DE19530673A1 - Oberleitungsdraht einer elektrischen Hochgeschwindigkeitsbahnstrecke und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents
Oberleitungsdraht einer elektrischen Hochgeschwindigkeitsbahnstrecke und Verfahren zu dessen HerstellungInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Oberleitungsdraht einer
elektrischen Hochgeschwindigkeitsbahnstrecke mit einer Zug
festigkeit (Rm) des Drahtes von mindestens 550 MPa und einer
elektrischen Leitfähigkeit (κ) von mindestens 65%, bezogen
auf die von geglühtem reinen Kupfer gemäß International
Annealed Copper Standard (IACS). Die Erfindung betrifft fer
ner ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Oberlei
tungsdrahtes. Ein derartiger Oberleitungsdraht und ein ent
sprechendes Herstellungsverfahren gehen aus der
EP 0 569 036 A hervor.
Auf Hochgeschwindigkeitsbahnstrecken ist für eine sichere
Energiezufuhr über ein Oberleitungssystem eine hohe mechani
sche Vorspannung des Fahrdrahtes eine unverzichtbare Voraus
setzung. An den Fahrdrahtwerkstoff werden somit höchste An
forderungen bezüglich seiner mechanischen Zugfestigkeit Rm
bei gleichzeitig hoher elektrischer Leitfähigkeit κ gestellt.
Gegenwärtig wird für den Fahrdraht der Regeloberleitung Re250
der Deutschen Bahn AG mit Rillenprofil und 120 mm² Durchmes
ser eine CuAg-Legierung mit einem Ag-Anteil von 0,1 Gew.-%
Ag-Anteil verwendet. Diese Legierung weist eine Zugfestigkeit
Rm von etwa 350 MPa (N/mm²) auf bei einer Leitfähigkeit κ von
etwa 95%, bezogen auf die von geglühtem reinen Cu gemäß IACS
(International Annealed Copper Standard). Der Fahrdraht ist
für einen Regelbetrieb mit Fahrgeschwindigkeiten von höch
stens 250 km/h ausgelegt. Er ist unter Berücksichtigung einer
unvermeidbaren Abnutzung mit 125 MPa vorgespannt, d. h. mit
etwa 36% seiner Zugfestigkeit κ bzw. einer Sicherheitsmarge
gegen Bruch von etwa 2,8 (vgl. "Elektrische Bahnen", 80. Jg.,
1982, H. 4, Seiten 119 bis 125 oder "Eisenbahntechnische
Rundschau", Bd. 35, H. 9, Sept. 1986, Seiten 593 bis 599).
Diese Vorspannung wurde für eine Hochgeschwindigkeitsfahrt
mit über 400 km/h kurzfristig auf 175 MPa erhöht ("Elektri
sche Bahnen", 86. Jg., 1988, H. 9, Seiten 268 bis 289).
Zur Auslegung der Oberleitung für einen Regelbetrieb mit
Hochgeschwindigkeiten von über 300 km/h wird eine Fahrdraht
vorspannung von bis zu 200 MPa gefordert. Dies bedingt unter
Zugrundelegung der vorgenannten Sicherheitsmarge eine Fahr
drahtlegierung mit einer Mindestzugfestigkeit κ von etwa
550 MPa. Die Zugfestigkeit wird dabei durch Zugversuche nach
DIN 50145/46 bestimmt (vgl. das Buch "Werkstoffe in der Elek
trotechnik" von H. Fischer, 3. Auflage, G. Hanser Verlag Mün
chen Wien, 1987, Seiten 113 bis 121).
Eine derart hohe Mindestzugfestigkeit kann z. B. mit aus der
genannten EP-A zu entnehmenden Cu-Legierungen erreicht wer
den. Gemäß einem speziellen Ausführungsbeispiel setzt sich
eine dieser Legierungen aus den Komponenten Cr (0,1 bis 1%),
Zr (0,01 bis 0,3%), Mg (0,001 bis 0,05%), O (maximal 10 ppm)
und Cu (Rest) unter Einschluß unvermeidbarer Verunrei
nigungen zusammen. Die gewählte Zusammensetzung der Legierung
bedingt dabei, daß ein aus den erschmolzenen Komponenten
gewonnener Gießstrang nach einem Warmwalzen zu einem Aus
gangsdraht entweder durch Eintauchen in ein Wasser- oder Öl
bad sehr rasch abgekühlt werden muß oder nach einer langsame
ren Luftabkühlung anschließend einer zusätzlichen Wärmebe
handlung (Lösungsglühung) mit Raschabkühlung unterzogen wer
den muß. Der so gewonnene Vorkörper wird dann mehreren Kalt
verformungen unterzogen, die von Ausscheidungsglühungen un
terbrochen sind. Wegen der generell notwendigen raschen Ab
kühlung des Vorprodukts von der Lösungstemperatur (860-1000°C)
ist das bekannte Verfahren verhältnismäßig aufwendig
und deshalb für eine kommerzielle Drahtfertigung wenig geeig
net.
