂型鋳物に比較す
るとポロシティが多いものであるが、すり板としての使
用には十分耐え得るものであった。砂型の代わりに石膏
型や金型を使用しても同様にすり板を製造することがで
きる。
るとポロシティが多いものであるが、すり板としての使
用には十分耐え得るものであった。砂型の代わりに石膏
型や金型を使用しても同様にすり板を製造することがで
きる。
【００２３】実施例３
中心に湯口を有し、この湯口のまわりに図１および図２
に示すすり板と同じ形状の鋳型空間を有する鋳型が８個
均等に配置され、各鋳型が放射状の湯通路により前記湯
口と連通している遠心鋳造装置を用意した。
に示すすり板と同じ形状の鋳型空間を有する鋳型が８個
均等に配置され、各鋳型が放射状の湯通路により前記湯
口と連通している遠心鋳造装置を用意した。
【００２４】この装置を湯口を中心として回転させなが
ら、湯口より実施例１と同様にして得たＳｉＣ粒子分散
ＡＤＣ１０合金溶湯を注入し、同溶湯を遠心力作用下
で凝固させた。型ばらし後、湯口側の不要な凝固部分を
除去し、Ｔ６処理を行い、摺動面の軽切削と、穴ぐり加
工を行った。これにより、ＳｉＣ粒子と ＡＤＣ１０合
金の複合材よりなる図１および図２の形状のすり板１を
製造することができた。
ら、湯口より実施例１と同様にして得たＳｉＣ粒子分散
ＡＤＣ１０合金溶湯を注入し、同溶湯を遠心力作用下
で凝固させた。型ばらし後、湯口側の不要な凝固部分を
除去し、Ｔ６処理を行い、摺動面の軽切削と、穴ぐり加
工を行った。これにより、ＳｉＣ粒子と ＡＤＣ１０合
金の複合材よりなる図１および図２の形状のすり板１を
製造することができた。
【００２５】実施例４
平均粒径２０μｍ のＳｉＣ粒子と平均粒径３０μｍ
のＢ４ Ｃ粒子を、７５０ ℃に加熱された Ａ４０３
２合金溶湯に攪拌しながら少量ずつ添加し、総添加量が
体積率にして２０％ （ＳｉＣ粒子１０％、Ｂ４ Ｃ粒
子１０％） の粒子分散Ａ４０３２合金溶湯を得た。
のＢ４ Ｃ粒子を、７５０ ℃に加熱された Ａ４０３
２合金溶湯に攪拌しながら少量ずつ添加し、総添加量が
体積率にして２０％ （ＳｉＣ粒子１０％、Ｂ４ Ｃ粒
子１０％） の粒子分散Ａ４０３２合金溶湯を得た。
【００２６】この溶湯を攪拌を継続しながら連続鋳造し
、外径６インチのビレットを製作した。このビレットを
、幅が製造するすり板と同等の幅で、厚さが製造するす
り板の厚さに０．６ ｍｍの切削代を加えた厚さの矩形
穴をもつダイスにより押出成形した。得られた押出材を
図５および図６の形状に切断した後、Ｔ６処理を施し、
摺動面側に約０．６ ｍｍ厚の切削加工を施し、さらに
穴ぐり加工を行った。これにより図５および図６に示す
形状のすり板１を製造することができた。
、外径６インチのビレットを製作した。このビレットを
、幅が製造するすり板と同等の幅で、厚さが製造するす
り板の厚さに０．６ ｍｍの切削代を加えた厚さの矩形
穴をもつダイスにより押出成形した。得られた押出材を
図５および図６の形状に切断した後、Ｔ６処理を施し、
摺動面側に約０．６ ｍｍ厚の切削加工を施し、さらに
穴ぐり加工を行った。これにより図５および図６に示す
形状のすり板１を製造することができた。
【００２７】実施例５
ＳｉＣ粒子と Ａ６０６１合金粉末を水中で攪拌して均
一に混合した後、水分を蒸発させて、Ａ６０６１ 合金
粉末にＳｉＣ粒子が体積率で２０％含まれた混合粉を得
た。この混合粉を外径１７０ ｍｍφのアルミニウム缶
に充填し、缶の蓋部分に接続された排気管を通して缶内
を真空引きした後、排気管を鍛接して封止した。この混
合粉充填缶を常温で圧縮し、充填密度を高めた後、円柱
状にホットプレスした。
一に混合した後、水分を蒸発させて、Ａ６０６１ 合金
粉末にＳｉＣ粒子が体積率で２０％含まれた混合粉を得
た。この混合粉を外径１７０ ｍｍφのアルミニウム缶
に充填し、缶の蓋部分に接続された排気管を通して缶内
を真空引きした後、排気管を鍛接して封止した。この混
合粉充填缶を常温で圧縮し、充填密度を高めた後、円柱
状にホットプレスした。
【００２８】このホットプレス材の外周面部分と両端面
部分を切削し、外径１５０ ｍｍφの全体が複合材より
なる押出ビレットを製作した。このビレットを角棒状に
押出成形し、得られた角棒を切断して鍛造素材とし、こ
れを図３および図４のすり板１と同等の形状のキャビテ
ィを有する金型で鍛造した。その後、鍛造品をＴ６処理
し、摺動面の軽切削と穴ぐり加工を行った。これにより
、２０％ＳｉＣ粒子で強化されたＡ６０６１ 合金より
なる図３および図４に示す形状のすり板１を製造するこ
とができた。
部分を切削し、外径１５０ ｍｍφの全体が複合材より
なる押出ビレットを製作した。このビレットを角棒状に
押出成形し、得られた角棒を切断して鍛造素材とし、こ
れを図３および図４のすり板１と同等の形状のキャビテ
ィを有する金型で鍛造した。その後、鍛造品をＴ６処理
し、摺動面の軽切削と穴ぐり加工を行った。これにより
、２０％ＳｉＣ粒子で強化されたＡ６０６１ 合金より
なる図３および図４に示す形状のすり板１を製造するこ
