CN102248086B - 钢铝复合导电轨的制造方法 - Google Patents

Abstract

钢铝复合导电轨的制造方法，包括如下步骤：a)制备铝轨，用模具热挤压成型，制成“工”字型铝轨，铝轨上端两侧面开设凹槽；b)预制C型不锈钢带，将不锈钢卷剪成长条不锈钢带，上冷弯设备冷弯滚轧，形成截面呈C型的不锈钢带，包括基部、自基部向两侧延伸并向下弯折形成第一弯曲部、自第一弯曲部延伸并向内弯折形成第二弯曲部，自第二弯曲部延伸形成卡勾部；c)C型不锈钢带与铝轨复合，C型不锈钢带两端卡勾部嵌设于铝轨上端两侧面凹槽内，使C型不锈钢带完全紧贴在铝轨上部。本发明使不锈钢带和铝轨结合紧密，结合面大，过渡电阻小，成形后不易变形，而且滚轧复合时采用局部加热，易成形，滚轧成形后无需再进行机加工，大大提高了生产效率。

Description

钢铝复合导电轨的制造方法

技术领域

本发明涉及导电轨技术，特别涉及钢铝复合导电轨的制造方法。

背景技术

随着时代的发展，为了降低电流损耗、加大导电轨的一次输电距离、减小机械磨损和电腐蚀、提高经济效益和社会效益，上世纪70年代末出现了一种新型导电轨——钢铝复合导电轨。因其具有导电性好，电流容量大，重量轻、易安装，耐磨性和耐腐蚀性好，使用寿命长等优点而被国内外广泛采用。

在此情况下，钢和铝的复合形式就决定了导电轨的使用性能。该领域内现有的钢铝复合形式有铆接式、焊接式和共挤压式三种。

中国专利公开号CN2633640Y、CN2759833Y公开的“钢铝复合导电轨”，其属于铆接式钢铝复合导电轨，这种型式的钢铝复合导电轨是把钢带截面弯成C型嵌入铝轨上平面上的两个槽，在侧面加压而形成“铆钉”结构。采用这种铆接复合的方式有使钢带中间上拱的趋势，钢带和铝轨间易形成间隙，导致接触电阻增大。

中国专利申请号CN200610038650.0公开的“焊接式钢铝复合导电轨的制备方法”，其属于焊接式钢铝复合导电轨，这种型式的复合导电轨具有工字型铝轨和两条J型不锈钢带，两条J型不锈钢带在“工”字型铝轨上平面上结合处以焊接方式连接。在制备过程中，J型不锈钢带为开口不对称结构，弯制难度很高，且成品率低。同时两条J型不锈钢带在铝轨上平面上结合处焊接时需要使用焊接专用设备，焊接后还需要进行机加工，工序复杂，且对焊接技术及机加工精度要求很高，生产效率较低。

中国专利公开号CN201009770(Y)公开的“钢侧边带燕尾槽的钢铝复合导电轨”，其属于共挤压式钢铝复合导电轨，这种方法是将铝合金型材的上部外侧支耳的部分铝合金材料经超塑性变形或热复合成型挤入不锈钢槽两个侧边上重复排列的燕尾槽中，使铝合金型材与不锈钢槽紧密结合成一体。这样虽然能使钢和铝接触面无间隙，但在工作环境长期振动力的干扰下，铝材缓慢的蠕变会使铝材在不锈钢孔洞内的配合间隙变大，铝与钢的贴合程度降低，接触电阻增大，导电性能降低。同时，共挤压方法制备导电轨所需设备投资大，制备难度高，造成生产成本较高。

由上可见，现有技术存在的问题主要有以下几点：

1)不锈钢带和铝轨间结合不紧密，易形成间隙，导致接触电阻增大；

2)制备方法复杂，难度高，成品率低，生产效率低；

3)生产设备投资较高，生产成本高；

4)导电轨成形后由于振动等因素易变形，导电轨寿命低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钢铝复合导电轨的制造方法，不仅使不锈钢带和铝轨结合紧密，结合面大，过渡电阻小，成形后不易变形，而且滚轧复合时采用局部加热，易成形，滚轧成形后无需再进行机加工，大大提高了生产效率。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：