Aus der US-PS 4,755,235 ist ferner ein elektrischer Draht aus
einer ausscheidungsgehärteten Cu-Legierung mit Cr (0,05 bis
1,5 Gew.-%), Zr (0,05 bis 0,5 Gew.-%) und Mg (0,005 bis
0,1 Gew.-%) zu entnehmen. Auch hier soll eine Legierungs
schmelze rasch abgekühlt werden (innerhalb 1 bis 2 Minuten
von etwa 1200°C auf Raumtemperatur).
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Oberlei
tungsdraht aus einem Material anzugeben, das einerseits die
genannten Mindestanforderungen bezüglich der mechanischen
Zugfestigkeit Rm und der elektrischen Leitfähigkeit κ erfüllt
und das andererseits eine gegenüber den bekannten Verfahren
vereinfachte Herstellung des Drahtes ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der
Oberleitungsdraht aus einer wenigstens 5-komponentigen, aus
härtbaren CuaCrbZrcMgdXe-Legierung besteht, wobei X ein Ele
ment aus der Gruppe der Elemente Al, P, S, Fe, Ni, Zn, Ag,
Cd, In, Sn, Sb und Bi ist und für die Komponenten gelten soll
(jeweils in Gewichtsprozent):
0,2 b 0,8,
0,02 c 0,4,
0,01 d 0,2,
0,01 e 0,4,
mit
a + b + c + d + e ≅ 100
unter Einschluß unvermeidbarer Verunreinigungselemente.
0,2 b 0,8,
0,02 c 0,4,
0,01 d 0,2,
0,01 e 0,4,
mit
a + b + c + d + e ≅ 100
unter Einschluß unvermeidbarer Verunreinigungselemente.
Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, daß mit der
Wahl der Mg-Komponente in Kombination mit den genannten An
teilen der übrigen Komponenten vorteilhaft auf eine besondere
Behandlung des Draht-Vorproduktes in Form einer raschen Ab
kühlung von der Schmelz bzw. Lösungstemperatur verzichtet
werden kann. Ein aus der erfindungsgemäßen Legierung er
schmolzenes, dann in üblicher Weise normal, z. B. von 1200°C
auf Raumtemperatur in 5 bis 10 min, abgekühltes und gegebe
nenfalls noch beispielsweise durch Warmwalzen vorverformtes
Ausgangsprodukt bzw. Drahtvorprodukt braucht also nur noch
kaltverformt und ausgelagert zu werden, um einen Draht mit
den gewünschten Eigenschaften zu erhalten. Es wurde erkannt,
daß die für die X-Komponente (5. Komponente) zu wählenden Ma
terialien vorteilhaft die Streckgrenze der Cu-Legierung er
höhen und die Umformbarkeit des Drahtvorproduktes verbessern.
Diese Eigenschaften sind insbesondere von Bedeutung, wenn bei
der Herstellung des Draht es nur ein einmaliges Kaltverformen
vorgesehen werden soll.
Besonders vorteilhaft wird als X-Komponente Al oder In ge
wählt. Die entsprechende Cu-Legierung zeichnet sich durch
verhältnismäßig hohe Zugfestigkeitswerte Rm und verhältnis
mäßig hohe Werte der 0,01%-Dehnungsgrenze (= technische
Elastizitätsgrenze) aus.
Außerdem ist es vorteilhaft, wenn der erfindungsgemäße Draht
eine Si-freie Cu-Legierung aufweist. Denn durch die Vermei
dung eines Si-Anteils läßt sich so eine unerwünschte Vermin
derung der elektrischen Leitfähigkeit κ ausschließen (vgl.
z. B. das genannte Buch "Werkstoffe in der Elektrotechnik",
Seite 172).
Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren ist dadurch ge
kennzeichnet, daß zunächst ein Drahtvorprodukt erstellt wird,
wobei die Cu-Legierung erschmolzen und anschließend gegenüber
einer Raschabkühlung vergleichsweise langsamer abgekühlt
wird, darauf das Drahtvorprodukt mittels mindestens einer
Kaltverformung in ein Drahtzwischenprodukt überführt wird,
dann das Drahtzwischenprodukt mindestens einer Auslagerungs
wärmebehandlung unterzogen wird und gegebenenfalls die
Schritte der Kaltverformung und/oder der Auslagerungsbehand
lung mindestens noch einmal wiederholt werden, wobei mit der
letzten Kaltverformung die Endform des Drahtes erzeugt wird.
Dabei kann das Drahtvorprodukt unmittelbar aus der Schmelze
der Cu-Legierung gegossen werden. Es ist aber auch möglich,
ein aus der langsam erstarrten Schmelze ausgebildetes Aus
gangsprodukt mittels mindestens einer Vorverformung in das
Drahtvorprodukt zu überführen. Da die für eine Raschabkühlung
charakteristischen Abkühlraten bei etwa 100°C/s und höher
liegen, soll bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Schmelze
mit vergleichsweise kleinerer Abkühlrate, insbesondere mit
höchstens 20°C/s in dem wichtigen Temperaturbereich von der
Schmelztemperatur auf etwa 700°C, abgekühlt werden. Unterhalb
von 700°C kann die Abkühlrate noch deutlich geringer sein und
beispielsweise bei 5°C/s liegen. Solche Abkühlraten lassen
sich ohne größeren Aufwand realisieren, so daß das erfin
dungsgemäße Verfahren vorteilhaft entsprechend einfach durch
zuführen ist. Die Auslagerungswärmebehandlung wird in an sich
bekannter Weise bei erhöhter Temperatur und über einen sol
chen Zeitraum durchgeführt, daß sich die für eine Härtung des
Materials erforderlichen Ausscheidungen an den mit der Kalt
verformung erzeugten Versetzungsstrukturen ausbilden.
Vorteilhafte Weiterbildungen des Oberleitungsdrahtes und des
Verfahrens zu seiner Herstellung gehen aus den jeweils abhän
gigen Ansprüchen hervor.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispie
len noch weiter erläutert.
Zur Herstellung eines Oberleitungsdrahtes aus einer Cu-Legie
rung mit der erfindungsgemäßen Zusammensetzung wird zunächst
das Material aus den einzelnen Komponenten vorzugsweise in
einer Schutzgasatmosphäre wie z. B. unter Ar erschmolzen. Der
Sauerstoffgehalt in der Schmelze sollte nämlich möglichst
niedrig sein und vorzugsweise unter 100 ppm liegen. Um eine
gute Homogenität der Schmelze zu gewährleisten, muß über den
Schmelzpunkt von Cu (1084°C), insbesondere auf mindestens
1200°C erhitzt werden. Gegebenenfalls kommen noch höhere Tem
peraturen in Frage. Deswegen wird vorteilhaft ein Induk
tionsschmelzen vorgesehen. Die Schmelze wird dann mit einer
Abkühlgeschwindigkeit bzw. -rate (in °C/min) abgekühlt, die
in dem für die Ausbildung des ausscheidungsgehärteten Mate
rials wichtigen Temperaturbereich zwischen der Schmelztempe
ratur und etwa 700°C deutlich unterhalb der für eine rasche
Abkühlung charakteristischen Abkühlraten von mindestens etwa
100°C/s liegt. So kommen insbesondere Abkühlraten von höch
stens 20°C/s in dem genannten Temperaturbereich in Frage.
Solche Abkühlraten lassen sich beispielsweise durch ein ein
faches Abgießen in eine wassergekühlte Kokille unter Luft
oder in einer Schutzgasatmosphäre realisieren. Auf ein Ab
schrecken in einem Wasser- oder Ölbad kann also vorteilhaft
verzichtet werden. Das direkte Abgießen der Schmelze zu einem
Vordraht mit z. B. 20 bis 30 mm Durchmesser mittels Abziehens
der Schmelze durch eine wassergekühlte, horizontal gelagerte
Kokille ist hier besonders geeignet.
