CN101531150A - 铜铝复合滑触线的生产方法 - Google Patents

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姚幼甫
毛毅中
闫丰
陈建华
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Abstract

本发明公开了一种铜铝复合滑触线的生产方法，属于材料加工技术领域，其特征在于，包括以下步骤：将铜合金杆采用连续挤压工艺制成预制铜坯料，然后将制得的预制铜坯料与铝合金杆一块送入连续挤压机中进行挤压复合，并经拉拔、校直，制得铜铝复合滑触线。本发明采用连续挤压新技术，只要连续喂料便可连续挤压出长达数千米甚至更长的成卷产品，而且材料利用率也很高，一般可达95％～98％。且铜铝双金属在挤压真空模腔体实现复合，结合力得到了提高，复合面干净、整洁完全无异物，电气性能更好。

Description

铜铝复合滑触线的生产方法
技术领域
本发明涉及一种铜铝复合滑触线的生产方法，属于材料加工技术领域。
背景技术
目前，铜铝滑触线主要应用在高速有轨及磁悬浮列车等技术领域，用于给列车提供电力。现有的铜铝复合滑触线加工工艺如图1所示，主要采用多道拉拔及复合拉拔工艺，这种工艺主要存在以下缺点：
1、流程长：铜合金杆要经过5～7道次的拉拨才能制得复杂截面的预制铜坯料；铝合金杆要经过4～7道次的拉拨才能制得复杂截面的预制铝坯料。
2、工序复杂、生产效率低：铜铝杆拉拨过程中每道次均需要配制不同尺寸的拉拨模具，且每次道都城需要更换拉拨工具。
3、铜铝结合力差：复合拉拨过程变性量不易太大，造成铜铝结合力不强。结合力大概在60N/mm。
4、铜铝结合处有缝隙、有无机物：由于预制铜、铝坯料及复合拉拨过程中均需要有润滑油，因此在铜铝复合线铜铝结合面处容易残留有润滑油等有机物及非有机物污染物。
5、电气性能不佳：铜铝滑触线主要用在有轨及磁浮列车等领域，有大电流通过，此产品在铜铝结合面处有不导电的污染物会影响导电性能。
发明内容
针对现有生产技术的上述不足，本发明的目的在于提供一种运用连续挤压技术和创新工艺，工艺流程短、生产效率高的铜铝复合滑触线的生产方法。
本发明为实现上述目的采取的技术方案如下，一种铜铝复合滑触线的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：将铜合金杆采用连续挤压工艺制成预制铜坯料，然后将制得的预制铜坯料与铝合金杆一起送入连续挤压机中进行连续挤压使铜铝双金属复合，并经拉拔、校直，制得铜铝复合滑触线。
本发明的进一步设置如下：
1、连续挤压预制铜坯料：以φ12mm-φ30mm铜合金杆为原料，采用连续挤压法，铜合金杆经挤压机挤压轮带压力转动摩擦产生热量，利用摩擦力为变形力使铜杆在真空腔体内实现变形与加热并挤入模具，实现加工变形，再经防氧化和冷却系统，然后将挤出的具有复杂截面的预制铜合金坯料收入收线盘内，挤压主机转速4-12转/分，腔体温度400-600度，主轴转速2-12转/分，压紧压力35-45MPa。此工序中，铜合金杆经连续挤压后一次成型，流程短、效率高、成品尺寸精确、表面光洁无污染。
2、连续挤压铜铝双金属进行复合：将预制铜坯料及软态铝合金杆一块送入连续挤压机进行挤压复合，此工序实现铜坯料基本不变形而铝合金则经过挤压实现大变形复合在铜坯料上面，在挤压复合过程中，铝合金杆送入挤压机后经过压实、墩粗、咬合、变形过程实现在真空腔体内实现变形的同时与预制铜坯料进行复合，复合后经挤出模具顺利出模，再经在线防氧化、冷却系统，牵引线材进行收卷。挤压主机转速2-12转/分，腔体温度400-600度，压紧压力35-45MPa。
3、拉拨：将铜铝复合线挤压制品送入拉拨设备，按设计好的尺寸进行配模，润滑油采用铜铝复合金属专用润滑油。由于铜、铝两种金属的硬度、强度等力学性能不同，因此本工艺的目的在于通过优化设计铜、铝两侧的变形尺寸，使铜铝达到同步变形，相等的变形量。进一步的精整产品尺寸并对铜铝复合线力学性能进行优化。拉拨力：3～50吨，拉拨速度：速度不限。
4、校直：采用张力校直设备对铜铝复合滑触线制品进行校直，校直力：3～10KN。
5、检验标准：按照国家标准，检验产品的机械性能测试、电气性能测试、尺寸公差、表面质量。
6、包装入库。
上述工艺中：
所述的连续挤压机组可选自现有的连续挤压设备的任意一种。
