CN107719188B - 一种铜铝复合接触线及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种铜铝复合接触线，包括铝或铝合金的夹持部分和铜或铜合金的授流部分，夹持部分和授流部分通过冶金方式和/或塑性变形复合为一整体线材，接触面为弧形；在授流部分的背部至少有一个朝向所述夹持部分的板条，板条的外缘面与授流部分的背面共同形成凹窝，凹窝被夹持部分的材料填充；所述夹持部分面向授流部分的面具有局部凸起，并伸入板条的凹窝；线材夹持部分的复合面两外侧部最为凸出。这种接触线不仅具有已有技术方案可防止电化学腐蚀，降低材料成本的优点，而且上述优点还得到了加强，夹持部分和授流部分之间的结合强度也得到提升；有利的是该接触线还能够降低接触线偏磨发生，更有利的是可显示磨损极限情况。
Description
技术领域
本发明涉及一种铜铝复合接触线及其制造方法。
背景技术
接触线是一种输送电流的裸线线缆，在电气化铁路、城市轨道交通、工矿电气化运输等领域有着广泛的应用。由于接触网的挂线夹具（电气接线夹子、汇流排等）多使用铝和铝合金，因此传统均质铜接触线容易在外界潮湿环境的作用下与挂线夹具发生电化学腐蚀，严重影响铝制挂线夹具的寿命，缩短了接触网的维护周期。考虑到上述问题，现有技术如中国专利200610005688.8及200620129365.5的技术方案采用多次扣接结构的铜铝复合接触线，基本解决了铝质挂线夹具电化学腐蚀的问题。但是在实际使用过程中，由于该接触线易发生偏磨现象且铜铝之间结合力较低，因此，当接触线偏磨时，极易造成该接触线铜铝分离，并且，该接触线未考虑磨损预警的功能，使得维护过程中无法快速判断接触线磨损情况并及时更换，对运营维护工作带来很大的压力。
发明内容
为克服现有技术的不足，本申请旨在提供一种铜铝复合接触线及其制造方法，这种接触线具有已有技术方案的防止电化学腐蚀，降低材料成本的优点；本方案更有利的是可显示接触线磨损极限情况，还能够尽量降低接触线偏磨发生。
根据本发明，一种铜铝复合接触线，包括铝或铝合金的夹持部分（1）和铜或铜合金的授流部分（2），夹持部分（1）设有用于安装的槽，槽与铝或铝合金夹持安装部件接触，授流部分（2）与集电弓或集电器接触，夹持部分（1）和授流部分（2）通过冶金方式和/或塑性变形复合为一整体线材，授流部分（2）的授流面（2a）为弧形；在授流部分（2）的背部至少有一个朝向所述夹持部分（1）的板条（3），板条（3）的外缘面与授流部分（2）的背面共同形成凹窝（4a），凹窝（4a）被夹持部分（1）的材料填充；所述夹持部分（1）面向授流部分（2）的面具有局部凸起（5），局部凸起（5）的侧面至少有一面伸入板条（3）的凹窝（4a）；夹持部分（1）的复合面两外侧部（6）最为凸出。
优选地，在授流部分（2）的背部有两个朝向所述夹持部分（1）的板条（3），夹持部分（1）内侧的局部凸起（5）的两个侧面分别伸入所述板条（3）内侧对应的凹窝（4a），形成燕尾槽结构。
优选地，所述夹持部分（1）的局部凸起（5）的截面积大于所述授流部分（2）的板条（3）的截面积。
优选地，铜铝截面积之比不小于1:1。
优选地，夹持部分（1）外侧的局部凸起（5）对授流部分（2）形成多级包覆。
优选地，授流部分（2）的外接圆直径小于等于其授流部分（2）弧面的最大半径的2倍。
优选地，授流部分（2）采用铜碲合金。
优选地，其制造步骤是先预制铜或铜合金坯料（2x），然后将制得的铜或铜合金坯料（2x）与铝或铝合金坯料（1x）同时送入连续挤压机中进行连续挤压，使至少一种坯料发生塑性变形，通过模具使得二者复合并成形。