Die gegebenenfalls zu Blöcken oder Barren abgegossene
Schmelzmasse kann dann noch umgeschmolzen werden, um daraus
ein hinsichtlich der Drahtform geeigneteres Drahtvorprodukt
zu schaffen. Darüber hinaus läßt sich die abgekühlte Schmelz
masse durch ein Warmwalzen zu einem Drahtvorprodukt als ein
Vordraht verarbeiten. Das Warmwalzen kann sich auch in einem
kontinuierlichen Schritt, einem sogenannten Gießwalzen, un
mittelbar an das Erschmelzen der Cu-Legierung anschließen.
Ferner ist auch ein Umschmelzen der abgekühlten Schmelzmasse
zu einem Barren möglich, der z. B. durch Strangpressen zu
einem Vordraht verarbeitet wird. Aus einem entsprechenden
Barren können auch stiftartige Körper herausgearbeitet wer
den, die dann z. B. durch Rundhämmern zu einem Vordraht ver
formt werden. Der Vordrahtquerschnitt sollte dabei so einge
stellt werden, daß bei der sich anschließenden mindestens
einen Kaltverformung eine Querschnittsreduktion von 50 bis
99%, vorzugsweise von 60 bis 95%, erfolgt, um so den ge
wünschten Endquerschnitt des Oberleitungsdrahtes zu erhalten.
Das Drahtvorprodukt (bzw. der Vordraht) wird anschließend
einer ersten Kaltverformung unterzogen. Eine solche Kaltver
formung kann z. B. durch Pressen oder Walzen oder Hämmern,
insbesondere durch Ziehen, vorgenommen werden. Der Verfor
mungsgrad liegt dabei im allgemeinen zwischen 20 und 80%,
vorzugsweise zwischen 40 und 70%. Beispielsweise werden drei
Ziehschritte mit einer Querschnittsreduktion von 38% bis
34% (1. Schritt) bzw. von 34% bis 30% (2. Schritt) bzw.
von 26% bis 24% (3. Schritt) gewählt. Mit dieser Kaltver
formung werden in dem so zu erhaltenden Drahtzwischenprodukt
in bekannter Weise Versetzungsstrukturen erzeugt, die Voraus
setzung für eine hinreichende Härtung des Materials sind.
Dem ersten Kaltverformungsschritt schließt sich dann eine er
ste Auslagerungswärmebehandlung des Drahtzwischenproduktes
an, die vorteilhaft bei einer Temperatur zwischen 350°C und
600°C, vorzugsweise zwischen 450°C und 500°C, durchgeführt
wird. Mit dieser Wärmebehandlung wird eine Härtung des Mate
rials aufgrund von Ausscheidungen an den mit der Kaltver
formung erzeugten Versetzungsstrukturen erreicht. Die Dauer
dieser Wärmebehandlung liegt im allgemeinen zwischen 10 Minu
ten und 10 Stunden. Bei großen Chargen sind dabei erhebliche
Aufheiz- und Abkühlzeiten zu berücksichtigen.
Die Verarbeitungsschritte der Kaltverformung und/oder Härtung
durch Wärmebehandlung werden zweckmäßigerweise wiederholt,
wobei vorteilhaft mit einer Kaltverformung abgeschlossen
wird, um das gewünschte Endprodukt des Oberleitungsdrahtes im
hartgezogenen Zustand zu erhalten. Wenn diese letzte Kalt
verformung in nur einem Schritt vorgenommen werden soll, dann
sollte die hier zu wählende Querschnittsreduktion nicht über
20% bis 22% betragen. Selbstverständlich kann sich aber je
de Kaltverformung, also insbesondere auch die letzte Kaltver
formung, aus mehreren Kaltverformungsschritten zusammenset
zen.
Hinsichtlich einer möglichst einfachen Herstellung des Ober
leitungsdrahtes kann man gegebenenfalls auch eine nur ein
stufige Kaltverformung vorsehen. Der Verformungsgrad liegt
hier natürlich höher.
Für den so herzustellenden Oberleitungsdraht wird eine min
destens 5-komponentige Cu-Legierung der Zusammensetzung
CuaCrbZrcMgdXe vorgesehen. Um eine Mindestfestigkeit Rm von
550 MPa und eine elektrische Leitfähigkeit κ von mindestens
65% IACS gewährleisten zu können, werden für die einzelnen
Komponenten erfindungsgemäß folgende Anteile (jeweils in
Gew.-%) gewählt:
0,2 b 0,8,
0,02 c 0,4,
0,01 d 0,2,
0,01 e 0,4
und
a + b + c + d + e = 100-δ,
wobei δ durch den Einschluß unvermeidbarer Verunreinigungs elemente in der Legierung bestimmt ist. Dieser Anteil δ an Verunreinigungselementen liegt im allgemeinen unter 100 ppm pro Verunreinigungselement.