钢铝复合导电轨的制造方法，其包括如下步骤：

a.制备铝轨

将铝坯经由经挤压机用模具热挤压成型，制成工字型铝轨，铝轨上端两侧面开设有凹槽，凹槽槽口处为弧形结构；

b.预制C型不锈钢带

将不锈钢卷剪成长条不锈钢带，上冷弯设备进行冷弯滚轧，经多道滚轧模具滚轧，形成截面呈C型的不锈钢带，其包括基部、自基部向两侧延伸并向下弯折形成第一弯曲部、自第一弯曲部延伸并向内侧弯折形成第二弯曲部，自第二弯曲部延伸形成卡勾部；

滚轧完成后根据导电轨长度需要将预制好的C型不锈钢带截段；

c.C型不锈钢带与铝轨复合

1)清油除污：清除C型不锈钢带和铝轨表面的油污；

2)重叠：将C型不锈钢带和铝轨放至滚轧机上，调整相对位置使二者中心重合；

3)滚轧：先对C型不锈钢带基部滚轧，产生轨面结合的预应力，使C型不锈钢带基部与铝轨上端面贴合，然后使用焊机同时对两侧的第一弯曲部进行局部加热，再从左右方向将第一弯曲部滚轧至与铝轨完全贴合，C型不锈钢带两端的卡勾部嵌设于铝轨上端两侧面的凹槽内，在冷却收缩过程中，收缩应力使C型不锈钢带与铝轨贴合的更紧密。

进一步，步骤b)中，步骤b)预制C型不锈钢带中，滚轧成截面呈C型的不锈钢带后，对不锈钢带基部向下预弯形成一弧形。

更进一步，步骤b)预制C型不锈钢带中，第二弯曲部的弯曲弧度与铝轨上端两侧面的凹槽槽口弧度匹配。

又，步骤b)中，将不锈钢卷剪成长条不锈钢带，上冷弯设备进行冷弯滚轧，经24道道滚轧模具滚轧，滚轧成截面呈C型的不锈钢带。

另外，步骤c)中用中性清洗剂清除不锈钢带和铝轨表面的油污。

步骤c)中，将焊机设置于滚轧机内，使用两台焊机同时对C型不锈钢带基部两侧的第一弯曲部进行快速局部加热，加热温度控制在400～1200℃，加热时间2～10秒，在加热过程中前提为保证不破坏不锈钢带的表面状态，后续滚弯模具再从左右方向将第一弯曲部滚轧至与铝轨完全贴合。

焊机采用钨极氩弧气体保护焊(简称TIG焊)，或可实施点加热的高能束流焊机。

步骤c)中通过后续多道滚弯模具的滚轧，C型不锈钢带两端的卡勾部嵌设于铝轨上端两侧面的凹槽内，同时此过程中通过铝轨导热以及空冷，C型不锈钢带冷却收缩产生了收缩应力，使其与铝轨贴合的更加紧密。

本发明将C型不锈钢带包覆在铝轨上平面和两上侧面，钢带两侧端部嵌在工字型铝轨上侧面的凹槽中，一次滚轧复合成型。

本发明的优点在于：

1、本发明方法属于纯滚轧复合，滚轧后导电轨表面光洁，无需进行机加工，生产效率高，成本低；

2、C型不锈钢带为对称型材，制造难度低，成品率高。

3、不锈钢带和铝轨采用滚轧方法复合，滚轧时局部加热，易成形，且结合面长，冷却收缩过程中有使不锈钢带包覆得更紧的趋势，使不锈钢带和铝轨结合紧密，过渡电阻小，且成形后不易变形。轧制之后，不锈钢带材料微观状态、力学性能、耐磨性均好，导电轨寿命长。

