CN110993190B - 一种接触线及其制备方法和应用 - Google Patents

一种接触线及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种接触线及其制备方法和应用。该接触线的制备方法包括：采用四道次异形模具对挤压杆进行拉拔：按照模具从大到小依次装入四模巨拉机中，然后将挤压杆依次穿过由大到小的异形模具进行拉拨获得接触线；各道次模具的变形量依次为20％～25％、27％～33％、27％～32％和23％～27％；前三道次异形模具为固定尺寸的模具，第四道次异形模具为成品模具。本发明能实现连续化生产，简化了更换模具、轧头、穿模等工序，大大提高了生产效率，降低了劳动强度；并且该异形模具尺寸能够满足铜银、铜镁、铜锡接触线进行拉拔变形。

Description

一种接触线及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于接触线技术领域，涉及一种接触线及其制备方法和应用，尤其涉及一种铜和/或铜合金接触线及其制备方法和应用。
背景技术
电气化铁道用铜及铜合金接触线是电气化铁道牵引系统的重要组成部分，现有接触线主要分为纯铜接触线、铜银合金接触线、铜锡合金接触线、铜镁合金接触线以及铜铬锆合金接触线。铜及铜合金接触线加工生产的最终工序为冷拉拔工序。在生产中，不同材质规格的铜及铜合金接触线有特定的拉拔工艺。因此在生产时需要不停的更换拉拔模具及工艺参数，不但大大增加了工序繁琐性，还由于装配误差，模具更换等问题导致接触线表面质量差；每次更换拉拔模具及调整工艺参数都需要耗费大量的时间，并且调整参数会造成产品尺寸发生偏差，这大大降低了生产效率及生产过程的稳定性。
现有拉拔工艺已经不再满足生产效率，为了提高生产效率，提高生产过程稳定性，亟待需要提供一种新型的铜及铜合金接触线拉拔工艺，使得生产效率得以提高，生产稳定性得以提升。
发明内容
基于现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种接触线的制备方法，其包括以下步骤：
采用四道次异形模具对接触线挤压杆进行拉拔：按照模具从大到小依次装入能装载四道次异形模具的四模巨拉机中，然后将接触线挤压杆依次穿过由大到小的异形模具进行拉拨获得接触线；各道次模具的变形量依次为20％～25％、27％～33％、27％～32％和23％～27％；
其中，前三道次异形模具为固定尺寸的模具，第四道次异形模具为成品模具；所述异形模具的内芯本体截面均为两侧对称设置有燕尾沟槽的圆形结构，所述燕尾沟槽的槽角在水平方向上通过水平线划分为上斜角和下斜角；水平线至异形模具顶部的垂直距离为头部高度，两对称的燕尾沟槽的槽底之间的距离为沟槽底间距，两对称的燕尾沟槽的槽尖之间的距离为沟槽尖间距；两对称的燕尾沟槽的上折边缘之间的距离为头部宽度；两对称的燕尾沟槽的下折边缘之间的距离为截面宽度。
现有技术中，不同型号的接触线使用的挤压杆尺寸并不统一，例如铜银接触线、铜锡接触线和铜镁接触线使用的都是不同尺寸的挤压杆，而拉拔工艺属于加工硬化的一个过程，不同的冷变形量产生不同的加工硬化程度，例如：现有的工艺中，120mm2的铜银接触线采用外径22.5mm的挤压杆，四道次拉拔变形成为120mm2的接触线，而铜镁接触线则采用外径20mm的挤压杆进行拉拔成为120mm2的接触线，如果采用外径22.5mm的铜镁挤压杆就无法生产出120mm2的铜镁接触线，同理，采用外径20mm的铜银挤压杆也无法生产出120mm2的铜银接触线，因此，现有技术中针对不同材质的接触线都有专用的模具，生产铜银接触线就必须使用铜银专用的接触线模具，铜锡接触线就必须使用铜锡专用的接触线模具，生产铜镁接触线就必须使用铜镁专用的接触线模具，劳动强度大、成本高、生产效率低。此外，采用一道次拉拔时单道次延伸率太大，根本无法实施，单道次延伸率应控制在1.4以下，直接一道次拉拔延伸率达到4.1，远远超过金属变形规律，根本无法实施。
