CN217606573U - 一种卯榫型高强高导铜钢复合接触线 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及的一种卯榫型高强高导铜钢复合接触线，它包括线材本体，所述线材本体包括上下设置的钢层和铜层；所述线材本体的截面为类圆形，所述线材本体的两侧分别设有一个用于悬挂的沟槽，两个沟槽的对角线上方为钢层，下方为铜层；所述钢层与铜层接触的内侧边上设有多个隼条，所述铜层与钢层接触的内侧边上设有多个卯槽，并与上方的隼条相匹配，由此钢层与铜层之间形成卯榫连接结构。实用新型的接触线的铜层和钢层之间采用卯榫结构连接固定，完全可以克服横向因铜和钢的线膨胀因素而导致的脱落，另一方面，在纵向上，由于圆台的四周填充了铜，加强了铜和钢的铆合，从而使铜和钢完全铆合在一起，比直接复合的方式更牢固。

Description

一种卯榫型高强高导铜钢复合接触线

技术领域

本实用新型涉及线材领域，尤其涉及一种卯榫型高强高导铜钢复合接触线。

背景技术

随着电子信息技术的发展，对铜合金导电材料的综合使用性能要求越来越高，要求其在保持高强度（硬度）、韧性、耐磨性的同时，仍保持较高的导电性、导热性、耐寒性、无铁磁性等特性。这些优良的特性，使铜合金逐渐成为电力、信息、交通、能源、轻工及航天航空等高科技领域中使用的重要金属材料。很多场合很少以纯铜的形式应用，这是因为纯铜的强度较低( 230～300 MPa)，冷加工后虽然可以达到400 MPa，但伸长率仅为2%，在加热或一定温度下使用时，其强化效果很容易消失。所以，纯铜仅能应用于受力不大的电力、电器、电子的导电体、散热体、装饰件等。在保持纯铜的一些优良性能的前提下，尽可能提高铜的强度(硬度)和耐磨性，随即高强度高导电性铜合金逐渐被研发出来。

目前高速电气化铁路采用Cu-Mg、Cu-Sn合金接触线，该类线材均是以丧失导电率为前提的。Cu-Cr-Zr接触线还处实验室阶段或小批量试验阶段，虽在原有基础止的有一定幅度的提高，但提高幅度有限。现有的铜包钢或铜钢复合接触线，是通过简单增加压力、压强或冷轧、让铜和钢发生较大的形变量，使得铜钢复合在一起，工艺简单，即使复合在一起却因膨胀系数不匹配，而导致铜钢脱离的现象，会产生安全隐患。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述不足，提供一种卯榫型高强高导铜钢复合接触线，加强了铜和钢的铆合，从而使铜和钢完全复合在一起。

本实用新型的目的是这样实现的：

一种卯榫型高强高导铜钢复合接触线，它包括线材本体，所述线材本体包括上下设置的钢层和铜层；所述线材本体的截面为类圆形，所述线材本体的两侧分别设有一个用于悬挂的沟槽，两个沟槽的对角线上方为钢层，下方为铜层；所述钢层与铜层接触的内侧边上设有多个隼条，所述铜层与钢层接触的内侧边上设有多个卯槽，并与上方的隼条相匹配，由此钢层与铜层之间形成卯榫连接结构。

进一步地，所述铜层的底部设有一层铜镁合金耐磨层。

进一步地，所述铜镁合金耐磨层为0.2%~0.8%的铜镁合金。

一种卯榫型高强高导铜钢复合接触线，它包括线材本体，所述线材本体包括上下设置的钢层和铜层；所述线材本体的截面为类圆形，所述线材本体的两侧分别设有一个用于悬挂的沟槽，两个沟槽的对角线上方为钢层，下方为铜层；所述钢层与铜层接触的内侧边上设有多个卯槽，所述铜层与钢层接触的内侧边上设有多个隼条，并与上方的卯槽相匹配，由此钢层与铜层之间形成卯榫连接结构。

进一步地，所述铜层的底部设有一层铜镁合金耐磨层。

进一步地，所述铜镁合金耐磨层为0.2%~0.8%的铜镁合金。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

（1）本实用新型的接触线强度的提高，将为我国高速铁路接触网设计提供了更安全更广阔的空间，导电性能的提升也会节省大量电能；同时在生产、试验、施工、运行等方面将会产生相应的自主创新科研成果，极大地促进了我国高速接触网技术的发展；本实用新型不仅能满足电气化铁路接触线等产品单件重量大于1吨的要求，解决了困扰国内同行业的重大技术难题，有重大的工业推广价值，填补国内该新型复合材料生产工艺的一项空白，对于推动铜加工行业的技术进步和自主创新能力的建设有不可估量的现实意义。