0,2 b 0,8,
0,02 c 0,4,
0,01 d 0,2,
0,01 e 0,4
und
a + b + c + d + e = 100-δ,
wobei δ durch den Einschluß unvermeidbarer Verunreinigungs elemente in der Legierung bestimmt ist. Dieser Anteil δ an Verunreinigungselementen liegt im allgemeinen unter 100 ppm pro Verunreinigungselement.
Im Hinblick auf die geforderten Materialeigenschaften und die
verhältnismäßig einfache Verarbeitungsmöglichkeit zu einem
Oberleitungsdraht ist es als besonders vorteilhaft anzusehen,
wenn der Anteil d der Mg-Komponente mindestens 0,05 Gew.-%
beträgt. Offenbar hält dann der Mg-Zusatz auch die beiden an
deren Komponenten Cr und Zr während der verhältnismäßig lang
samen Abkühlungsphase der Schmelze in Lösung. Zugleich wird
vorteilhaft ein Anteil b der Cr-Komponente gewählt, der min
destens 0,3 Gew.-% beträgt und vorteilhaft unter 0,6 Gew.-%
liegt. Ferner sollte der Anteil c der Zr-Komponente minde
stens 0,15 Gew.-% betragen. Darüber hinaus soll die Cu-Legie
rung des erfindungsgemäßen Oberleitungsdrahtes zumindest
eines der Elemente aus der Gruppe Al, P, S, Fe, Ni, Zn, Ag,
Cd, In, Sn, Sb und Bi mit einem Anteil zwischen 0,01 und
0,4 Gew.-% enthalten. Diese Elemente, die im wesentlichen
auch nach der Wärmebehandlung im Cu gelöst bleiben, sind ins
besondere unter den folgenden zwei Gesichtspunkten von Vor
teil:
- 1) Das Material besitzt gegenüber der nur 4-komponentigen CuCrZrMg-Legierung eine verbesserte Kaltumformbarkeit.
- 2) Der Kaltverfestigungsgrad während der abschließenden Kalt umformung ist vergleichsweise höher, so daß eine gegenüber der 4-komponentigen Legierung erhöhte Elastizitätsgrenze erreicht wird. Diese Vorteile kommen insbesondere bei einer nur einstufigen Kaltverformung zum Tragen.
Die genannten Anteile der einzelnen Komponenten gewährleisten
eine gute Aushärtbarkeit und somit Zugfestigkeit der Le
gierung bei einer hinreichenden Leitfähigkeit und einer genü
genden Bruchdehnung des Materials.
Die nachfolgende Tabelle zeigt die Zugfestigkeit Rm, die Mi
krohärte HV, die Leitfähigkeit κ und die Bruchdehnung εB für
einige Drähte aus erfindungsgemäßen Cu-Legierungen im Ver
gleich zu der bekannten CuAg0.1-Legierung für verschiedene
Verarbeitungszustände. Zur mechanischen Charakterisierung
wurden standardmäßig die Zugfestigkeit Rm, die sogenannte
0,01%-Dehngrenze (= technische Elastizitätsgrenze) Rp0,01
und die Bruchdehnung εB ≅ A₁₀₀ bei Raumtemperatur bestimmt.
Dies geschah in Zerreißversuchen an 100 mm langen Draht
stücken mit meist 1 mm ⌀ bei einer Dehngeschwindigkeit von
1 mm/min entsprechend 1,7 × 10-4 s-1. An Querschliffen senk
recht zur Drahtlängsrichtung wurde die Mikrohärte HV₅₀ be
stimmt. Die elektrische Leitfähigkeit κ wurde mit 0,2 bis 1 A
Wechselstrom in Lock-in-Technik bei 370 Hz mit Hilfe einer
Vierpunktmethode gemessen. Die ermittelten Leitfähig
keitswerte gelten für eine Temperatur von 20°C. Die angegebe
nen Eigenschaften sind bei entsprechenden Oberleitungsdrähten
dieselben.