本发明还提供一种制造所述铜铝复合接触线的方法，它包括以下步骤：
-在第一过程阶段，将铜或铜合金预制成铜或铜合金坯料（2x）；
-在第二过程阶段，铜或铜合金坯料（2x）进入铸造结晶器（7），熔炼炉内铝液（1y）通过流道进入铸造结晶器（7）包裹铜或铜合金坯料（2x）背面的板条（3）并填充凹窝（4a），而后铝液（1y）在经过铸造结晶器（7）的过程中冷却凝固形成铝或铝合金坯料（1x），与铜或铜合金坯料（2x）复合为接触线坯（9）；
-在第三过程阶段，接触线坯（9）被铸造牵引机（10）牵出；
-在第四过程阶段，接触线坯（9）通过轧制和/或拉拔最终成形，然后被矫直。
此外还有一种制造铜铝复合接触线的方法，其特征在于，它包括以下步骤：
-在第一过程阶段，将铜或铜合金预制成授流部分（2），铝或铝合金预制成夹持部分（1）；
-在第二过程阶段，授流部分（2）通过其背部的板条（3）嵌入所述装配空间（4b）与夹持部分（1）连接；
-在第三过程阶段，夹持部分（1）和授流部分（2）通过第一压延工具（11）、第二压延工具（12）被以如下方式彼此压紧，即第一压延工具（11）被压向授流部分（2）的授流面（2a），同时第二压延工具（12）将夹持部分（1）从其上部压向授流部分（2），使得夹持部分（1）和/或授流部分（2）发生塑性变形；与此同时，第三压延工具（13）将夹持部分（1）外侧的局部凸起（5）自外部侧向挤压，使所述外侧的局部凸起（5）填充授流部分（2）的外侧凹窝（4a）并包裹授流部分（2），且使得授流部分（2）与夹持部分（1）的结合面相互贴合，授流部分（2）与夹持部分（1）复合后的接触线坯（9）外轮廓尽可能接近成品接触线尺寸；
-在第四过程阶段，所述接触线坯（9）通过进一步轧制和/或拉拔最终成形，然后被矫直。
本发明的有益效果是，
1、本方案接触线采用铜铝复合方式，铝部分与铝制挂线夹具接触防止电化学腐蚀，铜部分与集电弓或集电器滑触供电；
2、本方案接触线采用铜铝复合节约了铜的使用量，降低了材料成本；
3、本方案接触线铜铝复合的接触面为弧形，不仅降低了复合难度，还抑制了偏磨情况的发生；
4、本方案铜铝复合接触线最有利的是在复合结构上设有磨损极限显示功能，当接触线磨损至所设极限位置，维护人员能够在视觉上发现，并及时更换，而且该功能也能够适应自动化线路检测，极大降低线路的维护压力。
附图说明
附图详细说明本发明，在附图中示出了优选的具体实施方式，其中详细说明如下，
图1示出了本发明所述铜铝复合接触线的横截面图，其中Ⅰ为非多次包覆的铜铝复合接触线，Ⅱ为夹持部分多次包覆授流部分的铜铝复合接触线，可实现多次预报磨损情况的功能。
图2示出了本发明所述铜铝复合接触线经连续挤压制造的示意图，其中接触线坯附近的箭头为线坯的运动方向，而下方的箭头为连续挤压机的运转方向；
图3为本发明所述铜铝复合接触线经连续铸造制造接触线坯的示意图，其中接触线坯附近的箭头为线坯的运动方向；
图4示出了本发明铜铝复合接触线经压延工具制造接触线坯的示意图，其中Ⅰ中为铜铝复合接触线的分解图，Ⅱ表示铝或铝合金坯料、铜或铜合金坯料配合后经压延工具将产生塑性变形，也示出了坯料与压延工具的空间关系。
具体实施方式
