DE69805139T2 - Fahrdraht aus Kupfer und Verfahren zur Herstellung einer Fahrdraht aus Kupfer - Google Patents
Fahrdraht aus Kupfer und Verfahren zur Herstellung einer Fahrdraht aus KupferInfo
- Publication number
- DE69805139T2 DE69805139T2 DE69805139T DE69805139T DE69805139T2 DE 69805139 T2 DE69805139 T2 DE 69805139T2 DE 69805139 T DE69805139 T DE 69805139T DE 69805139 T DE69805139 T DE 69805139T DE 69805139 T2 DE69805139 T2 DE 69805139T2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- copper
- contact wire
- wire
- copper contact
- rod
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 113
- 239000010949 copper Substances 0.000 title claims abstract description 111
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 110
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 21
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 12
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims description 9
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 238000005482 strain hardening Methods 0.000 claims description 7
- 238000007792 addition Methods 0.000 claims description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 25
- 230000008569 process Effects 0.000 description 17
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 8
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 4
- 238000009749 continuous casting Methods 0.000 description 4
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 3
- 238000010960 commercial process Methods 0.000 description 3
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 2
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 2
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 2
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 2
- 229910052714 tellurium Inorganic materials 0.000 description 2
- PORWMNRCUJJQNO-UHFFFAOYSA-N tellurium atom Chemical compound [Te] PORWMNRCUJJQNO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005496 tempering Methods 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 2
- HRANPRDGABOKNQ-ORGXEYTDSA-N (1r,3r,3as,3br,7ar,8as,8bs,8cs,10as)-1-acetyl-5-chloro-3-hydroxy-8b,10a-dimethyl-7-oxo-1,2,3,3a,3b,7,7a,8,8a,8b,8c,9,10,10a-tetradecahydrocyclopenta[a]cyclopropa[g]phenanthren-1-yl acetate Chemical compound C1=C(Cl)C2=CC(=O)[C@@H]3C[C@@H]3[C@]2(C)[C@@H]2[C@@H]1[C@@H]1[C@H](O)C[C@@](C(C)=O)(OC(=O)C)[C@@]1(C)CC2 HRANPRDGABOKNQ-ORGXEYTDSA-N 0.000 description 1
- 229910001316 Ag alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- YCKOAAUKSGOOJH-UHFFFAOYSA-N copper silver Chemical compound [Cu].[Ag].[Ag] YCKOAAUKSGOOJH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 230000008570 general process Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- PMTRSEDNJGMXLN-UHFFFAOYSA-N titanium zirconium Chemical compound [Ti].[Zr] PMTRSEDNJGMXLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60M—POWER SUPPLY LINES, AND DEVICES ALONG RAILS, FOR ELECTRICALLY- PROPELLED VEHICLES
- B60M1/00—Power supply lines for contact with collector on vehicle
- B60M1/12—Trolley lines; Accessories therefor
- B60M1/13—Trolley wires
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T29/00—Metal working
- Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
- Y10T29/4998—Combined manufacture including applying or shaping of fluent material
- Y10T29/49988—Metal casting
- Y10T29/49991—Combined with rolling
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Conductive Materials (AREA)
- Metal Extraction Processes (AREA)
- Contacts (AREA)
Description
- Die Erfindung betrifft das Gebiet des Kupfer-Fahrdrahtes, der auch als Kontaktdraht bei über Kopf laufenden Schienenfreileitungssystemen bekannt ist. Die Erfindung betrifft einen Kupfer- Fahrdraht mit verbesserten mechanischen Eigenschaften und ein Verfahren zur Herstellung des Kupfer-Fahrdrahtes mit verbesserten mechanischen Eigenschaften.
- Kufper-Fahrdraht wurde kommerziell lange Zeit eingesetzt. Es gibt einen durch die American Society for Testing and Materials (ASTM) festgelegten Standard, wie ASTM B47-95a, welcher als Standard Specification for Copper Trolley Wire (Standardmäßige Spezifikation für Kupfer- Fahrdraht) bezeichnet wird. Es ist allgemein bekannt und für Fachleute auf dem Gebiet unkompliziert, Kupfer-Fahrdraht gemäß diesem ASTM-Standard herzustellen.
- Dieser ASTM-Standard listet die annehmbaren mechanischen Mindesteigenschaften für Kupfer- Fahrdraht bei verschiedenen Drahtgrößen auf. Zum Beispiel muss rillenförmiger Draht aus Kupfer und Silberlegierung mit einer Nennfläche von 300 000 zirkularen Mil (cmils) nach dem ASTM-Standard eine Mindestzugfestigkeit von 48 000 pounds per square inch (psi) [Pounds pro Inch²] aufweisen.
