CA1053483A - Conducteurs electriques en alliages a1-mg-si en particulier pour cables aeriens de transport d'energie et procede d'obtention - Google Patents
Conducteurs electriques en alliages a1-mg-si en particulier pour cables aeriens de transport d'energie et procede d'obtentionInfo
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- CA1053483A CA1053483A CA253,454A CA253454A CA1053483A CA 1053483 A CA1053483 A CA 1053483A CA 253454 A CA253454 A CA 253454A CA 1053483 A CA1053483 A CA 1053483A
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- C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
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Abstract
L'invention concerne des conducteurs électriques améliorée en alliages à base d'aluminium, comportant 0,15 à 0,35% de Fer, 0,30 à 0,70% de silicium, 0,30 à 0,80% de magnésium et jusqu'à 0,40% de cuivre. Ces conducteurs sont obtenus par tréfilage de fil machine à une température comprise entre 110 et 180.degree.C, et revenu à une température comprise entre 130 et 240.degree.C. Application à la fabrication de câbles aériens pour le transport d'énergie à grande distance.
Description
~a présente invention concerne une amélioration des caractéristique~ mécaniques et électriques des alliages aluminium-magnésium-silicium ~es alliages Al-Mg-Si faiblement alliés (Mg jusqu'à
environ 1%, Si jusqu'à environ 1%) sont utilisés depuis près d'un demi siècle comme conducteurs électriques, particuli~rement sous forme de c~bles aériens pour le transport de l'~nergie à
grande distance. ~'alliage communément appelé "Almélec" ou AGS/~ (selon la norme française A 02 001) et qui a fait llob~et de la norme frsnç~ise A~NOR N~_C-34125~ doit avoir les caractéristiques minimales suivantes dans le ca~ de fils de dismètre inférieur ou ~gal à 3,6 mm: --.-- charge de rupture minimale : 33 Kg/mm2 - moyenne minimale sur câble : 34,5 Kg/mm2;
allongement à la rupture : 4%; : :
- résistivité maximale à 20C : 3,28 ~ n.cm; -: -- résistivité moyenne maximale sur câble : 3,25 ~ Q. cm.
Sa composition chimique est assez voi~ine de : Mg : 0,6%, Si : 0,6%, Pe~0,35%.
~'augmentation sub~tantielle de~ caractéristiques --m~caniques~~ans perte sur la conductivit~ présente un int~rêt ~ -é~ident soit pour permettre une sugmentstion de la portée sans modification de la hauteur des pylônes, soit pour b~néficier, à
portée égale, d'un coefficient de sécurité mécanique accru~
Or on ne peut espérer une am~lioration importante des caractéristiques mécaniques, pour une résistivité électrique ~ ~
donnée, par augmentstion de la teneur en éléments d'alliage --(notamment Mg et Si) celle-ci se tradui~ant par une diminution de la tréfilabilité, 3o ~a demanderesse a découvert qu'il était possible :
d'obtenir des ~ils conducteurs améliorés en AGS/~, en combinant: -1 _ Un tréfilsge à tiède, c'est-~-dire à une température .
.
comprise entre 110 et 180 et préf~rentiellement entre 130 et 160 du fil machine préalablement mis en solution et trempé.
environ 1%, Si jusqu'à environ 1%) sont utilisés depuis près d'un demi siècle comme conducteurs électriques, particuli~rement sous forme de c~bles aériens pour le transport de l'~nergie à
grande distance. ~'alliage communément appelé "Almélec" ou AGS/~ (selon la norme française A 02 001) et qui a fait llob~et de la norme frsnç~ise A~NOR N~_C-34125~ doit avoir les caractéristiques minimales suivantes dans le ca~ de fils de dismètre inférieur ou ~gal à 3,6 mm: --.-- charge de rupture minimale : 33 Kg/mm2 - moyenne minimale sur câble : 34,5 Kg/mm2;
allongement à la rupture : 4%; : :
- résistivité maximale à 20C : 3,28 ~ n.cm; -: -- résistivité moyenne maximale sur câble : 3,25 ~ Q. cm.
Sa composition chimique est assez voi~ine de : Mg : 0,6%, Si : 0,6%, Pe~0,35%.
~'augmentation sub~tantielle de~ caractéristiques --m~caniques~~ans perte sur la conductivit~ présente un int~rêt ~ -é~ident soit pour permettre une sugmentstion de la portée sans modification de la hauteur des pylônes, soit pour b~néficier, à
portée égale, d'un coefficient de sécurité mécanique accru~
Or on ne peut espérer une am~lioration importante des caractéristiques mécaniques, pour une résistivité électrique ~ ~
donnée, par augmentstion de la teneur en éléments d'alliage --(notamment Mg et Si) celle-ci se tradui~ant par une diminution de la tréfilabilité, 3o ~a demanderesse a découvert qu'il était possible :
d'obtenir des ~ils conducteurs améliorés en AGS/~, en combinant: -1 _ Un tréfilsge à tiède, c'est-~-dire à une température .
.
comprise entre 110 et 180 et préf~rentiellement entre 130 et 160 du fil machine préalablement mis en solution et trempé.
2 - Une légère modification de sa composition chimique par addition de cuivre dans la limite de 0,40%,
3 _ Un traitement de revenu aprè~ tréfilage, celui-ci pouvant ~tre effectu~ soit en four statique, soit, de préférence, en continu, La fabrication des fils en alliages ~l-Mg-Si du type AGS/~ pour câbles aériens peut s'effectuer par différents 10 - proc~dés. On peut citer, en particulier, trois procédés comportant les successions d'opérations ~uivantes:
ler procédé: laminage de billettes carrées ou filage de lopins à la presse, soudure de~ couronnes de fil machine, tréfilage à environ trois fois le diamètre final désiré, mise en solution, trempe puis tréfilage au diamètre final et revenu, 2e procédé: filage à la presse en semi-continu de lopins avec trempe ~ l'eau en sortie de presse, tréfilage au diamètre final et revenu, 3e procédé: coulée et laminage en continu de fil machine sur appareillage du type PROPERZI ou SECIM (ex SPIDEM), mise en solution au four de bobines de fil machine d'environ 1 tonne, suivie de trempe et étuvage~ puis tréfilage au diamètre final et revenu.
