CN104890537A - 热复合的钢铝复合导电轨 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种热复合的钢铝复合导电轨，属于城市轨道交通供电用的器材。其主要采用热复合工艺，利用铝型材挤出机将工字型或C型的铝型材(1)刚离开挤压模具后马上对铝型材(1)的二个支耳(3)和铝型材(1)的上表面(5)喷火加温，使二个支耳(3)及上表面(5)处于520℃左右的超塑性变形阶段，连同侧边带月牙形沟槽(4)的不锈钢槽(2)一起进入热复合模具内，使铝合金材料填满不锈钢槽(2)侧边的月牙形沟槽(4)及钢与铝的接触面(5)内的空腔，完成钢与铝的复合。热复合的钢铝复合导电轨钢铝接触电阻小，温升低，生产效率高，三个方向的钢铝结合强度高，传电特性好。

Description

热复合的钢铝复合导电轨

技术领域

本发明涉及一种热复合的钢铝复合导电轨，属于城市轨道交通供电用的器材。

背景技术

在本发明出现以前，在已有技术中的轨道交通用的钢铝复合导电轨大多采用挤出冷却后的铝型材与不锈钢带以冷加工方式复合在一起。例如专利号为200720150918.X的抗振的钢铝复合导电轨或专利号为201420244317.5的带燕尾槽的钢铝复合导电轨，这种冷复合的钢铝复合导电轨的不锈钢带内表面与铝型材的接触面间隙大，钢铝接触电阻大，传电效率不够高，大电流持续载荷下的温升高，耗电多。

发明内容

本发明在于克服上述冷复合的钢铝复合导电轨的缺点，提供一种钢铝接触电阻小，适于电流高达3000～4500安培且温升低的钢铝复合导电轨。

本发明解决其问题所采用的技术方案是：主要采用热复合工艺，利用铝型材挤出机将工字型或C型的铝型材1刚离开挤压模具后马上对铝型材的二个支耳3和铝型材的上表面5喷火加温，使二个支耳3及上表面5处于520℃左右的超塑性变形阶段，连同侧边带月牙形沟槽4的不锈钢带2一起进入热复合模具内，利用热复合模具前对不锈钢带2的驱动压轮和热复合模具后对成品的牵引装置，使铝型材的二个支耳3及上表面5获得塑性变形的能量，边向前移动边使塑性变形后的铝合金材料填满不锈钢带侧边的月牙沟槽4及钢与铝的接触面内的空腔，从而在热复合模具内完成钢与铝的复合，钢与铝二者同步向前移动，离开热复合模具后被周围喷入空中的均匀水雾强化处理，进行T65的时效处理，形成接触电阻特别小的钢铝复合导电轨。

本发明与已有技术相比具有以下优点：

1、不锈钢带内表面与铝紧密接触，钢铝接触电阻小，传电效率高，温升低，节省电能。

2、铝型材的挤出及与不锈钢的复合一次到位，物流路径短，生产效率高，成本低。

3、钢与铝三个方向的结合强度高，钢铝复合导电轨的挠度小，传电特性好，电火花小，综合性能高。

附图说明

图1是本发明位于月牙形沟槽4处的横剖面图。

图2是本发明无月牙形沟槽处的横剖面图。

图3是本发明位于挤出机挤压模具之后与热复合模具之前铝型材1的横剖面图。

图4是图3中本发明的支耳3的局部放大图F。

图5是本发明中不锈钢槽2位于月牙形沟槽4处的横剖面图。

图6是图5的右视图，相当于不锈钢槽2上侧的俯视图。

图7是本发明中不锈钢槽2无月牙形沟槽处的横剖面图。

图8是图6中月牙形沟槽4的局部放大图C。

图9是图5中月牙形沟槽4的局部放大图D。

具体实施方式

下面本发明结合附图中的实施例作进一步描述：

在图1中，上部为不锈钢槽2，下部为工字形铝型材1。不锈钢槽2的二个侧边上纵向每隔一段距离开有月牙形沟槽4，沟槽4内被支耳3内侧的铝合金材料填满。使铝型材1与不锈钢槽2的纵向犬牙交错，具有极高的钢铝复合纵向强度。不钢钢槽2的二个侧边在月牙形沟槽4的下方有个槽底7，槽底7的存在使支耳3压住了不锈钢槽2，从而保证了钢与铝在竖向具有足够的结合强度，在铝与钢的主结合面5不会产生间隙。不锈钢槽2的二个侧边的对称性保证了铝与钢在水平方向的结合强度。因而本发明的钢与铝在三个方向都有足够的结合强度。