- Typische Verfahren zur Herstellung von Kupfer-Fahrdraht, welcher den ASTM-Standard erfüllt, schließen Verfahren wie das kontinuierliche Gießen, Walzen und/oder Ziehen (z. B. die Flächenreduzierung) und Kombinationen davon ein. Solche Verfahren sind beispielsweise bei Avitzur, Handbook of Metall Forming Processes (Handbuch der Metallformungsverfahren) (John Wiley & Sons 1983) beschrieben. Diese bekannten Verfahren werden manchmal als Kaltumformung bezeichnet und bedienen sich in einigen Fällen eines Anlass-Schritts. Ein weiteres bekanntes Verfahren zur Herstellung von Kupfer-Fahrdraht, welcher die ASTM-Mindeststandards erfüllt, beginnt mit einem großen Drahtstrang und dem Ziehen und/oder Walzen des Drahtstrangs auf die gewünschte Abmessung.
- Allerdings ist auf die typische Weise hergestellter Kupfer-Fahrdraht in Bezug auf das Design von Schienensystemen, welche einen derartigen Draht verwenden, einschränkend. Zum Beispiel müssen bei einem Schienensystem, welches Kupfer-Fahrdraht verwendet, Nebenstationen für elektrische Energie in bestimmten Abständen voneinander getrennt platziert sein. Wenn eine Reduzierung der Anzahl der Nebenstationen erwünscht ist, ist Kupfer-Fahrdraht, welcher in Übereinstimmung mit dem ASTM-Standard hergestellt ist, unzulänglich, weil ihm die gewünschte Zugfestigkeit fehlt. Auch bedeutete beispielsweise das Aufkommen von Hochgeschwindigkeitsschienen und der Wunsch nach einer Reduzierung der Kosten praktische Beschränkungen bei dem Kupfer-Fahrdraht, welcher die in dem ASTM-Standard aufgelisteten mechanischen Eigenschaften besitzt.
- Deshalb ist es nun wünschenswert geworden, einen Kupfer-Fahrdraht zu haben, welcher verbesserte mechanische Eigenschaften besitzt. Es ist ebenfalls erwünscht, solche verbesserten mechanischen Eigenschaften bei Kupfer-Fahrdraht unter Anwendung eines kommerziell annehmbaren Herstellungsverfahrens zu erhalten, das heißt eines Verfahrens, welches kostenmäßig tragbar ist. Insbesondere besteht Bedarf an der Entwicklung eines Fahrdrahtes, welcher derzeit nicht verfügbare Schienendesign-Wahlmöglichkeiten bieten kann und welcher den rauhen Bedingungen eines Hochgeschwindigkeits-Schienentransports bzw. -transits widerstehen kann und trotzdem gleichzeitig eine ausreichende Elektrizitätsübertragung vorsieht.
- Daher ist es ein Ziel der Erfindung, einen Kupfer-Fahrdraht mit verbesserten mechanischen Eigenschaften bereitzustellen. Insbesondere ist es ein Ziel der Erfindung, einen Kupfer-Fahrdraht mit einer Zugfestigkeit bereitzustellen, die das in dem ASTM-Standard aufgelistete Minimum deutlich übertrifft.
- Es ist ebenfalls ein Ziel der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von Kupfer-Fahrdraht mit verbesserten mechanischen Eigenschaften bereitzustellen. Weiterhin ist es ein Ziel der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von Kupfer-Fahrdraht auf eine kommerziell praktikable Weise bereitzustellen.
- Diese Ziele werden durch die hierin beschriebene Erfindung durch Vorsehen einen hochleitenden Kupfer- oder Kupferlegierungs-Fahrdrahtes, welcher als elektrischer Kontakt mit verbesserter Zugfestigkeit verwendet wird, erfüllt. Die erhöhte Zugfestigkeit geht deutlich über Industriestandards und den ASTM-Standard hinaus, wodurch ein verbessertes Design und niedrigere Kosten hinsichtlich der Zugbelastung auf dem Draht ermöglicht werden. Typischerweise besitzt der Kupfer-Fahrdraht der Erfindung eine um mindestens 10% höhere Zugfestigkeit als die in ASTM B47-95a aufgelistete. Der Kupfergehalt dieses neuen Fahrdrahts beträgt etwa 99,90% (wobei dieser Prozentsatz wahlweise kleine Mengen an Silber beinhaltet) und kann mit verschiedenen bekannten Legierungsbestandteilen, wie Silber, Cadmium, Magnesium, Mangan, Tellur, Chrom, Zirkoniumtitan oder Zinn legiert sein. Vorzugsweise besitzt der neue Kupfer-Fahrdraht eine relativ feine Korngröße, die allgemein nicht über etwa 0,040 mm hinausgeht, die durch das hierin beschriebene Herstellungsverfahren erreicht werden kann. Der Kupfer-Fahrdraht der Erfindung besitzt auch verbesserte Eigenschaften im Vergleich mit dem Kupfer-Fahrdraht in ASTM B47- 95a auf den Gebieten der Duktilität, Streckgrenze, Härte und Kriechdehnung unter Beibehaltung eines hohen Leitvermögens. Der neue Kupfer-Fahrdraht der Erfindung besitzt dieselbe oder eine bessere Leitfähigkeit (auch als Resistiviät bekannt) wie in ASTM B47-95a.