4、由于一次滚轧成形，导电轨上表面没有焊缝，表面光洁，无需再进行机加工，省工省时，提高了生产效率，降低了生产成本。

附图说明

图1为本发明钢铝复合导电轨一实施例的结构示意图。

图2为本发明实施例中工字型铝轨的结构示意图。

图3为本发明实施例中C型不锈钢带的结构示意图。

图4为本发明实施例滚轧前的示意图。

具体实施方式

参见图1～图4，钢铝复合导电轨的制造方法，其包括如下步骤：

a.制备铝轨1

将铝坯经由经挤压机用模具热挤压成型，制成工字型铝轨1，铝轨上端两侧面开设有凹槽11、12，凹槽槽口处为弧形结构。

b.预制C型不锈钢带2

将不锈钢卷剪成长条不锈钢带，上冷弯设备进行冷弯滚轧，经多道滚轧模具滚轧，形成截面呈C型的不锈钢带2，其包括基部21、自基部21向两侧延伸并向下弯折形成第一弯曲部22、22’、自第一弯曲部22、22’延伸并向内侧弯折形成第二弯曲部23、23’，自第二弯曲部延伸形成卡勾部24、24’；滚轧完成后根据导电轨长度需要将预制好的C型不锈钢带截段。

c.C型不锈钢带2与铝轨1复合

1)清油除污：清除C型不锈钢带2和铝轨1表面的油污；

2)重叠：将C型不锈钢带2和铝轨1放至滚轧机上，调整相对位置使二者中心重合；

3)滚轧：先对C型不锈钢带2基部21滚轧，产生轨面结合的预应力，使C型不锈钢带2基部21与铝轨1上端面贴合，然后在第四道滚弯模具前使用两台钨极氩弧气体保护焊焊机同时对两侧的第一弯曲部22、22’进行快速局部加热，加热温度控制在400～1200℃，加热时间2～10秒，再从左右方向将第一弯曲部22、22’滚轧至与铝轨1完全贴合，C型不锈钢带2两端的卡勾部24、24’嵌设于铝轨1上端两侧面的凹槽11、12内，在冷却收缩过程中，收缩应力使C型不锈钢带2与铝轨1贴合的更紧密。

其中，步骤b)预制C型不锈钢带2中，滚轧成截面呈C型的不锈钢带后，对不锈钢带基部21向下预弯形成一弧形。第二弯曲部23、23’的弯曲弧度与铝轨1上端两侧面的凹槽11、12槽口弧度匹配。卡勾部24、24’与铝轨1上端两侧面保持一距离L，本实施例中L为1mm。

步骤c)中用中性清洗剂清除不锈钢带和铝轨表面的油污。

在本实施例中，由于不锈钢带厚度较厚而弯曲半径较小，为保证机械性能和弯曲精度须经多道滚轧模具滚轧，本实施例选用24道模具滚轧，滚轧成截面呈C型的不锈钢带。滚轧复合时，前三道滚弯模具逐次对C型不锈钢带基部进行滚轧，产生轨面结合预应力，使C型不锈钢带基部与铝轨上端面贴合。

由于不锈钢是非导磁材料，无法进行感应加热，而此处需要对第一弯曲部22、22’进行快速、高效、小范围的局部加热，因此本发明将钨极氩弧气体保护焊焊机设置在滚轧机内，在第四道滚弯模具前使用两台TIG焊机同时对C型不锈钢带基部两侧的第一弯曲部22、22’进行快速局部加热，加热温度控制在400～1200℃，加热时间2～10秒，前提为不允许破坏不锈钢带的表面状态，后续滚弯模具再从左右方向将第一弯曲部22、22’滚轧至与铝轨完全贴合。

通过后续多道滚弯模具的滚轧，C型不锈钢带两端的卡勾部嵌设于铝轨上端两侧面的凹槽内，同时此过程中通过铝轨导热以及空冷，C型不锈钢带冷却收缩产生了收缩应力，使其与铝轨贴合的更加紧密。