Ce dernier procédé est le plus communément employé depuis 20 ans car il correspond à la meilleure productivité au stade d- ~-l'élaboration du fil-m,achine et de la tran~formation Il est employé pour des alliages Al-Mg-Si dont la composition chimique peut varier entre 0,15 et 0,35% pour le fer, 0,30 et 0,80% pour le magnésium, 0,30 et 0,70~o pour le silicium, les autres éléments étant les impuretés généralement présentées dans les alliages dlaluminium pour applications ~lectriques. ~'est ~galement ce proc~dé qui se prête le mieux à la mise en oeuvre de l'invention.
Il est connu de l~homme de l'art que les caractéristiques mécaniques des alliages Al-Mg-Si dans l~état : mis en solution solide - trempé - revenu (cas des profllés)~ ou : mis en solution solide - trempé - tréfilé - revenu (cas des fils) - peuvent ~tre sensiblement augmentées par addition de cuivre.
~ outefois, en revsnche~ la résistivité éleatrique 81 accroit sensiblement et~ en ce qui concerne le deuxième procédé
cité plus haut~ l~aptitude au filage est notablement abaissée ce qui diminue l'intérêt pratique d'une telle addition. De plu9, la teneur en cuivre doit être limitée compte tenu du risque de corrosion qui peut en ré~ulter Par ailleurs~ il est co~nu (brevet français ~ 1 499 266 de la Société Péchiney) que le tréfilage de fils en alliage Al-Mg-Si après mise en solution solide et maturation à une température inférieure ~ la température de précipitation rapide -qui se situe aux environs de 200, et supérieure aux températures ha~ituelles de tréfilage de 20 à 70Cg conduit, dsns le cas d~un tréfilage à 110C~ à un gain de charge de rupture de 1 ~ 1~5 Kg/mm2 ~ résistivité égale, apr~s 1e traitement final de revenu-restauration effectué à1165C.
~tobjet de l~invention est un procédé de fabrication de fils conducteur3 très nettement a~éliorés en AGS/~ caractérisés -;
par:
- des associations de caractéristiques mécaniques et électriques nettement plus performantes que celles obtenues avec les procédés de l~art~antérieur. ~-- des propriétés de stabilité thermique et de tenue au fluage améliorée 8, - une résistance à la fatig~e 8U moins équivalente à
celle de l'art antérieur.
Ce procédé, objet de la présente invention, consiste donc 8 effectuer une addition de cuivre à un alliage Al-Mg-Si (AGS/~
` "` 1053~83 ou "~lmélec") ~ une teneur ne dép~ssant pas 0,40%~ et, de préférence~ ne d~passant pss 0,20% et ~ effectuer sur le fil machine obtenu, par exemple par le procédé N 3 décrit plu9 haut, une transformation ~ tiède par tréfilage~ celle-ci 9 ~ intercalant entre le traitement thermique de mise en solution solide et trempe du fil machine et le traitement de reve-nu du fil tréfilé, ces traitements ~tant effectués soit par charges en four statique soit en continu.
~e tréfilage est effectué à tiède, dans un domaine de température correspondant aux faibles vitesses de précipitation de Mg2Si, un tel domaine de température est situé entre 110 et 180C pour des ~lliages Al-Mg-Si de composition ~e : 0,15 - 0,35%, Si : 0,30 - 0,70%, Mg : 0,30 - 0~80%~ Un tréfilage est effectué
à ces températures, et avec un taux d'allongement sup~rieur à
350~o (S ~ 9 X 100~ 350%, S étant la section initisle et 9 la section finale du fil) permet en effet d'améliorer de façon surprensnte les caractéristique~ finales (couples R - p ) obtenue 9 après revenu final, grfice à une plus fine répartition des constituants Mg2Si durcissants qui précipitent lors de l'opération de tréfilsge à tiède, et grâce ~ l'élimination, au cours dudit ~.
tréfilage à tiède, des zones de GUINIER_PRæS~ON formées par maturation après trempe et contribuant fortement à la résistivité
électrique, mais faiblement au durcissement structural.
~a demsnderesse a découvert que, de façon surprenante, la combinaison de l'addition de cuivre à des teneurs limitées à
0,4% et de préférence,à 0,2% et du tréfilage à ti~de permet d'accéder à des niveaux de caractéristiques mécaniques et électriques finales très élevés sans avoir à recourir à des teneurs excessives en cuivre qui seraient rédhibitoires pour la tréfilabilité dans les conditio~s normales et pour la tenue à
la corrosion De plus le tréfilage à tiède compte tenu de l'effet sur lOS3483 la précipitation structurale qu'il provoque~ permet l'application aux fils tréfilés d'un trnitement de revenu en continu ~ la défilée. - -Le tréfilage à tiède est effectu~ ~ partir du fil machine selon différents mode~ possibles, soit à p~rtir d'une bobine de fil froide, le fil entrant froid dans la tréfileuse ou de préférence préchauffé à la défilée ~usqu'à la température de tréfilage à tiède, soit à partir d'une bobine de fil préchauffee en four à une température inférieure à la température de tréfilage à tiède et ne pouvant excéder 140C, température à laquelle un effet notable de durcissement se fait sentir~ ce qui se traduirait par une tréfilabilité diminuée.