- Ferner schließt die Erfindung ein kostenwirksames Verfahren zur Herstellung des verbesserten Kupfer-Fahrdrahts ein. Allgemein benutzt das neue Verfahren zur Herstellung von Kupfer- Fahrdraht einen Warmverformungsschritt zusätzlich zu den bekannten Verfahren der Kaltumformung. Bekannte Verfahren verwenden auch einen Anlass-Schritt zur Umkristallisierung des Kupfer-Fahrdrahts. Allerdings wird bei dem neuen Verfahren der Erfindung der Kupfer- Fahrdraht unter Erzeugung von Wärme verarbeitet bzw. umgeformt, und somit ist für das Verfahren kein Erwärmungs-(oder Anlass-)Schritt erforderlich. Ohne durch eine Theorie gebunden zu sein, nimmt man an, dass das neue Verfahren, welches die Warmverformung anwendet, das hierin auch als Konformieren oder Anpassen (extrolling) bezeichnet wird, vorteilhafterweise die Korngröße des Kupfer-Fahrdrahts vor den Kaltumformungsschritten reduziert. Das bedeutet nicht, dass das Anlassen nicht in Verbindung mit der Erfindung angewandt werden kann. Allerdings schließt das Verfahren der Erfindung vorzugsweise das Anlassen als eigenen Schritt in dem Verfahren zur Herstellung des hierin beschriebenen neuen Kupfer-Fahrdrahtes aus.
- Insbesondere sieht die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Kupfer-Fahrdraht vor, welches die Schritte des kontinuierlichen Gießens eines Kupferstabes von etwa 99,90% Kupfer, des Konformierens des Kupferstabes zum Erhalt einer Drahtrolle, des Kaltumformens der Drahtrolle zu der gewünschten Abmessung, des wahlweisen Anlassens des kaltumgeformten Drahtes bei bekannten industriellen Temperaturen und des erneuten Kaltumformens des Drahtes auf die erwünschte Endabmessung umfasst.
- Die Fig. 1 ist eine Mikrofotografie des diagonalen Querschnitts des neuen Kupfer-Fahrdrahts, welche die Feinkorngröße mit 100-facher Vergrößerung zeigt.
- Die Fig. 2 ist ein Verfahrensfließdiagramm des neuen Verfahrens zur Herstellung des Kupfer- Fahrdrahtes der Erfindung mit verbesserten mechanischen Eigenschaften.
- Die Fig. 3 ist eine Grafik, welche die Zugfestigkeit des Kupfer-Fahrdrahtes der Erfindung gegenüber einem nach kommerziellen Standardverfahren hergestellten Kupfer-Fahrdraht vergleicht.
- Die Fig. 4 ist ein Strichdiagramm, welches die erhöhte Zugfestigkeit von verschiedenen Größen des neuen Kupfer-Fahrdrahtes im Vergleich mit Kupfer-Fahrdraht, welcher durch standardmäßige kommerzielle Verfahren hergestellt wurde, zeigt.
- Der neue Kupfer-Fahrdraht der Erfindung ist ein Draht, der allgemein den in ASTM B47-95a dargelegten Dimensionen entspricht. Weiter bevorzugt ist der Fahrdraht ein gerillter Kupfer- Fahrdraht. Die Dimensionen des neuen Drahtes können entsprechend dem ASTM-Standard variieren.
- Der Kupfer-Fahrdraht besteht hauptsächlich aus Kupfer. Der Kupfergehalt beträgt etwa 99,90 Gew.-%. Der Kupfer kann mit bekannten Legierungsmitteln, einschließlich Silber, Cadmium, Tellur, Titan, Magnesium, Mangan, Chrom, Zirkonium oder Zinn legiert werden. Die Gesamtmenge der Legierungsmittel sollte nicht 0,10 Gew.-% überschreiten. Die Legierungsmittel sollten in einer Weise verwendet werden, dass sie die Leitfähigkeit des Drahtes nicht negativ beeinflusst.