图1至图2示出本申请所述的铜铝复合接触线，包括铝或铝合金的夹持部分（1）和铜或铜合金的授流部分（2），授流部分（2）优先使用铜碲合金，在线材的授流部分（2）的背部有朝向所述夹持部分（1）的板条（3），板条（3）最优选择设置两个，板条（3）的外缘面与授流部分（2）的背面共同形成凹窝（4a），所述夹持部分（1）面向授流部分（2）的面具有局部凸起（5），局部凸起（5）的侧面伸入板条（3）的凹窝（4a）；所述局部凸起（5）的截面积大于所述板条（3）截面积，结合强度更高；夹持部分（1）的复合面两外侧部（6）最为凸出。借助于复合过程，凹窝（4a）被夹持部分（1）的材料填充；局部凸起（5）的侧面具有供授流部分（2）的板条（3）伸入的装配空间（4b）。这种结构的夹持部分（1）两侧的局部凸起（5）较中部的局部凸起（5）更接近于接触线的接触面，授流部分（2）的外接圆直径小于等于其授流部分（2）的弧面的直径。当接触线磨损至局部凸起（5）露出，则判定该接触线需更换，由于铝、铜之间具有显著的色差，更易于识别判断。该铜铝复合接触线的制造方法优选连续挤压复合（如图2所示），而后如复合强度及尺寸达标则为成品，否则可经过连续轧制或拉拔方式提高复合强度并确定尺寸。
在上述实施方式的基础上，图1Ⅱ示出了铜铝复合接触线的夹持部分（1）外侧的局部凸起（5）对授流部分（2）形成多级包覆，这种优化可使铜铝复合接触线具有多次预报磨损情况的功能，提高了接触线的安全冗余，进而能够提高系统的整体安全性。
图3示出依据本发明的铜铝复合接触线的制造过程，在第一过程阶段，将铜或铜合金预制成铜或铜合金坯料（2x）的坯料；在第二过程阶段，铜或铜合金坯料（2x）进入铸造结晶器（7），熔炼炉内铝液（1y）通过流道进入铸造结晶器（7）包裹铜或铜合金坯料（2x）背面的板条（3）并填充凹窝（4a），而后铝液（1y）在流经铸造结晶器（7）的过程中冷却凝固形成铝或铝合金坯料（1x），其局部凸起（5）及装配空间（4b）将授流部分（2）包住，与授流部分（2）复合为接触线坯（9），此时形成的接触线坯并不具有接触线的最终形状，此时的夹持部分（1）将被设置为最易脱模的形状；在第三过程阶段，接触线坯（9）被铸造牵引机（10）牵出；在第四过程阶段，接触线坯（9）通过轧制和/或拉拔，使夹持部分（1）最终成形，授流部分（2）基本不变形，从而获得接触线的成品尺寸，然后接触线被矫直为成品。
除上述方式以外，图4示出依据本发明的铜铝复合接触线的另一制造方法，在第一过程阶段，将铜或铜合金预制成授流部分（2）的坯料（如图4Ⅱ中所示），铝或铝合金预制成夹持部分（1）的坯料（如图4Ⅱ中所示）；在第二过程阶段，授流部分（2）通过其背部的板条（3）嵌入所述装配空间（4b）与夹持部分（1）连接；在第三过程阶段，夹持部分（1）和授流部分（2）通过第一压延工具（11）、第二压延工具（12）被以如下方式彼此压紧，即第一压延工具（11）被压向授流部分（2）的授流面（2a），同时第二压延工具（12）将夹持部分（1）从其上部压向授流部分（2），使得夹持部分（1）和/或授流部分（2）发生塑性变形填充所述凹窝（4a）；与此同时，第三压延工具（13）将夹持部分（1）外侧的局部凸起（5）自外部侧向挤压，使所述局部凸起（5）填充授流部分（2）的外侧凹窝（4a）并包裹授流部分（2），且使得授流部分（2）与夹持部分（1）的结合面相互贴合，授流部分（2）与夹持部分（1）复合后的接触线坯（9）外轮廓尽可能接近成品接触线尺寸；在第四过程阶段，所述接触线坯（9）通过进一步轧制或/和拉拔以获得最终成品尺寸，然后被矫直。如果第三过程阶段获得的接触线坯（9）的尺寸精度满足要求，第四过程阶段可省略。
另外依据本发明的铜铝复合接触线也可以直接将图4Ⅱ中所示夹持部分（1）的坯料和授流部分（2）的坯料通过拉拔方式直接复合，再通过进一步轧制和/或拉拔，以获得最终成品尺寸，然后被矫直。
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书（包括任何附加权利要求、摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。