とができた。
【００２９】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、セ
ラミック粒子で強化されたアルミニウムまたはアルミニ
ウム合金の複合材よりなるすり板を容易に製造すること
ができ、工業的に顕著な効果が得られる。
ラミック粒子で強化されたアルミニウムまたはアルミニ
ウム合金の複合材よりなるすり板を容易に製造すること
ができ、工業的に顕著な効果が得られる。
【図１】 本発明の一実施例で製造されたすり板の平
面図。
面図。
【図２】 図１のすり板の正面図。
【図３】 本発明の他の実施例で製造されたすり板の
平面図。
平面図。
【図４】 図３のすり板の正面図。
【図５】 本発明のさらに他の実施例で製造されたす
り板の平面図。
り板の平面図。
【図６】 図５のすり板の正面図。
【図７】 本発明の製造方法に使用される分割金型の
一例を示す断面図。
一例を示す断面図。
１：すり板 ２：分割金型 ２Ａ：固定型
２Ｂ：可動型 ３：中子ピン ４：ノックアウトピン ５
：溶湯注入口
２Ｂ：可動型 ３：中子ピン ４：ノックアウトピン ５
：溶湯注入口
Claims (6)
- 【請求項１】 アルミニウムまたはアルミニウム合金
溶湯を攪拌しながら、その中にセラミック粒子を混入し
、均一に分散させた後、このセラミック粒子分散溶湯を
すり板形状（切削または研削代を加味した形状を含む）
に型成形することを特徴とする集電装置用すり板の製造
方法。 - 【請求項２】 型成形は、すり板形状のキャビティを
有する分割金型を所定の圧力で型締めした後、その中に
セラミック粒子分散溶湯を注入し、加圧下で凝固させる
ことにより行うことを特徴とする請求項１記載の集電装
置用すり板の製造方法。 - 【請求項３】 型成形は、すり板形状のキャビティを
有する鋳型にセラミック粒子分散溶湯を注入して凝固さ
せることにより行うことを特徴とする請求項１記載の集
電装置用すり板の製造方法。 - 【請求項４】 型成形は、中心に湯口を有し、この湯
口のまわりに均等に複数個のすり板形状の鋳型空間が配
置され、この鋳型空間が放射状の湯通路により前記湯口
と連通している遠心鋳造装置を用い、この遠心鋳造装置
を湯口を中心として回転させながら湯口よりセラミック
粒子分散溶湯を注入し、同溶湯を遠心力下で凝固させる
ことにより行うことを特徴とする請求項１記載の集電装
置用すり板の製造方法。 - 【請求項５】 アルミニウムまたはアルミニウム合金
溶湯を攪拌しながら、その中にセラミック粒子を混入し
、均一に分散させた後、このセラミック粒子分散溶湯を
凝固させて複合材料鋳塊を作り、この鋳塊をすり板形状
に塑性加工することを特徴とする集電装置用すり板の製
造方法。 - 【請求項６】 セラミック粒子と、アルミニウム粉末
またはアルミニウム合金粉末とを混合して均一に分散さ
せ、脱気、固化した後、これを所定のすり板形状に塑性
加工することを特徴とする集電装置用すり板の製造方法
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16909291A JPH04365823A (ja) | 1991-06-14 | 1991-06-14 | 集電装置用すり板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16909291A JPH04365823A (ja) | 1991-06-14 | 1991-06-14 | 集電装置用すり板の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04365823A true JPH04365823A (ja) | 1992-12-17 |
Family
ID=15880177
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16909291A Pending JPH04365823A (ja) | 1991-06-14 | 1991-06-14 | 集電装置用すり板の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04365823A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108247065A (zh) * | 2017-12-28 | 2018-07-06 | 四川飞亚动力科技股份有限公司 | 一种轻量化连杆 |
-
1991
- 1991-06-14 JP JP16909291A patent/JPH04365823A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108247065A (zh) * | 2017-12-28 | 2018-07-06 | 四川飞亚动力科技股份有限公司 | 一种轻量化连杆 |
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