（2）本实用新型的铜层和钢层之间采用卯榫结构连接固定，完全可以克服横向因铜和钢的线膨胀因素而导致的脱落，另一方面，在纵向上，由于圆台的四周填充了铜，加强了铜和钢的铆合，从而使铜和钢完全铆合在一起，比直接复合的方式更牢固，更能形成一个不可脱落的整体，提高了铜钢复合接触线的强度，强化复合线材的牢固度、结合度和一体性。

（3）本实用新型的接触线的底部采用0.4%铜镁合金连铸造，形成一层铜镁合金耐磨层，增加与受电弓的耐磨性，减少接触线的接触部分的磨损，从而增加接触线的使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型的实施例1的接触线的结构示意图。

图2为本实用新型的实施例1的钢层的结构示意图。

图3为本实用新型的实施例2的接触线的结构示意图。

图4为本实用新型的实施例2的钢层的结构示意图。

图5为本实用新型的接触线的生产设备的结构示意图。

图中：

第一模具1、钢杆管道2、第二模具3、清洁除垢干燥装置4、冷却循环系统5、连续冷锻装置6、整理模具7、接触线8、钢层8.1、铜层8.2、隼条8.3、卯槽8.4、铜镁合金耐磨层8.5、沟槽8.6。

具体实施方式

为更好地理解本实用新型的技术方案，以下将结合相关图示作详细说明。应理解，以下具体实施例并非用以限制本实用新型的技术方案的具体实施态样，其仅为本实用新型技术方案可采用的实施态样。需先说明，本文关于各组件位置关系的表述，如A部件位于B部件上方，其系基于图示中各组件相对位置的表述，并非用以限制各组件的实际位置关系。

实施例1：

参见图1-图2，图1绘制了本实施例1的接触线的结构示意图。如图所示，本实施例1涉及的一种卯榫型高强高导铜钢复合接触线，它包括线材本体，所述线材本体包括上下设置的钢层8.1和铜层8.2；所述线材本体的截面为类圆形，所述线材本体的两侧分别设有一个用于悬挂的沟槽8.6，两个沟槽8.6的对角线上方为钢层8.1，下方为铜层8.2。

所述钢层8.1与铜层8.2接触的内侧边上设有多个隼条8.3，所述铜层8.2与钢层8.1接触的内侧边上设有多个卯槽8.4，并与上方的隼条8.3相匹配，由此钢层8.1与铜层8.2之间形成卯榫连接结构，通过熔融互相表面渗透结合为一体。

所述铜层8.2的底部设有一层铜镁合金耐磨层8.5，所述铜镁合金耐磨层8.5为0.4%的铜镁合金连铸造，设置在线材本体的底部以增加与受电弓的耐磨性，减少接触线的接触部分的磨损，从而增加接触线的使用寿命。

所述沟槽8.6是位于接触线截面上部且左右对称的用于悬挂的两个沟槽。

参见图1-5，图5绘制了一种卯榫型高强高导铜钢复合接触线的生产设备的结构示意图。如图所示，本实用新型涉及的卯榫型高强高导铜钢复合接触线的生产设备，包括卯榫钢杆生产装置和铜钢复合接触线生产装置，所述卯榫钢杆生产装置包括钢杆模具、循环冷却系统和整理模具，钢杆模具内设有钢腔，钢腔的内壁设有多个卯槽，钢腔与钢水熔炉连通注入钢水，钢杆模具经过循环冷却系统后与整理模具连接，循环冷却系统具将钢水冷却形成固态，冷却后经整理模具拉拔形成卯榫钢杆。

所述铜钢复合接触线生产装置包括依次布置的第一模具1、钢杆管道2、第二模具3、连续冷锻装置6和整理模具7。

所述第一模具1包括注入段和冷却段，所述注入段设有由上至下设置的铜腔和铜镁复合腔，铜腔内注入隔绝空气的铜水，铜镁复合腔内注入铜镁合金炉水，注入段和冷却段之间设有入口与钢杆管道2连通，钢杆管道2上方设有清洁除垢干燥装置4，卯榫钢杆生产装置生产的卯榫钢杆经过清洁除垢干燥装置4后进入钢杆管道2。

所述冷却段设有冷却循环系统5，物料经过循环冷却系统5冷却成固态后进入第二模具3，所述进入第二模具3上依次设有连续冷锻装置6和整理模具7，经冷却为固态的物料经过轧制后进入连续冷锻装置6，最后经过整理模具7拉拔形成接触线8。

所述整理模具7为大小头整理模具，整理模具腔口从最前端到最后端，逐渐收缩1-2%左右，防止整个接触线热胀冷缩之后，接触线与模具之产生空隙，影响接触线的成型；同时，模具腔口逐渐收缩，使得接触线本向受到一定程度的挤压，使得内部晶粒更加紧密，强度会进一步增强。