Un moyen de réalisation du tréfilage à tiède consiste, par exemple~ à tréfiler le fil sur une machine multiple à
; glissement avec cabestans en ligne et fonctionnant en immersion, le bain de lubrifiant étant thermoststé à la température de tréfilage ~ tiède et la filière étant arrosée par ce m~me ~ -lubrifiant thermostaté, Dans ce ca~, la température du lubrifiant ; est ajustée entre 110 et 180C et de préférence entre 130 et 160C
en fonction des conditions de tréfilage (taux d'écrouissage, vitesse, et, par conséquent, temps de tréfilage).
Après tréfilage à tiède~ le fil est traité thermiquement soit en four statique, par charges, à des températures de consigne comprises entre 130 et 170C pour des temps compris entre 30 minutes et 12 heures, soit, de préférence, en continu en sortie de tréfileuse à tiède~ ~ des températures de consigne comprises entre 180 et 240C pendant des temps de maintien compris entre 1 et 30 secondes. Un mode de réalisation d'un tel traitement thermique en continu consiste, psr exemple, en un pas~age dans un four à bain d'huile thermostaté, lequel permet en outre d'obtenir le fil parfaitement lubrifié et par conséquent très apte à
l'opération ultérieure de câblage.
. . - - . .
- ' . ~: .
Ce traitement thermique final conduit à un effet de restauration et provoque également un effet de précipitation structurale d~o~ résultent:
- un gain de conductivité ~lectrique, - une restaurstion de la plasticit~ (allongements à la rupture et pliages), alors que la résistance mécanique de~ fil~ (résistance à la rupture) reste à un niveau élevé. ~es exemples qui suivent permettront de mieux comprendre la mise en oeuvre de l'invention, sans, toutefois, en limiter l'e~tendue.
E~EMPIE 1 On a tréfilé, de façon connue, 4 alliages A B C D ayant les compositions sui~ante 9:
Fe~ Sii Cu% ~
A 0,18 0~55<0,008 0,66 0,18 0,57 0,05 0,70 C 0,18 0,58 0,20 0,69 . D 0,20 0,56 0,53 0,67 ~e cycle de tran~formation 8 été le suivant:
- filage ~ la pre99e de lopins de 100 mm de diamètre donnant un fil machine de 9,5 mm de dismatre;
- mise en solution solide du fil machine de 9,5 mm pendant 3 h à 540C, - trempe à l'eau froide;
- maturation de 8 ~ours à la température ambiante;
- tréfilage sur bloc monopasse au diamatre de 2,2 mm, à
la temp~rature ambiante, ~ la vitesse de 40 matres par minute;
- revenu final en four statique à 165C avec des durées allant de 30 mn à 9 h, En fonction des durées de revenu, on a obtenu des - . .
. . .
1053~8;~ -a~sociations charge de rupture - résistivité variables pour lesquelles on peut tracer des courbes R = f(p), En considérant uniquement la valeur de résistivité ~= 3,25y~1.cm~ on a les charges de rupture suivantes:
Alliage A: 36,4 Kg/mm2 p= 3~25)~ cm B: 36,8 Kg/mm2 "
C: 39,5 Kg/mm2 "
D : 41,5 Kg/mm2 "
Composition de l'alliage: Fe: 30%, Si: 0~605to~
Mg: 0~64%~ Cu 0,015%. - -Cycle de transformation:
- coul~e, puis laminage en continu, sur machine PROPERZI, d'un fil machine de 9,5 mm de diamatre;
- mise en solution solide du fil machine: 3 h à 540C;
- trempe ~ l'eau froide; :
- maturation de 4 jours à la température ambiante;
- tréfilage sur bloc monopasse au diamètre de 2,2 mm à
ler procédé: laminage de billettes carrées ou filage de lopins à la presse, soudure de~ couronnes de fil machine, tréfilage à environ trois fois le diamètre final désiré, mise en solution, trempe puis tréfilage au diamètre final et revenu, 2e procédé: filage à la presse en semi-continu de lopins avec trempe ~ l'eau en sortie de presse, tréfilage au diamètre final et revenu, 3e procédé: coulée et laminage en continu de fil machine sur appareillage du type PROPERZI ou SECIM (ex SPIDEM), mise en solution au four de bobines de fil machine d'environ 1 tonne, suivie de trempe et étuvage~ puis tréfilage au diamètre final et revenu.
Ce dernier procédé est le plus communément employé depuis 20 ans car il correspond à la meilleure productivité au stade d- ~-l'élaboration du fil-m,achine et de la tran~formation Il est employé pour des alliages Al-Mg-Si dont la composition chimique peut varier entre 0,15 et 0,35% pour le fer, 0,30 et 0,80% pour le magnésium, 0,30 et 0,70~o pour le silicium, les autres éléments étant les impuretés généralement présentées dans les alliages dlaluminium pour applications ~lectriques. ~'est ~galement ce proc~dé qui se prête le mieux à la mise en oeuvre de l'invention.
Il est connu de l~homme de l'art que les caractéristiques mécaniques des alliages Al-Mg-Si dans l~état : mis en solution solide - trempé - revenu (cas des profllés)~ ou : mis en solution solide - trempé - tréfilé - revenu (cas des fils) - peuvent ~tre sensiblement augmentées par addition de cuivre.
~ outefois, en revsnche~ la résistivité éleatrique 81 accroit sensiblement et~ en ce qui concerne le deuxième procédé
cité plus haut~ l~aptitude au filage est notablement abaissée ce qui diminue l'intérêt pratique d'une telle addition. De plu9, la teneur en cuivre doit être limitée compte tenu du risque de corrosion qui peut en ré~ulter Par ailleurs~ il est co~nu (brevet français ~ 1 499 266 de la Société Péchiney) que le tréfilage de fils en alliage Al-Mg-Si après mise en solution solide et maturation à une température inférieure ~ la température de précipitation rapide -qui se situe aux environs de 200, et supérieure aux températures ha~ituelles de tréfilage de 20 à 70Cg conduit, dsns le cas d~un tréfilage à 110C~ à un gain de charge de rupture de 1 ~ 1~5 Kg/mm2 ~ résistivité égale, apr~s 1e traitement final de revenu-restauration effectué à1165C.