所述的拉拨设备可选自现有拉拨设备如盘拉机、直拉机、联合拉拨机等可实现塑性变形设备的任意一种。
润滑油可选自有利于双金属拉拨变形的任意一种。
本发明的有益效果如下：
①、由于挤压型腔与坯料间的机械磨擦大部分得到有效利用，因些仅本工艺是一种节能的生产方法；
②、采用连续挤压新技术，只要连续喂料便可连续挤压出长达数千米甚至更长的成卷产品，而且材料利用率也很高，一般可达95％～98％。
③、铜铝双金属在挤压真空模腔体实现复合，结合力得到了提高，可达80N/mm，高于别拉拨复合产品的60N/mm。结合面干净无缝隙，较拉拨复合产品结合性更好。生产效率也更高，工艺流程短，操作方便。
④、铜铝双金属连续挤压复合工艺生产的产品电气性能更好。拉拨复合产品因中间有缝隙，易夹杂拉拨油等有机污染物使电气性能下降，我单位采用的生产方法完全采用真空环境下对双金属进行复合，复合面干净、整洁完全无异物，结合率优良，电气性能更好。
以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
附图说明
图1为现有技术的工艺流程图；
图2为本发明的工艺流程图；
图3为本发明所述的预制铜坯料连续挤压机模腔的结构示意图；
图4为本发明所述的铜铝双金属复合挤压机的结构示意图；
图6为本发明预制铜坯料的截面示意图；
图5为本发明铜铝复合滑触线成品的截面示意图。
具体实施方式
如图2所示，本发明的铜铝复合滑触线的生产方法，包括以下步骤：
1、连续挤压预制铜坯料
以φ12mm—φ30mm铜合金杆为原料，采用TJL300连续挤压机，通过挤压机喂料口将铜合金杆连续强制输入挤压机模腔内，经挤压轮重力转动摩擦产生热量，使铜合金杆在特殊设计的真空腔体内，挤入挤压模具，实现热加工变形，结合图3所示，本发明的挤压机模腔主要由引胶头1、腔体2和挤出模具3三部分组成，引胶头1在800℃的高温状态下，承受大压力，将胶状铜4从挤压轮5凹槽8中引入，材料的耐热性和强度、韧性要求很高，因此本实施例优选采用嵌入式引胶头，达到理想效果，胶状铜4在腔体2内充盈后，由于腔体2的特殊角度与扩展进入挤出模具3，克服了成形不良，腔体2体寿命短等问题，挤出模具3的设计解决缩口变形和密封问题，挤出的预制铜坯料7具有如图5所示的复杂截面结构，挤出的预制铜坯料7再经防氧和冷却系统6，然后收入收线盘内。
主要工艺参数：挤压主机转速：2-12转/分
              腔体温度：    400-600度
              挤出速度：    3-15米/分
              压紧压力      35-45mpa
2、连续挤压铜铝双金属进行复合
将预制铜坯料及软态铝合金杆一块送入连续挤压机进行挤压复合，此工序实现铜坯料基本不变形而铝合金则经过挤压实现大变形复合在铜坯料上面，在挤压复合过程中，铝合金杆送入挤压机后经过压实、墩粗、咬合、变形过程实现在真空腔体内实现变形的同时与预制铜坯料进行复合，具体如图4所示，首先，将连续挤压成卷式预制铜合金坯料7与铝合金杆12一齐放入TLJ350挤压机中，其中铝合金杆12采用两根同时进料，铝合金杆12经过挤压轮9挤压变形后在模腔10内与预制铜坯料7进行复合，经过挤压进入挤压模13内，进行成品定型，复合后经挤出模具顺利出模，再经过冷却、防氧化系统进行收线。挤压后的铜铝复合滑触线11结构如图6所示。
主要工艺参数：挤压主机转速：2-12转/分
              腔体温度：    400-600度
              挤出速度：    3-15米/分
              压紧压力      35-45mpa
3、拉拨
将铜铝复合线挤压制品送入拉拨设备，按设计好的尺寸进行配模，润滑油采用铜铝复合金属专用润滑油。由于铜、铝两种金属的硬度、强度等力学性能不同，因此本工艺优化拉拨模具结构，通过优化设计铜、铝两侧的变形尺寸，使铜铝达到同步变形，相等的变形量。此工艺一方面实现产品外观尺寸的确定，另一方面又可优化产品结构与性能。
工艺数据：拉拨力：3～50吨/台；
          拉拨速度：不限
4、校直
采用张力校直设备对铜铝复合滑触线制品进行校直。以消除拉拨残余应力，校正产品平直度。
工艺参数：校直力：3～10kN。
5、成品检验
按国家标准和用户要求，对产品进行机械性能测试、电气性能测试、尺寸公差、表面质量的检测。
6、包装入库。