Zur Herstellung der in der Tabelle aufgeführten Legierungen
wurde von hochreinen Elementen (99,99%) der Komponenten aus
gegangen. Mit den Elementen wurden in einer Ar-Schutzgasat
mosphäre zylindrische Reguli (ca. 60 g) in einem MgO-Tiegel
induktiv erschmolzen und anschließend in einem Lichtbogenofen
zu Barren (Länge ca. 10 bis 15 cm) umgeschmolzen. Aus den
Barren wurden funkenerosiv und durch Drehen Stifte mit kreis
förmigem Querschnitt (typisch 3 mm Durchmesser ⌀) herausge
schnitten, wobei der beim Schmelzen gebildete Schlackesack
entfernt wurde. Die Stifte wurden zunächst auf ca. 2 mm ⌀
rundgehämmert und anschließend auf ca. 1,5 mm ⌀ gezogen. Die
Kaltumformung wurde mit kleinen Stichabnahmen von 0,1 bis
0,05 mm durchgeführt. Eine relative Querschnittsreduktion
beim Kaltziehen von ca. 75%, entsprechend einer Längung von
l/l₀ = 44, d. h. einem Umformungsgrad ϕ = ln (l/l₀) von 1,39,
konnte bei allen untersuchten Legierungen aufgrund eines ho
hen Kaltverformungsvermögens ohne Materialfehler erzielt wer
den. Die Wärmebehandlungen wurden in einem Quarzrohr unter
Ar-Atmosphäre durchgeführt. Nach Auslagerungsglühungen (450
bis 500°C) wurde das Material im Quarzrohr außerhalb des
Ofens relativ langsam abgekühlt.
Abweichend von den in der Tabelle aufgeführten Cu-Legierungen
sind insbesondere auch mit den folgenden erfindungsgemäßen
Legierungen die genannten Zugfestigkeits- und Leitfähigkeits
bedingungen zu erfüllen (Angaben jeweils in Gew.-%):
Die erfindungsgemäße 5-komponentige Legierung stellt selbst
verständlich nur eine Basislegierung für einen Oberleitungs
draht für elektrische Hochgeschwindigkeitsbahnen dar, zu der
gegebenenfalls mindestens ein weiteres Element zu einem ver
hältnismäßig geringen Anteil von unter 0,1 Gew.-% hinzule
giert sein kann. Solche Zusatzelemente werden insbesondere
aus den für die X-Komponente vorgesehenen Elementen ausge
wählt.
Claims (25)
1. Oberleitungsdraht einer elektrischen Hochgeschwindigkeits
bahnstrecke mit einer Zugfestigkeit (Rm) des Drahtes von min
destens 550 MPa und einer elektrischen Leitfähigkeit (κ), be
zogen auf die von geglühtem reinen Cu (International Annealed
Copper Standard), von mindestens 65%, bestehend aus einer
wenigstens 5-komponentigen, aushärtbaren
CuaCrbZrcMgdXe-Legierung,
wobei X ein Element aus der Gruppe der Elemente Al, P, S, Fe, Ni, Zn, Ag, Cd, In, Sn, Sb und Bi ist und für die Komponenten (jeweils in Gew.-%) gilt:
0,2 b 0,8
0,02 c 0,4,
0,01 d 0,2,
0,01 e 0,4,
mit a + b + c + d + e ≅ 100 unter Einschluß unvermeidbarer Verunreinigungselemente.
wobei X ein Element aus der Gruppe der Elemente Al, P, S, Fe, Ni, Zn, Ag, Cd, In, Sn, Sb und Bi ist und für die Komponenten (jeweils in Gew.-%) gilt:
0,2 b 0,8
0,02 c 0,4,
0,01 d 0,2,
0,01 e 0,4,
mit a + b + c + d + e ≅ 100 unter Einschluß unvermeidbarer Verunreinigungselemente.
2. Draht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß daß für die Xe-Komponente gilt:
0,02 e 0,2.
0,02 e 0,2.
3. Draht nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß für die Mgd-Komponente gilt:
d 0,05 Gew.-%.
d 0,05 Gew.-%.
4. Draht nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß für die Zrc-Komponente
gilt:
c 0,2 Gew.-%.
c 0,2 Gew.-%.
5. Draht nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß für die Crb-Komponente
gilt:
0,3 Gew.-% b 0,6 Gew.-%.
0,3 Gew.-% b 0,6 Gew.-%.
6. Draht nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß der Cu-Legierung minde
stens ein weiteres Element aus der Gruppe der X-Elemente zu
einem Anteil unter 0,1 Gew.-% hinzulegiert ist.