~tobjet de l~invention est un procédé de fabrication de fils conducteur3 très nettement a~éliorés en AGS/~ caractérisés -;
par:
- des associations de caractéristiques mécaniques et électriques nettement plus performantes que celles obtenues avec les procédés de l~art~antérieur. ~-- des propriétés de stabilité thermique et de tenue au fluage améliorée 8, - une résistance à la fatig~e 8U moins équivalente à
celle de l'art antérieur.
Ce procédé, objet de la présente invention, consiste donc 8 effectuer une addition de cuivre à un alliage Al-Mg-Si (AGS/~
` "` 1053~83 ou "~lmélec") ~ une teneur ne dép~ssant pas 0,40%~ et, de préférence~ ne d~passant pss 0,20% et ~ effectuer sur le fil machine obtenu, par exemple par le procédé N 3 décrit plu9 haut, une transformation ~ tiède par tréfilage~ celle-ci 9 ~ intercalant entre le traitement thermique de mise en solution solide et trempe du fil machine et le traitement de reve-nu du fil tréfilé, ces traitements ~tant effectués soit par charges en four statique soit en continu.
~e tréfilage est effectué à tiède, dans un domaine de température correspondant aux faibles vitesses de précipitation de Mg2Si, un tel domaine de température est situé entre 110 et 180C pour des ~lliages Al-Mg-Si de composition ~e : 0,15 - 0,35%, Si : 0,30 - 0,70%, Mg : 0,30 - 0~80%~ Un tréfilage est effectué
à ces températures, et avec un taux d'allongement sup~rieur à
350~o (S ~ 9 X 100~ 350%, S étant la section initisle et 9 la section finale du fil) permet en effet d'améliorer de façon surprensnte les caractéristique~ finales (couples R - p ) obtenue 9 après revenu final, grfice à une plus fine répartition des constituants Mg2Si durcissants qui précipitent lors de l'opération de tréfilsge à tiède, et grâce ~ l'élimination, au cours dudit ~.
tréfilage à tiède, des zones de GUINIER_PRæS~ON formées par maturation après trempe et contribuant fortement à la résistivité
électrique, mais faiblement au durcissement structural.
~a demsnderesse a découvert que, de façon surprenante, la combinaison de l'addition de cuivre à des teneurs limitées à
0,4% et de préférence,à 0,2% et du tréfilage à ti~de permet d'accéder à des niveaux de caractéristiques mécaniques et électriques finales très élevés sans avoir à recourir à des teneurs excessives en cuivre qui seraient rédhibitoires pour la tréfilabilité dans les conditio~s normales et pour la tenue à
la corrosion De plus le tréfilage à tiède compte tenu de l'effet sur lOS3483 la précipitation structurale qu'il provoque~ permet l'application aux fils tréfilés d'un trnitement de revenu en continu ~ la défilée. - -Le tréfilage à tiède est effectu~ ~ partir du fil machine selon différents mode~ possibles, soit à p~rtir d'une bobine de fil froide, le fil entrant froid dans la tréfileuse ou de préférence préchauffé à la défilée ~usqu'à la température de tréfilage à tiède, soit à partir d'une bobine de fil préchauffee en four à une température inférieure à la température de tréfilage à tiède et ne pouvant excéder 140C, température à laquelle un effet notable de durcissement se fait sentir~ ce qui se traduirait par une tréfilabilité diminuée.
Un moyen de réalisation du tréfilage à tiède consiste, par exemple~ à tréfiler le fil sur une machine multiple à
; glissement avec cabestans en ligne et fonctionnant en immersion, le bain de lubrifiant étant thermoststé à la température de tréfilage ~ tiède et la filière étant arrosée par ce m~me ~ -lubrifiant thermostaté, Dans ce ca~, la température du lubrifiant ; est ajustée entre 110 et 180C et de préférence entre 130 et 160C
en fonction des conditions de tréfilage (taux d'écrouissage, vitesse, et, par conséquent, temps de tréfilage).
Après tréfilage à tiède~ le fil est traité thermiquement soit en four statique, par charges, à des températures de consigne comprises entre 130 et 170C pour des temps compris entre 30 minutes et 12 heures, soit, de préférence, en continu en sortie de tréfileuse à tiède~ ~ des températures de consigne comprises entre 180 et 240C pendant des temps de maintien compris entre 1 et 30 secondes. Un mode de réalisation d'un tel traitement thermique en continu consiste, psr exemple, en un pas~age dans un four à bain d'huile thermostaté, lequel permet en outre d'obtenir le fil parfaitement lubrifié et par conséquent très apte à
l'opération ultérieure de câblage.
. . - - . .
- ' . ~: .
Ce traitement thermique final conduit à un effet de restauration et provoque également un effet de précipitation structurale d~o~ résultent:
- un gain de conductivité ~lectrique, - une restaurstion de la plasticit~ (allongements à la rupture et pliages), alors que la résistance mécanique de~ fil~ (résistance à la rupture) reste à un niveau élevé. ~es exemples qui suivent permettront de mieux comprendre la mise en oeuvre de l'invention, sans, toutefois, en limiter l'e~tendue.
E~EMPIE 1 On a tréfilé, de façon connue, 4 alliages A B C D ayant les compositions sui~ante 9:
Fe~ Sii Cu% ~
A 0,18 0~55<0,008 0,66 0,18 0,57 0,05 0,70 C 0,18 0,58 0,20 0,69 . D 0,20 0,56 0,53 0,67 ~e cycle de tran~formation 8 été le suivant:
- filage ~ la pre99e de lopins de 100 mm de diamètre donnant un fil machine de 9,5 mm de dismatre;
- mise en solution solide du fil machine de 9,5 mm pendant 3 h à 540C, - trempe à l'eau froide;
- maturation de 8 ~ours à la température ambiante;
- tréfilage sur bloc monopasse au diamatre de 2,2 mm, à
la temp~rature ambiante, ~ la vitesse de 40 matres par minute;
- revenu final en four statique à 165C avec des durées allant de 30 mn à 9 h, En fonction des durées de revenu, on a obtenu des - . .