图2是本发明无月牙沟槽处的横剖面图，由于不锈钢槽2的二个侧边的内角大于90°，一般取98°～102°，因而支耳3的内壁以8°～12°角压住不锈钢槽2的二个侧边的外侧，具有防止不锈钢槽2向上脱离二个支耳3的作用，与槽底7一起保证竖向的钢与铝的结合强度，使主结合面5在振动下不会产生间隙。

图3是本发明位于挤出机挤压模具之后与热复合模具之前的铝型材1的横剖面图。支耳3相对于图2中涨开角度17°左右，使不锈钢槽2的二个侧边容易放入支耳3旁的槽内，让不锈钢槽2的内表面与铝型材1的上表面相碰。这样状态下对铝型材的上表面5及二个支耳3的内外喷火加温，使铝合金材料达到520℃左右的热超塑性变形阶段，为进入热复合模具作准备。

图4是图3中本发明的支耳3的局部放大图F。图4中的支耳3比图2中的支耳3厚，虚线6至支耳左侧边沿就是更厚的一层铝合金材料。在热复合模具内被挤入月牙形沟槽4和主结合面5之间空隙的材料体积等于上述虚线6至支耳外侧边沿间材料的体积。

图5是本发明中不锈钢槽2位于月牙形沟槽4处的横剖面图。在不锈钢槽2的二个侧边的外侧被Φ20的铣刀铣出一个月牙形沟槽4。铣刀的中心线垂直于不锈钢槽2的大平面，故图5中的月牙形沟槽4呈一个近似的三角形。

图6是图5的右视图，相当于不锈钢槽2从上侧看的俯视图。图6中上下二侧有多个沟槽呈月牙形，上下对称布置，月牙形沟槽4的纵向中心距可取300～100mm，中心距越短则钢与铝的结合强度越高。不锈钢槽2一般长15m。先购买厚度5mm的不锈钢卷，总宽1.2或1.5m，在纵剪分条机上剪成宽100mm左右的钢卷，送至冷弯机滚压出二个侧边，再依次铣出月牙形沟槽4。

图7是本发明中不锈钢槽2无月牙形沟槽处的模剖面图，是在冷弯机上将钢带滚压出二个侧边，内角为98°～102°之间特定值。二个侧边的开挡及角度须与铝型材1相应位置密切配合。开挡小则不锈钢槽内平面碰不上铝型材1的上表面，开挡太大则不锈钢槽2的二个侧边内侧与铝型材之间的间隙太大，往往要反复修改冷弯滚压模具或铝型材挤出模具才能达到理想的配合。

图8是图6中月牙形沟槽4的局部放大图C，月牙弧线的半径为10mm，由Φ20铣刀铣出，弧线的高度约1.5mm，月牙形的面积约10.7mm²，故支耳3填入月牙形沟槽4的铝合金的平均截面积约5.3mm²，每根15m长的钢铝复合导电轨大约有300个月牙形沟槽4，故钢对铝的纵向总剪切面积达1590mm²，钢铝纵向总结合力大于31.8吨，足以保证春夏秋冬热涨冷缩多年温度反复循环下的导电稳定性。

图9是图5中月牙形沟槽4的局部放大图D，也可理解成图8的右视剖面图。不锈钢槽2的侧边的外侧被铣出月牙形沟槽4，在本图中近似为一个三角形，月牙形沟槽4的右侧为槽底7。不锈钢的槽底7承受不锈钢槽2脱离铝型材1的支耳3的剪切力(在本图内为水平方向)，可以保证多年连续振动下的钢与铝的持久结合，使钢与铝的结合面5永无间隙产生。

Claims (3)

1.一种热复合的钢铝复合导电轨，包括铝型材和不锈钢槽，其特征是采用热复合工艺，对铝型材(1)的二个支耳(3)和上表面(5)喷火加温处于超塑性变形阶段后连同不锈钢槽(2)进入热复合模具，使铝合金材料填满月牙形沟槽(4)及钢与铝的接触面(5)的空腔，完成钢与铝的复合。

2.根据权利要求1所述的一种热复合的钢铝复合导电轨，其特征是不锈钢槽(2)的二个侧边上有多个月牙形沟槽(4)。

3.根据权利要求1所述的一种热复合的钢铝复合导电轨，其特征是铝型材(1)的二个支耳(3)的铝合金材料填满月牙形沟槽(4)并压住不锈钢槽(2)的槽底(7)。