本发明创造性的采用四道次异形模具进行拉拔，前三道次异形模具为根据接触线横截面积设定的固定尺寸的模具，第四道次异形模具为成品模具，针对制备不同材质的接触线规格只需更换第四道次异形模具，能够实现同规格不同型号的接触线生产时，前三道次模具无需要更换，仅需要更换第四道次成品模具，例如生产铜银120mm2接触线更换铜锡120mm2接触线时，仅需要更换成品模具，前三道异形模具不需要更换，并且在铜银挤压杆后焊接铜锡挤压杆，即可实现连续化生产，简化了更换模具、轧头、穿模等工序，大大提高了生产效率，降低了劳动强度。
上述的方法中，优选地，所述接触线的材质包括纯铜或铜合金。
上述的方法中，优选地，所述铜合金包括铜银合金、铜锡合金或铜镁合金等。
上述的方法中，优选地，当制备横截面积为120mm2的接触线时，前三道次异形模具的尺寸如下表所示：
Figure BDA0002310319390000021
Figure BDA0002310319390000031
上述的方法中，优选地，当制备横截面积为120mm2的接触线时，第四道次异形模具的尺寸如下表所示：
Figure BDA0002310319390000032
上述的方法中，优选地，当制备横截面积为150mm2的接触线时，前三道次异形模具的尺寸如下表所示：
Figure BDA0002310319390000033
上述的方法中，优选地，当制备横截面积为150mm2的接触线时，第四道次异形模具的尺寸如下表所示：
Figure BDA0002310319390000034
上述的方法中，优选地，所述第四道模具还包括接触线识别沟槽，所述接触线识别沟槽位于模具头部；当接触线材质为铜锡合金时，在头部的轴对称线上设置有一个识别沟槽(如图6所示)；当接触线材质为铜银合金时，在头部的轴对称线两侧22.5°的弧度处分别设置有一个识别沟槽(如图7所示)；当接触线材质为铜镁合金时，在头部的轴对称线上设置有一个识别沟槽，在头部的轴对称线两侧22.5°的弧度处分别设置有一个识别沟槽(如图5所示)。
上述的方法中，优选地，所述识别沟槽的半径为0.25mm。
本发明的方法中，针对接触线常用的两种规格120mm2和150mm2，实现了异形模具搭配的最优变形量和变形方式，上述的异形模具尺寸不仅解决了拉拔过程中因局部加工变形量过大导致的沟槽起皮开裂等问题，而且该异形模具尺寸能够满足铜银、铜镁、铜锡接触线均能采用同样的模具进行拉拔变形。
上述的方法中，优选地，当制备横截面积为120mm2的接触线时，所述接触线挤压杆的外径尺寸为21mm～23mm；当制备横截面积为150mm2的接触线时，所述接触线挤压杆的外径尺寸为23mm～26mm。
另一方面，本发明还提供了上述方法制备获得的接触线；该接触线在20℃下的电阻率≤0.02653Ω·mm2/m，抗拉强度≥370MPa。
再一方面，本发明还提供上述接触线在电气化铁道牵引系统中的应用。
本发明的有益效果：
(1)本发明采用四道次异形模具进行拉拔，前三道次异形模具为根据接触线横截面积设定的固定尺寸的模具，第四道次异形模具为成品模具，针对制备不同材质的接触线规格只需更换第四道次异形模具，能够实现同规格不同型号的接触线生产时，前三道次模具无需要更换，仅需要更换第四道次成品模具，即可实现连续化生产，简化了更换模具、轧头、穿模等工序，大大提高了生产效率，降低了劳动强度；
(2)本发明针对接触线常用的两种规格120mm2和150mm2，实现了异形模具搭配的最优变形量和变形方式，上述的异形模具尺寸不仅解决了拉拔过程中因局部加工变形量过大导致的沟槽起皮开裂等问题，而且该异形模具尺寸能够满足铜银、铜镁、铜锡接触线均能采用同样的模具进行拉拔变形。
附图说明
图1为本发明所采用的异形模具内芯结构示意图。
图2为本发明四道次异形模具内芯结构示意图。
图3为现有技术中更换获得的接触线的外观图。
图4为采用本发明四道次异形模具制备的接触线的外观图。
图5为本发明接触线材质为铜镁合金时，第四道次模具的识别沟槽示意图。
图6为本发明接触线材质为铜锡合金时，第四道次模具的识别沟槽示意图。