综上所述，本发明钢铝复合导电轨的制造方法，不仅使不锈钢带和铝轨结合紧密，结合面大，过渡电阻小，成形后不易变形，而且滚轧采用快速局部加热，易成形，滚轧复合成形后无需再进行机加工，大大提高了生产效率。

Claims (9)

1.钢铝复合导电轨的制造方法，其包括如下步骤：

a.制备铝轨

将铝坯经由挤压机用模具热挤压成型，制成“工”字型铝轨，铝轨上端两侧面开设有凹槽，凹槽槽口处为弧形结构；

b.预制C型不锈钢带

将不锈钢卷剪成长条不锈钢带，上冷弯设备进行冷弯滚轧，经多道滚轧模具滚轧后，形成截面呈C型的不锈钢带，其包括基部、自基部向两侧延伸并向下弯折形成第一弯曲部、自第一弯曲部延伸并向内侧弯折形成第二弯曲部，自第二弯曲部延伸形成卡勾部；滚轧完成后根据导电轨长度需要将预制好的C型不锈钢带截段；

c.C型不锈钢带与铝轨复合

1)清油除污：清除C型不锈钢带和铝轨表面的油污；

2)重叠：将C型不锈钢带和铝轨放至滚轧机上，调整相对位置使二者中心重合；

3)滚轧：先对C型不锈钢带基部滚轧，产生轨面结合预应力，使C型不锈钢带基部与铝轨上端面贴合，然后使用焊机同时对两侧的第一弯曲部进行局部加热，在加热过程中确保不破坏不锈钢带的表面状态，再从左右方向将第一弯曲部滚轧至与铝轨完全贴合，C型不锈钢带两端的卡勾部嵌设于铝轨上端两侧面的凹槽内，在冷却收缩过程中，收缩应力使C型不锈钢带与铝轨贴合的更紧密。

2.如权利要求1所述的钢铝复合导电轨的制造方法，其特征是，步骤b）预制C型不锈钢带中，滚轧成截面呈C型的不锈钢带后，对不锈钢带基部向下预弯形成一弧形。

3.如权利要求1所述的钢铝复合导电轨的制造方法，其特征是，步骤b）预制C型不锈钢带中，第二弯曲部的弯曲弧度与铝轨上端两侧面的凹槽槽口弧度匹配。

4.如权利要求1所述的钢铝复合导电轨的制造方法，其特征是，步骤b）中，将不锈钢卷剪成长条不锈钢带，上冷弯设备进行冷弯滚轧，经24道滚轧模具滚轧，滚轧成截面呈C型的不锈钢带。

5.如权利要求1所述的钢铝复合导电轨的制造方法，其特征是，步骤c）中用中性清洗剂清除不锈钢带和铝轨表面的油污。

6.如权利要求4所述的钢铝复合导电轨的制造方法，其特征是，步骤c）中前三道滚弯模具逐次对C型不锈钢带基部进行滚轧，产生轨面结合预应力，使C型不锈钢带基部与铝轨上端面贴合。

7.如权利要求1所述的钢铝复合导电轨的制造方法，其特征是，步骤c）中将焊机设置于滚轧机内，使用两台焊机同时对C型不锈钢带基部两侧的第一弯曲部进行快速局部加热，加热温度控制在400～1200℃，加热时间2～10秒，后续滚弯模具再从左右方向将第一弯曲部滚轧至与铝轨完全贴合。

8.如权利要求1或7所述的钢铝复合导电轨的制造方法，其特征是，步骤c）中的焊机采用钨极氩弧气体保护焊，或可实施点加热的高能束流焊机。

9.如权利要求1所述的钢铝复合导电轨的制造方法，其特征是，步骤c）中通过后续多道滚弯模具的滚轧，C型不锈钢带两端的卡勾部嵌设于铝轨上端两侧面的凹槽内，同时此过程中通过铝轨导热以及空冷，C型不锈钢带冷却收缩产生收缩应力，使其与铝轨贴合的更加紧密。

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