. . .
1053~8;~ -a~sociations charge de rupture - résistivité variables pour lesquelles on peut tracer des courbes R = f(p), En considérant uniquement la valeur de résistivité ~= 3,25y~1.cm~ on a les charges de rupture suivantes:
Alliage A: 36,4 Kg/mm2 p= 3~25)~ cm B: 36,8 Kg/mm2 "
C: 39,5 Kg/mm2 "
D : 41,5 Kg/mm2 "
Composition de l'alliage: Fe: 30%, Si: 0~605to~
Mg: 0~64%~ Cu 0,015%. - -Cycle de transformation:
- coul~e, puis laminage en continu, sur machine PROPERZI, d'un fil machine de 9,5 mm de diamatre;
- mise en solution solide du fil machine: 3 h à 540C;
- trempe ~ l'eau froide; :
- maturation de 4 jours à la température ambiante;
- tréfilage sur bloc monopasse au diamètre de 2,2 mm à
4 températures successive~:
. ambiante (environ 20C) . 110C
. 140C
. 160C
Pour le tréfilage à 110 - 140 et 160C~ le fil est mis ~-en température avant chaque passe par maintien dans un bain d'huile thermostat~ la filière étant également chauffée ~ la température de tréfilsge.
- traitement de revenu final en statique à 16 5C pour des durée~ de lh à 7h.
Pour les différentes durée~ de revenu, on a obtenu des associations R -p variables, à l'aide desquelles on peut tracer lOS3483 pour chaque température de tréfilage des courbes R = f (~). En consid~rant uniquement la valeur de restivité p = 3~25~n.cm~ on a le 9 charges de rupture suivantes:
Température Rp ~ Q.cm de tréf~lage C ~ ~
ambiante 20 ~ 35,0 3~75 110 37~7 ,.
140 39,8 160 38~9' EXEMP~E 3 ~ e fil de diamatre 2,2 mm obtenu 3elon l'exemple 2~ par tréfilage ~ 140 a subi un revenu en continu psr pa~sage dans un bain d~huile chauffé à différentes températures~ 180~ 200 et 220C~ la vitesse de pas~age étant telle que le temps de maintien à la température de revenu était de 15 secondes.
~ es caractéristiques obtenue~ pour les différente 9 températures de re~enu et pour llétat brut de tréfilage ~ tiède - sont le~ suivantes:
Température 2 de revenu en C R Kg/mmA200 ~ p ~ Q.cm .
180. 39,1 495 ~,255 200 38,5 4~5 3~243 ; 220 1 37,4 4,5 3,228 : Brut de tréfilage tiède 39,9 2,2 3,30 E~EMPIE 4 On a tréfilé ~ tiède 3 ~chantillons de fil machine de 9,5 mm de dismatre correspondant aux compos~tions A~ B~ C de : l'exemple 1~ qui ont subi le m~me proces3us de tran3formstion que . .
. . , ~ ~
dans cet exemple, ~ llexception du tréfilage, effeotué à 140C.
De même que dans les exemples précédent3~ on a obtenu~
selon les conditions de revenu~ différentes associations R - p à l~aide desquelles on peut trsoer pour ohaque alliage une oourbe R~ f (p) et on a retenu les valeurs de R oorrespondant à la valeur de résistivité p = 3,25~Q.cm.
On a obtenu les résultat~ suivants:
AlIiage R Kg/om2 A 200% p ~ Q.cm A 40 5 3,25 ~ (0,05% Cu) 40,5 5 3~25 C (0~2% Cu) 42 . 5 3~25 -On a procédé dans les mêmes conditions que pour l~exemple 4, mais on a tréfilé au diamètre de 3,45 mm, toutes choses ~-égales par ailleurs, avec les résultats suivants:
. ~Alliage R Kg/mm2 p ~ Q .cm , A 38,3 3~25 39,1 3,25 C 41 3,25 Des fils en alliages A et C de l~exemple 1 (tene~rs respectives en Cu : <0,008% et : 0,20%) transformés selon l'exemple 4~ avec tréfilage à tiède à 140C suivi d'un revenu en four statique, ont subi différents traitements thermiques visant à caractériser la stabilité thermique des caractéri~tiques mécaniques des fils et leur résistance au fluage.
On a mesuré les caractéristiques mécaniques ~ 20C~
avant et après chauffages de lh à 175 - 200 et 250C, et de 100 h ~- à 125C. ~es résultats ont été les suivants:
:. , . ~ ~. '.' :, , ' ', : '. -- 105348;~
Allia-ge A Alliage C
Réchsuffage - __ R Kg/mm2 A 200~oR Kg/mm2 A 200 %
Néant 39~5 4,8 40~8 4~o 1 h à 175C 37~1 5,7 40,2 4~o 1 h à 200C 31,6 4,8 36,1 3,7 1 h à 250C 21,7 4,5 25,7 4~5 100 h à 125C 36~4 5,4 39,~ 4~0 A titre de comparaison~ le~ fils de 2~2 mm de l~exemple 2, tran~formés selon l~art antérieur, avec tréfilage habituel à
20C ont donné les résultat~ suivants:
Réchauffage A 200 _ Kg/mm2 .