Claims (6)

1、一种铜铝复合滑触线的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：将铜合金杆采用连续挤压成预制铜坯料，然后将制得的预制铜坯料与铝合金杆一起送入连续挤压机中进行连续挤压使铜铝双金属进行复合，并经拉拔、校直，制得铜铝复合滑触线。
2、如权利要求1所述的一种铜铝复合滑触线的生产方法，其特征在于：所述的连续挤压预制铜坯料：以φ12mm-φ30mm铜合金杆为原料，采用连续挤压法，铜合金杆经挤压机挤压轮带压力转动摩擦产生热量，利用摩擦力为变形力使铜杆在真空腔体内实现变形与加热并挤入模具，实现加工变形，再经防氧化和冷却系统，然后将预制铜坯料收入收线盘内，挤压主机转速4-12转/分，腔体温度400-600度，主轴转速2-12转/分，压紧压力35-45MPa。
3、如权利要求1所述的一种铜铝复合滑触线的生产方法，其特征在于：所述的连续挤压铜铝双金属进行复合：将预制铜坯料及铝合金杆一块送入连续挤压机进行挤压复合，使铜坯料保持不变形而铝合金经过挤压实现变形并复合在铜坯料上面，其中，铝合金杆送入挤压机后经过压实、墩粗、咬合、变形过程，实现在真空腔体内实现变形的同时与预制铜坯料进行复合，复合后经挤出模具顺利出模，再经在线防氧化、冷却系统，牵引线材进行收卷，挤压主机转速2-12转/分，腔体温度400-600度，压紧压力35-45MPa。
4、如权利要求1所述的一种铜铝复合滑触线的生产方法，其特征在于：所述的拉拨工序将连续挤压制得的铜铝复合线送入拉拨设备，按设计好的尺寸进行配模，加入润滑油，拉拨力：3～50吨，拉拔时调整铜、铝两侧的变形尺寸，使铜铝达到同步变形和相等的变形量。
5、如权利要求1所述的一种铜铝复合滑触线的生产方法，其特征在于：所述的校直工序采用张力校直设备对铜铝复合滑触线制品进行校直，校直力：3～10KN。
6、如权利要求4所述的一种铜铝复合滑触线的生产方法，其特征在于：所述的拉拨设备可选自盘拉机、直拉机、联合拉拨机的任意一种。
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