- Der Kupfer-Fahrdraht der Erfindung besitzt eine stark verbesserte Zugfestigkeit gegenüber derjenigen des ASTM-Standards. Dieser neue Kupfer-Fahrdraht besitzt eine um mindestens 10% höhere Zugfestigkeit als für silberhaltigen Kupfer-Fahrdraht verlangt, wir in ASTM B47-95a, Tabellen 1 und 2, aufgelistet. Vorzugsweise ist die Zugfestigkeit um mindestens 12% höher, als für silberhaltigen Kupfer-Fahrdraht verlangt, wie in ASTM B47-95 aufgelistet. Weiter bevorzugt ist die Zugfestigkeit mindestens 15% höher, und am meisten bevorzugt mindestens 16% höher als die Zugfestigkeit für silberhaltigen Kupfer-Fahrdraht, wie in ASTM B47-95a, Tabelle 1 und 2, aufgelistet. Zum Beispiel besitzt ein Kupfer-Fahrdraht der Erfindung mit einer Fläche von 300 000 cmils eine Zugfestigkeit von mindestens 54 000 psi, was um etwa 12,5% über der Standard-Spezifikation liegt. In der Praxis besitzt ein 300 000-cmil-Draht der Erfindung eine Zugfestigkeit von etwa 56 000 psi, was um etwa 16,6% über der Standard-Spezifikation liegt. Die Zugfestigkeit wird durch Fachleuten auf dem Gebiet bekannte Verfahren gemessen, insbesondere ASTM E8-96.
- Andere Eigenschaften des Kupfer-Fahrdrahtes der Erfindung, die verbessert sind gegenüber dem Draht nach ASTM B47-95a, schließen die Duktilität (oder Dehnung), die Streckgrenze bzw. - grenze, Härte und die Kriechdehnung ein. Die Duktilität wird gemäß ASTM E8-96 gemessen. Die Streckfestigkeit wird gemäß ASTM E8-96 gemessen. Die Härte wird gemäß ASTM E18-94 gemessen. Die Kriechdehnung wird gemäß ASTM E139-95 gemessen. Die elektrische Leitfähigkeit wird gemäß ASTM B 193-95 gemessen. Insbesondere entspricht die elektrische Leitfähigkeit des Kupfer-Fahrdrahtes der Erfindung mindestens derjenigen des in ASTM B47-95a spezifizierten Drahtes, die als Resistivität bezeichnet werden kann.
- Die Korngröße des Kupfer-Silberdrahtes der Erfindung wird gemäß ASTM E112-95 gemessen. Die Korngröße wird nach dem Konformierungsschritt gemessen und ist relativ fein und gleichmäßig über die Mikrostruktur verteilt. Die Korngröße sollte einen durchschnittlichen Durchmesser von 0,040 Millimeter (mm) nicht überschreiten. Vorzugsweise sollte die Korngröße einen durchschnittlichen Durchmesser von 0,035 mm, und am meisten bevorzugt von 0,025 mm nicht überschreiten. Die Fig. 1 ist eine Mikrofotografie des neuen Kupfer-Fahrdrahtes mit 100-facher Vergrößerung, welche einen durchschnittlichen Korngrößendurchmesser von etwa 0,02 mm zeigt.
- Der Kupfer-Fahrdraht der Erfindung wird allgemein durch kontinuierliches Gießen eines Kupferstabes, Konformieren des Kupferstabes zu einem Draht und Kaltumformung des Drahtes unter Erhalt eines Endprodukts hergestellt. Dieses allgemeine Verfahren ist in Fig. 2 dargestellt. Weiter bevorzugt umfasst das Verfahren das Gießen einer Kupferlegierung, die 99,90 Gew.-% Kupfer mit Zusätzen von Silber mit einem Minimum von 8 oz per short ton bis zu einem Maximum von 50 oz per short ton einschließt; das sich anschließende kontinuierliche oder halbkontinuierliche Gießen der Kupferliegerung zu einer Drahtform; der Kupferlegierungs-Gussdraht wird dann konformiert, z. B. wird Kupferlegierungs-Gussdraht mittels kontinuierlicher oder halbkontinuierlicher Extrusion warm umgeformt unter Erhalt der gewünschten Korngröße; und die warm umgeformte Legierung wird anschließend kalt umgeformt zu der erwünschten Endabmessung.
- Das Verfahren zur Herstellung ist allgemein in Fig. 2 gezeigt. Wie in Fig. 2 gezeigt, ist der erste Schritt 1 vorzugsweise das kontinuierliche Gießen von Kupfer zu einem runden Stab. Der zweite Schritt 2 ist die Konformierung des runden Kupferstabs, was die Größe des Stabs reduziert. Der letzte Schritt 3 ist die Kaltumformung des Kupferstabs durch Ziehen durch Düsen bei etwa Raumtemperatur, um die erwünschte Stabendgröße zu erreichen. Mindestens 65% des Kaltumformens werden im Anschluss an den Konformierungs- oder Anpassungs-Schritt durchgeführt, um die verbesserte Zugfestigkeit zu erreichen.
