Ученые Южно-Уральского государственного университета создали уникальную технологию производства изделий из углеграфитовых материалов с высокими эксплуатационными свойствами. Новая технология найдет применение в различных промышленных отраслях.

Группа ученых Южно-Уральского государственного университета (ЮУрГУ) — вуза — участника Проекта 5-100, под руководством кандидата технических наук, доцента кафедры «Процессы и машины обработки металлов давлением» Политехнического института ЮУрГУ Марины Самодуровой, совместно с предприятием «Аверс» создала и запатентовала уникальную технологию производства изделий из углеграфитовых материалов с высокими эксплуатационными свойствами.

Углеграфитовые материалы — это материалы с высоким содержанием углерода (не менее 99% по массе) преимущественно с графитовой структурой. Эксперты отмечают, что такие материалы обладают уникальным набором химических, физических и механических свойств, которые делают их незаменимыми в черной и цветной металлургии, электроэнергетике и электротехнике, химии, машиностроении, атомной энергетике и ракетно-космической отрасли.

Изделия, изготовленные с помощью данной технологии, имеют самый широкий круг применения в электротранспорте и электротехнике благодаря рабочей температуре углеграфита свыше 700°С.

«Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности, к изготовлению изделий для электротехники из материалов на основе графита с полимерным связующим. Данный материал представляет из себя смесь порошка графита и порошка фенолформальдегидной смолы. Одно из направлений использования данного изобретения — это токосъемные элементы для городского электротранспорта, щетки для электрических машин, городского и железнодорожного транспорта и т. п.», — объясняет Марина Самодурова.

«Стандартный» способ получения изделий электротехнического назначения предполагает приготовление смеси из графита и связки, последующее прессование из нее изделий в нагретой до 160-170°C пресс-форме. При таком способе смесь сразу же подают в пресс-форму после приготовления, что снижает плотность получаемых изделий и их физико-механические свойства.

Технология, разработанная учеными ЮУрГУ, позволяет повысить плотность готового изделия, поскольку перед прессованием приготовленную порошковую композицию выдерживают в течение 4-6 часов при температуре 70-90°С.

«Наши разработки относятся к технологии изготовления изделий из углеграфитовых материалов методом прессования. Углеграфитовые материалы изначально находятся в порошковой форме. Состав используемого материала представляет собой смесь графита с определенными составляющими. Так как мы работаем в основном с изделиями электротехнического назначения, то, кроме графита, мы используем полимерное связующее, которое при уплотнении и последующей термической обработке позволяет создавать компактные изделия нужных геометрических размеров с требуемыми свойствами», — рассказывает Марина Самодурова.

Предлагаемый учеными способ позволяет также решить проблему налипания жидкой смолы на стенки матрицы, поскольку дает возможность не только удалить из смеси влажность и газы, но и получить на твердых частицах наволачной смолы слой полимера в несколько микрон (исключить их превращение в жидкость при контакте с нагретыми стенками пресс-формы).

Еще одно преимущество технологии, разработанной в ЮУрГУ, — низкая себестоимость производства. Количество отходов при прессовании не превышает 2-5%. Кроме того, технология требует меньших финансовых затрат, так как исключается операция высокотемпературного отжига.

«В настоящее время изделия из графита, изготовленные по данной технологии, поставляются практически во все регионы России, а также в страны СНГ (Беларусь, Казахстан и др.), — рассказывает Марина Николаевна. — Для производственных предприятий, которые занимаются прессованием порошковых материалов, такая разработка представляет большой интерес. При покупке лицензии промышленное предприятие может внедрить данную технологию для производства электротехнических изделий и изделий конструкционного назначения из графита».

Полученный учеными ЮУрГУ патент — «Способ получения электротехнических изделий из порошковых композиций на основе углерода» — является важным этапом серьезной исследовательской работы. Работа с графитом, по мнению ученых ЮУрГУ, является перспективным направлением исследований. Более пяти лет в университете проводятся научно-исследовательские и патентные работы по внедрению новых и совершенствованию действующих технологий изготовления изделий из углеграфитовых материалов.