Claims (5)
1.一种铜铝复合接触线，包括铝或铝合金的夹持部分（1）和铜或铜合金的授流部分（2），夹持部分（1）设有用于安装的槽，槽与铝或铝合金夹持安装部件接触，授流部分（2）与集电弓或集电器接触，夹持部分（1）和授流部分（2）通过冶金方式和/或塑性变形复合为一整体线材，其特征在于，授流部分（2）的授流面（2a）为弧形；在授流部分（2）的背部至少有一个朝向所述夹持部分（1）的板条（3），板条（3）的外缘面与授流部分（2）的背面共同形成凹窝（4a），凹窝（4a）被夹持部分（1）的材料填充；所述夹持部分（1）面向授流部分（2）的面具有局部凸起（5），局部凸起（5）的侧面至少有一面伸入板条（3）的凹窝（4a）；夹持部分（1）的复合面两外侧部（6）最为凸出；
在授流部分（2）的背部有两个朝向所述夹持部分（1）的板条（3），夹持部分（1）内侧的局部凸起（5）的两个侧面分别伸入所述板条（3）内侧对应的凹窝（4a），形成燕尾槽结构；
所述夹持部分（1）的局部凸起（5）的截面积大于所述授流部分（2）的板条（3）的截面积；铜铝截面积之比不小于1:1；
夹持部分（1）外侧的局部凸起（5）对授流部分（2）形成多级包覆；
在第一过程阶段，将铜或铜合金预制成铜或铜合金坯料（2x）；
在第二过程阶段，铜或铜合金坯料（2x）进入铸造结晶器（7），熔炼炉内铝液（1y）通过流道进入铸造结晶器（7）包裹铜或铜合金坯料（2x）背面的板条（3）并填充凹窝（4a），而后铝液（1y）在经过铸造结晶器（7）的过程中冷却凝固形成铝或铝合金坯料（1x），与铜或铜合金坯料（2x）复合为接触线坯（9）；
在第三过程阶段，接触线坯（9）被铸造牵引机（10）牵出；
在第四过程阶段，接触线坯（9）通过轧制和/或拉拔最终成形，然后被矫直。
2.根据权利要求1所述的铜铝复合接触线，其特征在于，授流部分（2）的外接圆直径小于等于其授流部分（2）弧面的最大半径的2倍。
3.根据权利要求2所述的铜铝复合接触线，其特征在于，授流部分（2）采用铜碲合金。
4.根据权利要求1所述的铜铝复合接触线，其特征在于，其制造步骤是先预制铜或铜合金坯料（2x），然后将制得的铜或铜合金坯料（2x）与铝或铝合金坯料（1x）同时送入连续挤压机中进行连续挤压，使至少一种坯料发生塑性变形，通过模具使得二者复合并成形。
5.一种制造权利要求1所述铜铝复合接触线的方法，其特征在于，它包括以下步骤：
在第一过程阶段，将铜或铜合金预制成授流部分（2），铝或铝合金预制成夹持部分（1）；
在第二过程阶段，授流部分（2）通过其背部的板条（3）嵌入装配空间（4b）与夹持部分（1）连接；
在第三过程阶段，夹持部分（1）和授流部分（2）通过第一压延工具（11）、第二压延工具（12）被以如下方式彼此压紧，即第一压延工具（11）被压向授流部分（2）的授流面（2a），同时第二压延工具（12）将夹持部分（1）从其上部压向授流部分（2），使得夹持部分（1）和/或授流部分（2）发生塑性变形；与此同时，第三压延工具（13）将夹持部分（1）外侧的局部凸起（5）自外部侧向挤压，使所述外侧的局部凸起（5）填充授流部分（2）的外侧凹窝（4a）并包裹授流部分（2），且使得授流部分（2）与夹持部分（1）的结合面相互贴合，授流部分（2）与夹持部分（1）复合后的接触线坯（9）外轮廓接近成品接触线尺寸；
在第四过程阶段，所述接触线坯（9）通过进一步轧制和/或拉拔最终成形，然后被矫直。
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