- Dieses Herstellungsverfahren führt zu einer reduzierten Querschnittsfläche, vergleicht man die Fläche des am Ende erhaltenen Drahts mit der Fläche des Drahtes nach dem Konformierungsschritt. Der Draht der Erfindung besitzt eine um etwa 65% reduzierte Querschnittsfläche gegenüber der Drahtfläche nach dem Konformieren. Vorzugsweise wird die Querschnittsfläche um mindestens 65%, und weiter bevorzugt um mindestens 75% reduziert.
- Die Schritte des kontinuierlichen Gießens, des Kaltumformens und des Anlassens sind in der Industrie Fachleuten auf dem Gebiet allgemein bekannt. Avitzur, Handbook of Metal Processes (John Wiley & Sons 1983) beschreibt das Kaltumformen und Anlassen in den Kapiteln 3-5 und ist durch den Bezug hierin für seine Ausführungen eingeschlossen. Das kontinuierliche Gießen ist ebenfalls in der Industrie bei Fachleuten wohlbekannt; eine Erläuterung davon ist bei Avitzur eingeschlossen.
- Das Konformieren, auch als Anpassen bekannt, ist allgemein bekannt, allerdings nicht auf dem Gebiet des Kupfer-Fahrdrahtes. Zu einer Beschreibung siehe Avitzur, Seiten 221-227, die hierin durch den Bezug eingeschlossen ist. Weiter bevorzugt wird das Konformieren in dem erfindungsgemäßen Verfahren ohne einen Anlass-Schritt durchgeführt. Die Vorteile der Anwendung des Konformierens auf Kupfer-Fahrdraht ist in Fig. 3 gezeigt. Die Fig. 3 ist ein Vergleich des durch bekannte industrielle Verfahren hergestellten Kupfer-Fahrdrahts mit dem mit dem Konformierungsschritt und ohne einen Anlass-Schritt hergestellten erfindungsgemäßen Kupfer- Fahrdraht. Die Fig. 3 zeigt, dass höhere Zugfestigkeiten mit diesem erfindungsgemäßen Verfahren im Vergleich mit dem Industriestandard erreicht werden können.
- Das Folgende ist eine Beschreibung der Testresultate für die Eigenschaften von Kupfer- Fahrdrähten, die gemäß spezifischen Beispielen der vorliegenden Erfindung hergestellt wurden, zusammen mit den Eigenschaften von Kupfer-Fahrdrähten nach ASTM B47-95a. Der Kupfer- Fahrdraht der vorliegenden Erfindung wurde auf die folgende Weise hergestellt, wie in Fig. 2 beschrieben. Für diese Beispiele wurde Kupfer kontinuierlich zu einem runden Stab von einem Durchmesser im Bereich von 22 mm bis 32 mm gegossen. Der Stab hatte eine Reinheit mit einem Minimum von 99,90% Kupfer. Während des Gießens wurde der Stab mit Silber bis zu 0,10% legiert. Der kontinuierliche Gussstab wurde dann durch ein Anpassungs-Verfahren geschickt, welches die Größe des Stabes auf einen Durchmesser im Bereich von 19 mm bis 28 mm reduzierte. Typische Charakteristika und Eigenschaften des einer Anpassung unterzogenen (extrolled) Stabes schließen ein:
- - eine Toleranz von +/- 1% des spezifizierten Durchmessers;
- - eine Härte von 50 Maximum der Rockwell F-Skala;
- - eine Korngröße von 0,040 mm maximal;
- - eine Zugfestigkeit von 31 000 psi bis 35 000 psi;
- - eine Mindestdehnung von 40%;
- - eine elektrische Mindestleitfähigkeit von 100% IACS bei 20ºC; und
- - eine saubere, helle, glatte Oberfläche.
- Der angepasste Stab wurde dann durch eine Reihe von runde Düsen kaltgezogen mit der Ausnahme, dass die Enddüse die Gestalt (rund oder gerillt) des geforderten Fahrdrahtprodukts aufwies. Der Draht wurde durch Düsen entweder einzeln oder durch eine Reihe von aufeinanderfolgenden Düsen gezogen. Die Fläche des Drahtes wird um 15% bis 30% durch jede Düse reduziert, wobei die Größe des Drahtes reduziert wird und dadurch die Zugfestigkeit erhöht wird. Im Anschluss an den Anpassungsvorgang erfolgt eine Kaltbearbeitung bzw. -umformung von mindestens 65%, um die verbesserte Zugfestigkeit zu erzielen.
- Diese Kupfer-Fahrdrähte wurden dann auf ihre Zugfestigkeit untersucht und mit der Zugfestigkeit von Kupfer-Fahrdrähten, die durch kommerzielle Standardverfahren hergestellt wurden, verglichen. Die Resultate dieses Vergleichs sind in Fig. 4 gezeigt. Der untere Teil von Fig. 4 zeigt die Drahtgrößen in cmils und nach dem American Wire Gauge (AWG). Die Fig. 4 zeigt, dass für jede Drahtgröße die Zugfestigkeit um mindestens 10% unter Anwendung des neuen Verfahrens zunahm.