~éant 35 5,5 1 h à 175C 32,8 4,5 1 h à 200C 28,5 4~
1 h ~ 250C 18,7 6~2 100 h à 125C 33,6 6,3 ~es mêmes fils~ en alliages A et C, non réchauffés~
(ligne "néant" du tableau précédent) ont été soumis à des essa 9 de fluage de lO00 heures à 60C sous une contrainte de 7,1 Kg/mm2 ~e~ allongements de fluage enregistrées sont respectivement de:
A : 4,55 10 2mm sur 125 mm soit % - 3,64 10 2%
C : 3,65 10 2mm sur 125 mm soit ~% = 2,92 10 2%
Pour des fil~ de composition chimique voisine de celle de l~sllisge A, transformé selon les procédés habituels de l~art antérieur, les allongements de fluage obtenus dans les mêmes conditions d'es~ai sont généralement de 4 10 2~.
EXEMPIE 7 :
A partir de fil machine de 0 9~5 mm~ obtenu par coulée et laminage en continu sur machine PROPERZI~ en deux alliages de .
. . .
1053~83 composition chimique:
~e Si Cu Mg Ti % % % 0,~ %
Alliage E 0,28 0,57 0,020 0~57 0,01 : ~lliage ~ 0,28 0,54 0,10 0,56 0,01 et syant subi successivement~ en bobine de 1 t _ un traitement de mise en solution solide de 10 h à
- lme trempe à l'eau froide - un traitement de séchage de 6 h ~ 100C
on a effectu~ un tréfilage à tiède sur machine ~ tréfiler 4 pa99e9~ 18 vitesse de sortie étant de 100 m/mn. ~a température - de tréfilage à tiède était de 160C.
~ e fil entre froid dsns la machine et est porté ~ la tempérsture de tréfilage à tiède par immersion dans le bain de lubrifiant thermostaté à cette température, les filières et les cônes de la tréfileuse étant eux-m~me 9 immergés dans le lubrifiant.
~ e fil de ~ 3,45 mm obtenu en deux opérations de tré-filage aans le~ conditions ci-dessus a subi ensuite différent3 traitements de revenu soit en four stati~ue, soit au passage dans : un bain d~huile.
~ e~ caractéristiques mécaniques de traction et les valeurs de résistivité électriques obtenues dans l'état brut de tréfilage ~ tiade et après en revenu3 de 12 h. à 150 sont par exemple les suivantes,:
¦ Alliage Conditions de revenu A200 . __ _____ ___________________________ Kg/mm2 ._______ ~ Q.cm E rut de tréfilage ~ tiède 34~7 5,7 3,447 ; 30 ~________ Revenu 12 h à 150C 38,0 8,7 3,240 Brut de tréfilage à tiède 35,6 5,3 3,480 ¦ Revenu 12 h à 150C 39,0 8~5 3,240 , .
E~EMPIE 8 DU fil de 0 3~45 mm brut de tréfilage à tiade obtenu dans l~exemple 7 pour chacun de 8 deux alliage~ a subi une troisième opération de tréfilage dans les m~mes conditions pour l'amener au diamatre 2~25 mm.
Ce fil a également subi les traitements de revenu de l~exemple 7~ les caractéristi~ues mécaniques et électriques correspondantes ~tant par exemple:
Alliage Conditions de revenu A200 ______ _ ____ _ ___ _ __ _ ____ _ _ _ _ __ r- ~ ._ ____ . ~. Q . cm ~rut de tréfilage 37,1 5 ~ 1 ~ ~ 414 E Revenu 12 h à 145C 40~0 7~ 3~240 (Statique) Revenu 15 sec à 230C 37 ~ 0 5 ~ o 3 ~ 265 (bain d'huile) Brut de tréfilage 38 ~ 4 5 ~ o 3 ~ 450 F Revenu 12 h à 145C 41 ~0 8~0 3~240 . (statique) Revenu 15 sec à 230C 37~5 5~0 3~270 (bain d~huile) ~ :
~es association~ de caractéristiques mécaniques et électriques obtenues peu~ent ~tre avantageusement comparées avec . :-celles qui résultent de la transformation industrielle classique avec tréfilage ~ temp~rature a-mbiante et qui figurent à l~exemple :
2 relatif à un alliage de composition-voisine de celle de l~alliage E, élaboré par coulée et laminage PROPERZI puis tréfilé au meme diam~tre après trempe au niveau fil machine de 9,5 mm, .
'
. ambiante (environ 20C) . 110C
. 140C
. 160C
Pour le tréfilage à 110 - 140 et 160C~ le fil est mis ~-en température avant chaque passe par maintien dans un bain d'huile thermostat~ la filière étant également chauffée ~ la température de tréfilsge.
- traitement de revenu final en statique à 16 5C pour des durée~ de lh à 7h.
Pour les différentes durée~ de revenu, on a obtenu des associations R -p variables, à l'aide desquelles on peut tracer lOS3483 pour chaque température de tréfilage des courbes R = f (~). En consid~rant uniquement la valeur de restivité p = 3~25~n.cm~ on a le 9 charges de rupture suivantes:
Température Rp ~ Q.cm de tréf~lage C ~ ~
ambiante 20 ~ 35,0 3~75 110 37~7 ,.
140 39,8 160 38~9' EXEMP~E 3 ~ e fil de diamatre 2,2 mm obtenu 3elon l'exemple 2~ par tréfilage ~ 140 a subi un revenu en continu psr pa~sage dans un bain d~huile chauffé à différentes températures~ 180~ 200 et 220C~ la vitesse de pas~age étant telle que le temps de maintien à la température de revenu était de 15 secondes.
~ es caractéristiques obtenue~ pour les différente 9 températures de re~enu et pour llétat brut de tréfilage ~ tiède - sont le~ suivantes:
Température 2 de revenu en C R Kg/mmA200 ~ p ~ Q.cm .
180. 39,1 495 ~,255 200 38,5 4~5 3~243 ; 220 1 37,4 4,5 3,228 : Brut de tréfilage tiède 39,9 2,2 3,30 E~EMPIE 4 On a tréfilé ~ tiède 3 ~chantillons de fil machine de 9,5 mm de dismatre correspondant aux compos~tions A~ B~ C de : l'exemple 1~ qui ont subi le m~me proces3us de tran3formstion que . .