参见图1-5，本实用新型涉及的卯榫型高强高导铜钢复合接触线的生产方法，包括以下内容：

a.采用钢水通过钢杆生产装置产出卯榫钢杆；钢水进钢水熔炉之前，由于接触空气，并带有氧气，钢水熔炉中加入氮气保护气，并通过压力调节阀，保持钢水熔炉内的一定压强，压强为1.02个标准大气压，加入氮气保护气以此隔绝空气；

b.注入铜水和铜镁合金炉水；

在第一模具的铜腔内注入铜水，铜水进入模腔前隔绝空气，使铜水无氧进入铜腔；

在第一模具的铜镁复合腔内注入0.4%的铜镁合金炉水，将铜镁合金炉水注入铜镁复合腔之前，隔绝空气，隔绝氧气，使铜镁合金炉水无氧进入铜镁复合腔；

c.将上述产出的卯榫钢杆放入钢杆管道，经循环冷却系统将铜水和铜镁合金炉水的混合液态与卯榫钢杆冷却成为一体化的固态；

卯榫钢杆在进入第一模具之前，先经过清洁除垢干燥装置，一方面是为去金属表面的杂质，二是去除表面的水气，以免影响复合成型；

铜水进模腔之后，充满卯榫钢杆的隼条四周，经过循环冷却系统的持续作用，铜水形成固态，和卯榫钢杆完全铆合在一些，形成一个有机的整体，完全可以克服横向因铜和钢的线膨胀因素而导致的脱落，另一方面，在纵向上，由于卯榫钢杆的隼条四周填充了铜，加强了铜和钢的铆合，从而使铜和钢完全复合在一起，形成了一个牢固的、不可脱落的整体；

铜镁合金炉水进入铜镁复合腔之后，经过循环冷却系统后形成固态，由于铜镁合金具有高强高导的特性，放在接触线的下部是为了增加与受电弓的耐磨性，减少接触线的接触部分的磨损，从而增加接触线的使用寿命，另一方面，由于接触面小，镁的含量低，对铜钢复合线的导电性影响不大；

循环冷却系统均采用伺服冷却系统，使得冷却系统均匀冷却，避免因冷却系不稳定造成接触线内部晶体产生较大的差异；

d.将上述经循环冷却系统冷却后的物料通过第二模具，经过连续冷锻工艺和轧制的两道工艺后进入整理模具产出接触线；

经过连续冷锻装置的连续冷锻工艺，可使铜钢之间的卯榫连接部位与铜、钢结合得更加紧密；

最后经过整理模具拉拔形成接触线，因卯榫连接结构与铜、钢的结合部晶粒较为粗大，结构不致密，经过大小头整理模具的拉拔使得卯榫连接部位与铜、钢结合更加紧密，更加牢固，形成一个铜钢复合的不可脱落的整体。

实施例2：

参见图3-图4，图3绘制了本实施例2的接触线的结构示意图。如图所示，本实施例2涉及的一种卯榫型高强高导铜钢复合接触线，与实施例1不同之处在于，所述钢层8.1与铜层8.2接触的内侧边上设有多个卯槽8.4，所述铜层8.2与钢层8.1接触的内侧边上设有多个隼条8.3，并与上方的卯槽8.4相匹配，由此钢层8.1与铜层8.2之间形成卯榫连接结构。

以上仅是本实用新型的具体应用范例，对本实用新型的保护范围不构成任何限制。凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本实用新型权利保护范围之内。

Claims (4)

1.一种卯榫型高强高导铜钢复合接触线，其特征在于：它包括线材本体，所述线材本体包括上下设置的钢层（8.1）和铜层（8.2）；所述线材本体的截面为类圆形，所述线材本体的两侧分别设有一个用于悬挂的沟槽（8.6），两个沟槽（8.6）的对角线上方为钢层（8.1），下方为铜层（8.2）；所述钢层（8.1）与铜层（8.2）接触的内侧边上设有多个隼条（8.3），所述铜层（8.2）与钢层（8.1）接触的内侧边上设有多个卯槽（8.4），并与上方的隼条（8.3）相匹配，由此钢层（8.1）与铜层（8.2）之间形成卯榫连接结构。

2.根据权利要求1所述的一种卯榫型高强高导铜钢复合接触线，其特征在于：所述铜层（8.2）的底部设有一层铜镁合金耐磨层（8.5）。

3.一种卯榫型高强高导铜钢复合接触线，其特征在于：它包括线材本体，所述线材本体包括上下设置的钢层（8.1）和铜层（8.2）；所述线材本体的截面为类圆形，所述线材本体的两侧分别设有一个用于悬挂的沟槽（8.6），两个沟槽（8.6）的对角线上方为钢层（8.1），下方为铜层（8.2）；所述钢层（8.1）与铜层（8.2）接触的内侧边上设有多个卯槽（8.4），所述铜层（8.2）与钢层（8.1）接触的内侧边上设有多个隼条（8.3），并与上方的卯槽（8.4）相匹配，由此钢层（8.1）与铜层（8.2）之间形成卯榫连接结构。

4.根据权利要求3所述的一种卯榫型高强高导铜钢复合接触线，其特征在于：所述铜层（8.2）的底部设有一层铜镁合金耐磨层（8.5）。

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