- Ein Vergleich der Zugfestigkeit des Kupfer-Fahrdrahtes der Erfindung mit den Zugfestigkeits- Mindestanforderungen nach ASTM B47-95A zeigt ebenfalls die stark verbesserte Zugfestigkeit des neuen Kupfer-Fahrdrahtes.
- Zusätzlich zu der verbesserten Zugfestigkeit des Kupfer-Fahrdrahtes der Erfindung werden andere Eigenschaften des Kupfer-Fahrdrahtes im Vergleich mit einem standardmäßigen industriellen Kupfer-Fahrdraht verbessert. Zum Beispiel stellte sich heraus, dass ein Kupfer-Fahrdraht der Erfindung mit einer Größe von 300 000 cmils die folgenden Eigenschaften besitzt:
- Zugfestigkeit 56 000 psi
- Streckfestigkeit 53 000 psi
- Dehnung 7,0%
- Härte 60 Rockwell B
- Elektrische Leitfähigkeit 99,0% IACS bei 20ºC
- Korngröße 0,025 mm
- Auf diese Weise ist, wie Fachleute auf dem Gebiet erkennen werden, die Verbesserung der Eigenschaften für den Kupfer-Fahrdraht der Erfindung dramatisch.
Claims (12)
1. Kupfer-Fahrdraht, umfassend mindestens 99,90 Gew.-% Kupfer, mit
einer Zugfestigkeit von mindestens 10% höher als der, welche für
silberhaltigen Kupfer-Fahrdraht, wie in ASTM B4T-95a aufgelistet, gefordert
wird.
2. Kupfer-Fahrdraht nach Anspruch 1, wobei die Zugfestigkeit
mindestens 15% höher ist als diejenige, welche für silberhaltigen
Kupfer-Fahrdraht, wie in ASTM B47-95a aufgeführt, geforder wird.
3. Kupfer-Fahrdraht nach Anspruch 1, mit einer Korngröße, welche
einen Durchschnittsdurchmesser von etwa 0,040 mm nicht überschreitet.
4. Kupfer-Fahrdraht nach Anspruch 3, wobei die Korngröße einen
Durchschnittsdurchmesser von etwa 0,035 mm nicht überschreitet.
5. Verfahren zur Herstellung eines Kupfer-Fahrdrahts nach Anspruch
1, umfassend die Schritte
a) Gießen eines Kupferstabs,
b) Konformieren des Kupferstabs, und
c) Kaltumformen des Kupferstabs zu einer Drahtrolle.
6. Verfahren zur Herstellung von Kupfer-Fahrdraht nach Anspruch 5,
wobei beim Schritt des Gießens des Kupferstabs mindestens 99,90 Gew.-
% Kupfer verwendet wird.
7. Verfahren zur Herstellung von Kupfer-Fahrdraht nach Anspruch 6,
wobei beim Schritt des Gießens des Kupferdrahts bis zu 0,10 Gew.-%
Silber verwendet wird.
8. Verfahren zur Herstellung von Kupfer-Fahrdraht nach Anspruch 5,
wobei beim Schritt der Kaltumformung die Querschnittsfläche des
Kupferstabs um etwa 65% reduziert wird.
9. Verfahren zur Herstellung von Kupfer-Fahrdraht nach Anspruch 8,
wobei der Schritt der Kaltumformung den Schritt des Ziehens des
Kupferstabs durch mehr als eine Düse beinhaltet, und wobei die Fläche des
Stabs durch jede Düse um etwa 15% reduziert wird.
10. Verfahren zur Herstellung von Kupfer-Fahrdraht nach Anspruch 1,
umfassend die Schritte des Gießens einer Kupferlegierung zu einer
Drahtform beinhaltend 99,90 Gew.-% Kupfer mit Zusätzen an Silber mit einem
Minimum von 8 oz pro short ton bis zu einem Maximum von 50 oz pro
short ton; Konformieren des gegossenen Drahts aus Kupferlegierung, um
eine Korngröße zu erhalten, welche einen Durchschnittsdurchmesser von
etwa 0,035 mm nicht überschreitet; und Kaltumformen des Drahtes zu
einer erwünschten Endabmessung.
11. Verfahren zur Herstellung von Kupfer-Fahrdraht nach Anspruch 10,
wobei der Schritt des Kaltumformens die Querschnittsfläche des Kupfer -
stabs um etwa 65% reduziert.