. . , ~ ~
dans cet exemple, ~ llexception du tréfilage, effeotué à 140C.
De même que dans les exemples précédent3~ on a obtenu~
selon les conditions de revenu~ différentes associations R - p à l~aide desquelles on peut trsoer pour ohaque alliage une oourbe R~ f (p) et on a retenu les valeurs de R oorrespondant à la valeur de résistivité p = 3,25~Q.cm.
On a obtenu les résultat~ suivants:
AlIiage R Kg/om2 A 200% p ~ Q.cm A 40 5 3,25 ~ (0,05% Cu) 40,5 5 3~25 C (0~2% Cu) 42 . 5 3~25 -On a procédé dans les mêmes conditions que pour l~exemple 4, mais on a tréfilé au diamètre de 3,45 mm, toutes choses ~-égales par ailleurs, avec les résultats suivants:
. ~Alliage R Kg/mm2 p ~ Q .cm , A 38,3 3~25 39,1 3,25 C 41 3,25 Des fils en alliages A et C de l~exemple 1 (tene~rs respectives en Cu : <0,008% et : 0,20%) transformés selon l'exemple 4~ avec tréfilage à tiède à 140C suivi d'un revenu en four statique, ont subi différents traitements thermiques visant à caractériser la stabilité thermique des caractéri~tiques mécaniques des fils et leur résistance au fluage.
On a mesuré les caractéristiques mécaniques ~ 20C~
avant et après chauffages de lh à 175 - 200 et 250C, et de 100 h ~- à 125C. ~es résultats ont été les suivants:
:. , . ~ ~. '.' :, , ' ', : '. -- 105348;~
Allia-ge A Alliage C
Réchsuffage - __ R Kg/mm2 A 200~oR Kg/mm2 A 200 %
Néant 39~5 4,8 40~8 4~o 1 h à 175C 37~1 5,7 40,2 4~o 1 h à 200C 31,6 4,8 36,1 3,7 1 h à 250C 21,7 4,5 25,7 4~5 100 h à 125C 36~4 5,4 39,~ 4~0 A titre de comparaison~ le~ fils de 2~2 mm de l~exemple 2, tran~formés selon l~art antérieur, avec tréfilage habituel à
20C ont donné les résultat~ suivants:
Réchauffage A 200 _ Kg/mm2 .
~éant 35 5,5 1 h à 175C 32,8 4,5 1 h à 200C 28,5 4~
1 h ~ 250C 18,7 6~2 100 h à 125C 33,6 6,3 ~es mêmes fils~ en alliages A et C, non réchauffés~
(ligne "néant" du tableau précédent) ont été soumis à des essa 9 de fluage de lO00 heures à 60C sous une contrainte de 7,1 Kg/mm2 ~e~ allongements de fluage enregistrées sont respectivement de:
A : 4,55 10 2mm sur 125 mm soit % - 3,64 10 2%
C : 3,65 10 2mm sur 125 mm soit ~% = 2,92 10 2%
Pour des fil~ de composition chimique voisine de celle de l~sllisge A, transformé selon les procédés habituels de l~art antérieur, les allongements de fluage obtenus dans les mêmes conditions d'es~ai sont généralement de 4 10 2~.
EXEMPIE 7 :
A partir de fil machine de 0 9~5 mm~ obtenu par coulée et laminage en continu sur machine PROPERZI~ en deux alliages de .
. . .
1053~83 composition chimique:
~e Si Cu Mg Ti % % % 0,~ %
Alliage E 0,28 0,57 0,020 0~57 0,01 : ~lliage ~ 0,28 0,54 0,10 0,56 0,01 et syant subi successivement~ en bobine de 1 t _ un traitement de mise en solution solide de 10 h à
- lme trempe à l'eau froide - un traitement de séchage de 6 h ~ 100C
on a effectu~ un tréfilage à tiède sur machine ~ tréfiler 4 pa99e9~ 18 vitesse de sortie étant de 100 m/mn. ~a température - de tréfilage à tiède était de 160C.
~ e fil entre froid dsns la machine et est porté ~ la tempérsture de tréfilage à tiède par immersion dans le bain de lubrifiant thermostaté à cette température, les filières et les cônes de la tréfileuse étant eux-m~me 9 immergés dans le lubrifiant.
~ e fil de ~ 3,45 mm obtenu en deux opérations de tré-filage aans le~ conditions ci-dessus a subi ensuite différent3 traitements de revenu soit en four stati~ue, soit au passage dans : un bain d~huile.
~ e~ caractéristiques mécaniques de traction et les valeurs de résistivité électriques obtenues dans l'état brut de tréfilage ~ tiade et après en revenu3 de 12 h. à 150 sont par exemple les suivantes,:
¦ Alliage Conditions de revenu A200 . __ _____ ___________________________ Kg/mm2 ._______ ~ Q.cm E rut de tréfilage ~ tiède 34~7 5,7 3,447 ; 30 ~________ Revenu 12 h à 150C 38,0 8,7 3,240 Brut de tréfilage à tiède 35,6 5,3 3,480 ¦ Revenu 12 h à 150C 39,0 8~5 3,240 , .
E~EMPIE 8 DU fil de 0 3~45 mm brut de tréfilage à tiade obtenu dans l~exemple 7 pour chacun de 8 deux alliage~ a subi une troisième opération de tréfilage dans les m~mes conditions pour l'amener au diamatre 2~25 mm.