7. Draht nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Cu-Legierung prak
tisch frei von Si ist.
8. Draht nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Cu-Legierung als wei
tere Komponente Si mit einem Anteil von höchstens 0,1 Gew.-%
enthält.
9. Verfahren zur Herstellung des Oberleitungsdrahtes nach
einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet
durch folgende Schritte:
- a) Es wird zunächst ein Drahtvorprodukt erstellt, wobei die Cu-Legierung erschmolzen und anschließend gegenüber einer Raschabkühlung vergleichsweise langsamer abgekühlt wird,
- b) darauf wird das Drahtvorprodukt mittels mindestens einer Kaltverformung in ein Drahtzwischenprodukt überführt,
- c) dann wird das Drahtzwischenprodukt mindestens einer Aus lagerungswärmebehandlung unterzogen,
- d) gegebenenfalls werden die Schritte b) und/oder c) minde stens noch einmal wiederholt,
wobei mit der letzten Kaltverformung die Endform des Drahtes
erzeugt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch
gekennzeichnet, daß das Drahtvorprodukt dadurch
ausgebildet wird, daß zunächst ein Ausgangsprodukt aus den
Elementen der Cu-Legierung mittels Erschmelzens und anschlie
ßender Abkühlung erstellt wird und dann das Ausgangsprodukt
mittels mindestens einer Vorverformung in das Drahtvorprodukt
überführt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch
gekennzeichnet, daß die mindestens eine Vorver
formung bei erhöhter Temperatur vorgenommen wird.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch
gekennzeichnet, daß die mindestens eine Vor
verformung mittels Pressens und/oder Walzens und/oder Häm
merns vorgenommen wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, da
durch gekennzeichnet, daß mittels der
mindestens einen Vorverformung des Ausgangsproduktes ein
Drahtvorprodukt gebildet wird, dessen Querschnitt eine Quer
schnittsreduktion durch das mindestens eine nachfolgende
Kaltverformen von 50 bis 99%, vorzugsweise von 60 bis 95%,
erforderlich macht, um den gewünschten Endquerschnitt des
Drahtes zu erhalten.
14. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch
gekennzeichnet, daß das Drahtvorprodukt aus der
Schmelze der Cu-Legierung gegossen wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14,
dadurch gekennzeichnet, daß eine Abküh
lung der Schmelze in Schritt a) im Temperaturbereich zwischen
der Schmelztemperatur und 700°C mit einer Abkühlrate von un
ter 100°C/s, vorzugsweise von höchstens 20°C/s erfolgt.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 15,
dadurch gekennzeichnet, daß das Erschmel
zen bei Schritt a) bei einer Temperatur von mindestens 1200°C
vorgenommen wird.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 16,
dadurch gekennzeichnet, daß mindestens
zwei Kaltverformungen vorgesehen werden, wobei mit der
letzten Kaltverformung eine vergleichsweise geringere Quer
schnittsreduktion erfolgt.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch
gekennzeichnet, daß mit der ersten Kaltverformung
eine Querschnittsreduktion zwischen 60 und 80% und mit der
letzten Kaltverformung eine Querschnittsreduktion zwischen 10
und 30% erfolgt.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 18,
dadurch gekennzeichnet, daß mit der
letzten Kaltverformung das Endprodukt des Drahtes erhalten
wird.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 16,
dadurch gekennzeichnet, daß mit einer
einzigen Kaltverformung des Drahtvorproduktes die Endform des
Drahtes erzeugt wird.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 20,
dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens
eine Kaltverformung mehrere Verformungsschritte umfaßt.
22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch
gekennzeichnet, daß die letzte Kaltverformung
mehrere Verformungsschritte umfaßt.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 22,
dadurch gekennzeichnet, daß die minde
stens eine Kaltverformung mittels Pressens und/oder Walzens
und/oder Hämmerns und/oder Ziehens vorgenommen wird.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 23,
dadurch gekennzeichnet, daß die minde
stens eine Auslagerungswärmebehandlung bei einer Temperatur
zwischen 350°C und 600°C vorgenommen wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19530673A DE19530673A1 (de) | 1994-09-15 | 1995-08-21 | Oberleitungsdraht einer elektrischen Hochgeschwindigkeitsbahnstrecke und Verfahren zu dessen Herstellung |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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DE19528259 | 1995-08-01 | ||
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