12. Verfahren zur Herstellung von Kupfer-Falhrdraht nach Anspruch 10,
wobei der Schritt des Kaltumformens den Schritt des Ziehens des Kupfer -
drahts durch mehr als eine Düse beinhaltet, und wobei die Fläche des
Stabs durch jede Düse um etwa 15% reduziert wird.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US08/884,985 US6077364A (en) | 1997-06-30 | 1997-06-30 | Copper trolley wire and a method of manufacturing copper trolley wire |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE69805139D1 DE69805139D1 (de) | 2002-06-06 |
DE69805139T2 true DE69805139T2 (de) | 2002-12-05 |
Family
ID=25385882
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE69805139T Expired - Lifetime DE69805139T2 (de) | 1997-06-30 | 1998-06-29 | Fahrdraht aus Kupfer und Verfahren zur Herstellung einer Fahrdraht aus Kupfer |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US6077364A (de) |
EP (1) | EP0888924B1 (de) |
AT (1) | ATE216960T1 (de) |
DE (1) | DE69805139T2 (de) |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7473490B2 (en) * | 2002-07-02 | 2009-01-06 | Microcell Corporation | Fuel cell structures and assemblies with channeled current collectors, and method of making the same |
US8168350B1 (en) | 2002-07-02 | 2012-05-01 | Microcell Corporation | Fuel cell structures and assemblies with channeled current collectors, and method of making the same |
DE102004010040A1 (de) * | 2004-03-02 | 2005-09-15 | Norddeutsche Affinerie Ag | Kupferdraht sowie Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Kupferdrahtes |
JP4709296B2 (ja) * | 2009-04-17 | 2011-06-22 | 日立電線株式会社 | 希薄銅合金材料の製造方法 |
JP5077416B2 (ja) | 2010-02-08 | 2012-11-21 | 日立電線株式会社 | 軟質希薄銅合金材料、軟質希薄銅合金線、軟質希薄銅合金板、軟質希薄銅合金撚線およびこれらを用いたケーブル、同軸ケーブルおよび複合ケーブル |
JP5589754B2 (ja) | 2010-10-20 | 2014-09-17 | 日立金属株式会社 | 希薄銅合金材料、及び耐水素脆化特性に優れた希薄銅合金材料の製造方法 |
JP5589756B2 (ja) * | 2010-10-20 | 2014-09-17 | 日立金属株式会社 | フレキシブルフラットケーブル及びその製造方法 |
JP5659845B2 (ja) * | 2011-02-18 | 2015-01-28 | 住友電気工業株式会社 | 高導電率高強度トロリ線の製造方法 |
Family Cites Families (22)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2079239A (en) * | 1933-08-17 | 1937-05-04 | American Lurgi Corp | Process of working copper alloys aud more particularly copper alloys containing less than about 12% tin |
US2504935A (en) * | 1945-11-14 | 1950-04-18 | Bridgeport Brass Co | Copper base alloy and conductor and manufacture thereof |
JPS5422987B2 (de) * | 1971-08-27 | 1979-08-10 | ||
US3829630A (en) * | 1973-01-15 | 1974-08-13 | I Belyaev | Trolley wire suspension for use in overhead contact wire system of electric transport |
US4067750A (en) * | 1976-01-28 | 1978-01-10 | Olin Corporation | Method of processing copper base alloys |
US4047980A (en) * | 1976-10-04 | 1977-09-13 | Olin Corporation | Processing chromium-containing precipitation hardenable copper base alloys |
JPS5479121A (en) * | 1977-12-07 | 1979-06-23 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Copper alloy for trolley wire |
JPS55154540A (en) * | 1979-05-22 | 1980-12-02 | Furukawa Electric Co Ltd:The | Electrically-conductive wear-resistant copper alloy and its manufacture |
JPS6043905B2 (ja) * | 1979-09-14 | 1985-10-01 | 三菱マテリアル株式会社 | 高導電性耐熱銅合金材の製造方法 |
JPS6123736A (ja) * | 1984-07-09 | 1986-02-01 | Nippon Mining Co Ltd | 耐熱性、成形加工及び導電性に優れた電気・電子・通信機器部品用銅合金 |
JPS6123737A (ja) * | 1984-07-09 | 1986-02-01 | Nippon Mining Co Ltd | 耐熱性及び導電性に優れた銅合金 |
JP2677875B2 (ja) * | 1989-07-25 | 1997-11-17 | 古河電気工業株式会社 | トロリー線用銅合金 |
AU635306B2 (en) * | 1989-09-01 | 1993-03-18 | Fujikura Ltd. | High-conductivity copper-clad steel trolley wire and a method for manufacturing the same |
EP0569036B1 (de) * | 1992-05-08 | 1998-03-11 | Mitsubishi Materials Corporation | Draht für elektrische Bahnstrecke und Verfahren zur Herstellung desselben |
US5534087A (en) * | 1992-09-16 | 1996-07-09 | Showa Electric Wire & Cable Co., Ltd. | Method of producing Cu - Ag alloy based conductive material |