Ce fil a également subi les traitements de revenu de l~exemple 7~ les caractéristi~ues mécaniques et électriques correspondantes ~tant par exemple:
Alliage Conditions de revenu A200 ______ _ ____ _ ___ _ __ _ ____ _ _ _ _ __ r- ~ ._ ____ . ~. Q . cm ~rut de tréfilage 37,1 5 ~ 1 ~ ~ 414 E Revenu 12 h à 145C 40~0 7~ 3~240 (Statique) Revenu 15 sec à 230C 37 ~ 0 5 ~ o 3 ~ 265 (bain d'huile) Brut de tréfilage 38 ~ 4 5 ~ o 3 ~ 450 F Revenu 12 h à 145C 41 ~0 8~0 3~240 . (statique) Revenu 15 sec à 230C 37~5 5~0 3~270 (bain d~huile) ~ :
~es association~ de caractéristiques mécaniques et électriques obtenues peu~ent ~tre avantageusement comparées avec . :-celles qui résultent de la transformation industrielle classique avec tréfilage ~ temp~rature a-mbiante et qui figurent à l~exemple :
2 relatif à un alliage de composition-voisine de celle de l~alliage E, élaboré par coulée et laminage PROPERZI puis tréfilé au meme diam~tre après trempe au niveau fil machine de 9,5 mm, .
'
Claims (7)
1. Conducteurs électriques améliorés en alliages à
base d'aluminium destinés en particulier à la fabrication de câbles aériens, comportant de 0,15% à 0,35% de fer, de 0,30%
à 0,70% de silicium, de 0,30% à 0,80% de magnésium, une quantité
de cuivre inférieure à 0,40% et les impuretés habituelles de l'aluminium pour applications électriques, caractérisés par l'association d'une charge de rupture au moins égale à 37 kg/mm2, un allongement à la rupture au moins égal à 4%, une résistivité
électrique au plus égale à 3,28 micro ohms-centimètres.
base d'aluminium destinés en particulier à la fabrication de câbles aériens, comportant de 0,15% à 0,35% de fer, de 0,30%
à 0,70% de silicium, de 0,30% à 0,80% de magnésium, une quantité
de cuivre inférieure à 0,40% et les impuretés habituelles de l'aluminium pour applications électriques, caractérisés par l'association d'une charge de rupture au moins égale à 37 kg/mm2, un allongement à la rupture au moins égal à 4%, une résistivité
électrique au plus égale à 3,28 micro ohms-centimètres.
2. Conducteurs électriques selon la revendication 1 qui comportent une quantité de cuivre inférieure à 0,20%
3. Conducteurs électriques améliorés selon la revendication l, caractérisés en outre par une résistance au fluage à 60°C pendant 1000 heures inférieure à 4,0,10 2%, mesurée sur un fil de 2,2 mm de diamètre sous une contrainte de 7,1 kg/mm2.
4. Procédé d'obtention de conducteurs électriques améliorés en alliages à base d'aluminium destinés en particulier à la fabrication de câbles aériens, comportant de 0,15% à 0,35%
de fer, 0,30% à 0,70% de silicium, de 0,30% à 0,80% de magnésium, une quantité de cuivre inférieure à 0,40% et les impuretés habituelles de l'aluminium pour applications électriques, caractérisés par l'association d'une charge de rupture au moins égale à 37 kg/mm2, un allongement à la rupture au moins égal à
4%, une résistivité électrique au plus égale à 3,25 micro ohms-centimètres, le dit procédé part du fil machine ayant subi au préalable, un traitement de mise en solution suivi d'une trempe en continu ou non, et est caractérisé en ce que l'on effectue le tréfilage à une température comprise entre 110° et 180°C avec un taux d'allongement au moins égal à 350%, et qu'on procède ensuite à un revenu à une température comprise entre 130° et 240°C.
de fer, 0,30% à 0,70% de silicium, de 0,30% à 0,80% de magnésium, une quantité de cuivre inférieure à 0,40% et les impuretés habituelles de l'aluminium pour applications électriques, caractérisés par l'association d'une charge de rupture au moins égale à 37 kg/mm2, un allongement à la rupture au moins égal à
4%, une résistivité électrique au plus égale à 3,25 micro ohms-centimètres, le dit procédé part du fil machine ayant subi au préalable, un traitement de mise en solution suivi d'une trempe en continu ou non, et est caractérisé en ce que l'on effectue le tréfilage à une température comprise entre 110° et 180°C avec un taux d'allongement au moins égal à 350%, et qu'on procède ensuite à un revenu à une température comprise entre 130° et 240°C.
5. Procédé d'obtention de conducteurs électriques, selon la revendication 4, caractérisé en ce que le tréfilage est effectué à une température comprise entre 130°C et 160°C.
6. Procédé d'obtention de conducteurs électriques, selon la revendication 4, caractérisé en ce que le revenu est effectué en four statique, à une température comprise entre 130°
et 170°C, pendant une durée comprise entre 30 minutes et 12 heures.
et 170°C, pendant une durée comprise entre 30 minutes et 12 heures.
7. Procédé d'obtention de conducteurs électriques, selon la revendication 4, caractérisé en ce que le revenu est effectué en continu à une température comprise entre 180 et 240°C
pendant une durée comprise entre 1 et 30 secondes.
pendant une durée comprise entre 1 et 30 secondes.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR7517201A FR2312839A1 (fr) | 1975-05-28 | 1975-05-28 | Conducteurs electriques ameliores en alliages al-mg-si, en particulier pour cables aeriens de transport d'energie, et procede d'obtention |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CA1053483A true CA1053483A (fr) | 1979-05-01 |
Family
ID=9155964
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CA253,454A Expired CA1053483A (fr) | 1975-05-28 | 1976-05-27 | Conducteurs electriques en alliages a1-mg-si en particulier pour cables aeriens de transport d'energie et procede d'obtention |
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| DK (1) | DK231276A (fr) |
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| ES (1) | ES448260A1 (fr) |
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| FR (1) | FR2312839A1 (fr) |
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| GR (1) | GR58457B (fr) |
| IL (1) | IL49650A (fr) |
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| PT (1) | PT65145B (fr) |
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