图7为本发明接触线材质为铜银合金时，第四道次模具的识别沟槽示意图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
本发明采用四道次异形模具，其异形模具的内芯结构示意图如下图1和图2所示，所述异形模具的内芯本体截面均为两侧对称设置有燕尾沟槽的圆形结构，所述燕尾沟槽的折角在水平方向上通过水平线划分为上斜角和下斜角(如图1所示)。前三道次异形模具为根据接触线横截面积设定的固定尺寸的模具，第四道次异形模具为成品模具，针对制备不同材质的接触线规格只需更换第四道次异形模具(如图2所示)。
以下实施例提供了两种规格的接触线制备方法。
实施例1：
本实施例提供一种120mm2铜银接触线(CTA120)的制备方法，具体包括如下步骤：
采用四道次异形模具(异形模具尺寸如下表1所示)进行拉拔，按照模具从大到小依次装入四模巨拉机中，然后将铜银合金挤压杆依次穿过由大到小的异形模具进行拉拨获得。
表1：
Figure BDA0002310319390000051
各道次模具的变形量依次为20％～25％、27％～33％、27％～32％和23％～27％。
具体为：
采用
Figure BDA0002310319390000052
的铜银合金挤压杆，经过第一道
Figure BDA0002310319390000053
的模具拉拔后成为
Figure BDA0002310319390000054
的异形拉拔杆，再经过第二道
Figure BDA0002310319390000059
的模具拉拔后成为
Figure BDA0002310319390000055
的拉拔杆，后经过第三道
Figure BDA0002310319390000056
的模具拉拔后成为
Figure BDA0002310319390000057
的拉拔杆，最后经过成品
Figure BDA0002310319390000058
模具拉拔成为标称120mm2的接触线成品，如图4所示接触线外观图，对比图3现有技术中更换获得的接触线外观图，对比可以看出：本发明的异形模具尺寸解决了拉拔过程中因局部加工变形量过大导致的沟槽起皮开裂等问题。
实施例2：
本实施例提供一种150mm2铜银接触线(CTA150)的制备方法，具体包括如下步骤：
采用四道次异形模具(异形模具尺寸如下表2所示)进行拉拔，按照模具从大到小依次装入四模巨拉机中，然后将铜银合金挤压杆依次穿过由大到小的异形模具进行拉拨获得。
表2：
Figure BDA0002310319390000061
各道次模具的变形量依次为20％～25％、27％～33％、27％～32％和23％～27％。
具体为：
采用
Figure BDA0002310319390000062
的铜银合金挤压杆，经过第一道
Figure BDA0002310319390000063
的模具拉拔后成为
Figure BDA0002310319390000064
的异形拉拔杆，再经过第二道
Figure BDA0002310319390000065
的模具拉拔后成为
Figure BDA0002310319390000066
的拉拔杆，后经过第三道
Figure BDA0002310319390000067
的模具拉拔后成为
Figure BDA0002310319390000068
的拉拔杆，最后经过成品
Figure BDA0002310319390000069
模具拉拔成为标称150mm2的接触线成品。
本实施1和2制备的铜银合金接触线的性能如下表3所示：
表3：
Figure BDA00023103193900000610
Figure BDA0002310319390000071
按照实施例的操作方法，分别制备了横截面积为120mm2、150mm2的铜锡合金(CTS)、铜银合金(CTA)、铜镁合金(CTM)、中强度铜锡合金(CTSM)、中强度铜镁合金(CTMM)、高强度铜镁合金(CTMH)接触线，具体接触线性能如下表4所示：
表4：