US6123788A (en) * | 1993-04-19 | 2000-09-26 | Electrocopper Products Limited | Copper wire and process for making copper wire |
JP3173226B2 (ja) * | 1993-06-30 | 2001-06-04 | 日立電線株式会社 | 耐屈曲性ケーブル |
DE4321921A1 (de) * | 1993-07-01 | 1995-01-12 | Abb Patent Gmbh | Fahrdraht und Verfahren zu seiner Herstellung |
JPH0786325A (ja) * | 1993-09-14 | 1995-03-31 | Hitachi Cable Ltd | 電子機器用銅線 |
JP3324228B2 (ja) * | 1993-09-14 | 2002-09-17 | 日立電線株式会社 | 極細線用銅線,及びその製造方法 |
JP2774239B2 (ja) * | 1993-12-09 | 1998-07-09 | 住友軽金属工業株式会社 | アルミニウムの抵抗溶接用電極材料およびその製造方法 |
DE19539174C1 (de) * | 1995-10-20 | 1997-02-27 | Siemens Ag | Oberleitungsfahrdraht einer elektrischen Hochgeschwindigkeitsbahnstrecke und Verfahren zu dessen Herstellung |
-
1997
- 1997-06-30 US US08/884,985 patent/US6077364A/en not_active Expired - Lifetime
-
1998
- 1998-06-29 EP EP98305111A patent/EP0888924B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1998-06-29 AT AT98305111T patent/ATE216960T1/de not_active IP Right Cessation
- 1998-06-29 DE DE69805139T patent/DE69805139T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1998-08-17 US US09/134,907 patent/US6258187B1/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP0888924B1 (de) | 2002-05-02 |
DE69805139D1 (de) | 2002-06-06 |
US6258187B1 (en) | 2001-07-10 |
US6077364A (en) | 2000-06-20 |
EP0888924A3 (de) | 1999-10-06 |
EP0888924A2 (de) | 1999-01-07 |
ATE216960T1 (de) | 2002-05-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE112007002585B4 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Leiters und Leiter | |
DE69708578T2 (de) | Kupferlegierung und Verfahren zu ihrer Herstellung | |
DE3240621C2 (de) | Verwendung eines Stahldrahtes als Litzenstahldrahtkern für stahlverstärkte Aluminiumleiter | |
DE2623465C2 (de) | Verfahren zur Herstellung elektrischer Leiter aus Aluminiumlegierungen | |
DE112004002872T5 (de) | Kompositleitung für einen Kabelbaum und Verfahren zur Herstellung derselben | |
DE2350389A1 (de) | Verfahren zur behandlung einer kupfernickel-zinn-legierung sowie dabei erzeugte zusammensetzungen und produkte | |
DE69118976T2 (de) | Elektrische Leiterdrähte für Kraftwagen | |
EP2559779A1 (de) | Warmfeste Al-Cu-Mg-Ag-Legierung sowie Verfahren zur Herstellung eines Halbzeuges oder Produktes aus einer solchen Aluminiumlegierung | |
DE69823435T2 (de) | Verfahren zur Herstellung von Kupferlegierungsdraht und Kupferlegierungsnaht | |
DE69317323T2 (de) | Draht für elektrische Bahnstrecke und Verfahren zur Herstellung desselben | |
DE102004025600A1 (de) | Elektrodenmaterial und Verfahren zu dessen Herstellung | |
DE19616332A1 (de) | Kupferlegierungsblech für Verbindungsstücke und aus einem solchen gebildetes Verbindungsstück | |
DE69805139T2 (de) | Fahrdraht aus Kupfer und Verfahren zur Herstellung einer Fahrdraht aus Kupfer | |
DE3879782T2 (de) | Verfahren zur herstellung eines mit kupfer ummantelten fahrdrahtes aus stahl. | |
EP2455505A1 (de) | Zylinderkopf für Verbrennungsmotoren aus einer Aluminiumlegierung | |
EP0521319A1 (de) | Kupfer-Nickel-Zinn-Legierung, Verfahren zu ihrer Behandlung sowie ihre Verwendung | |
DE102016223430A1 (de) | Elektrische Leitung aus einer Aluminiumlegierung und Leitungssatz | |
DE2543899B2 (de) | Elektrische Leiter aus einer Aluminiumlegierung | |
EP1334284B1 (de) | Kurbelwellenlagerschale | |
DE2808392A1 (de) | Elektrode bzw. elektrodenkappe fuer die elektrische widerstandsschweissung | |
EP0302255B1 (de) | Verwendung einer Kupferlegierung als Werkstoff für Stranggiesskokillen | |
DE1243402B (de) | Verfahren zur Verbesserung der mechanischen und elektrischen Eigenschaften von Aluminiumleiterdraehten | |
DE60012369T2 (de) | Verformter metallverbunddraht | |
DE2050086A1 (de) | Nickel Zink Legierung | |
DE69007542T2 (de) | Drahtelektrode für Elektroentladungsbearbeitung. |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8364 | No opposition during term of opposition |