Figure BDA0002310319390000072
本发明采用四道次异形模具进行拉拔，前三道次异形模具为根据接触线横截面积设定的固定尺寸的模具，第四道次异形模具为成品模具，针对制备不同材质的接触线规格只需更换第四道次异形模具，能够实现同规格不同型号的接触线生产时，前三道次模具无需要更换，仅需要更换第四道次成品模具，即可实现连续化生产，简化了更换模具、轧头、穿模等工序，大大提高了生产效率，降低了劳动强度；且由于不再频繁的更换模具，模具的尺寸有了保证、模具间的配合有了保证，产品的稳定性、可靠性都得以提升。
此外，本发明针对接触线常用的两种规格120mm2和150mm2，实现了异形模具搭配的最优变形量和变形方式，上述的异形模具尺寸不仅解决了拉拔过程中因局部加工变形量过大导致的沟槽起皮开裂等问题，而且该异形模具尺寸能够满足铜银、铜镁、铜锡接触线均能采用同样的模具进行拉拔变形。

Claims (8)

1.一种接触线的制备方法，其包括以下步骤：
采用四道次异形模具对接触线挤压杆进行拉拔：按照模具从大到小依次装入能装载四道次异形模具的四模巨拉机中，然后将接触线挤压杆依次穿过由大到小的异形模具进行拉拨获得接触线；各道次模具的变形量依次为20％～25％、27％～33％、27％～32％和23％～27％；
其中，前三道次异形模具为固定尺寸的模具，第四道次异形模具为成品模具；所述异形模具的内芯本体截面均为两侧对称设置有燕尾沟槽的圆形结构，所述燕尾沟槽的槽角在水平方向上通过水平线划分为上斜角和下斜角；水平线至异形模具顶部的垂直距离为头部高度，两对称的燕尾沟槽的槽底之间的距离为沟槽底间距，两对称的燕尾沟槽的槽尖之间的距离为沟槽尖间距；两对称的燕尾沟槽的上折边缘之间的距离为头部宽度；两对称的燕尾沟槽的下折边缘之间的距离为截面宽度；
当制备横截面积为120mm2的接触线时，前三道次异形模具的尺寸如下表所示：
Figure FDA0002971231150000011
当制备横截面积为150mm2的接触线时，前三道次异形模具的尺寸如下表所示：
Figure FDA0002971231150000012
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述接触线的材质包括纯铜或铜合金。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述铜合金包括铜银合金、铜锡合金或铜镁合金。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，当制备横截面积为120mm2的接触线时，第四道次异形模具的尺寸如下表所示：
Figure FDA0002971231150000021
5.根据权利要求1所述的方法，其中，当制备横截面积为150mm2的接触线时，第四道次异形模具的尺寸如下表所示：
Figure FDA0002971231150000022
6.根据权利要求4或5所述的方法，其中，所述第四道模具还包括接触线识别沟槽，所述接触线识别沟槽位于模具头部；
当接触线材质为铜锡合金时，在头部的轴对称线上设置有一个识别沟槽；
当接触线材质为铜银合金时，在头部的轴对称线两侧22.5°的弧度处分别设置有一个识别沟槽；
当接触线材质为铜镁合金时，在头部的轴对称线上设置有一个识别沟槽，在头部的轴对称线两侧22.5°的弧度处分别设置有一个识别沟槽。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述识别沟槽的半径为0.25mm。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，当制备横截面积为120mm2接触线时，所述接触线挤压杆的外径尺寸为21mm～23mm；当制备横截面积为150mm2接触线时，所述接触线挤压杆的外径尺寸为23mm～26mm。
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