ES2257281T3 - Procedimiento para la produccion de un conductor electrico a partir de una aleacion de aluminio. - Google Patents
Procedimiento para la produccion de un conductor electrico a partir de una aleacion de aluminio.Info
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Abstract
Procedimiento para la producción de un conductor eléctrico a base de una aleación de aluminio del tipo AlMgSi con una alta capacidad de transmisión de corriente eléctrica, caracterizado porque una aleación con (en % en peso) silicio de 0, 4 a 0, 6 hierro de 0, 15 a 0, 2 cobre max. 0, 03 manganeso max. 0, 05 magnesio de 0, 4 a 0, 6 cromo max. 0, 01 zinc max. 0, 03 titanio max. 0, 02 otros componentes de aleación individualmente max. 0, 03, en particular max. 0, 10 y aluminio como resto, se extrude para dar un perfil y seguidamente, para la producción del estado muy envejecido T7, se envejece en caliente durante 19 a 21 h en un intervalo de temperaturas de 165 a 175ºC.
Description
Procedimiento para la producción de un conductor
eléctrico a partir de una aleación de aluminio
El invento se refiere a un procedimiento para la
producción de un conductor eléctrico a partir de una aleación de
aluminio del tipo AlMgSi con una alta capacidad de transmisión de
corriente eléctrica.
Es conocido, para la propulsión de trenes y
tranvías eléctricos, taxis de cabinas (monorraíles), grúas
correderas, puentes-grúa y similares, utilizar
carriles conductores de corriente eléctrica, cuando las líneas
aéreas quedan fuera de consideración. Entre los carriles conductores
de corriente eléctrica se han impuesto sobre todo carriles de
corriente a base de un perfil de aluminio con una capa superpuesta
de acero inoxidable como superficie de movimiento para los patines
deslizantes de toma de corriente.
Una producción rentable de los denominados
carriles conductores compuestos se efectúa según el procedimiento
de extrusión. En la cámara de soldadura de la herramienta de
extrusión se forma, bajo la influencia de la presión y de la
temperatura, una unión metálica entre el perfil de aluminio y la
capa superpuesta de acero inoxidable.
Para utilizaciones de perfiles extrudidos a base
de aluminio como carriles conductores de corriente en la
electrotecnia, presenta importancia la conductibilidad eléctrica de
la aleación empleada. Esto es válido, evidentemente, también para
carriles conductores compuestos a base de aluminio extrudido con
una capa superpuesta de acero inoxidable.
Una magnitud característica de los carriles
conductores de corriente eléctrica es la capacidad de transmisión
de corriente eléctrica. Ésta depende en lo esencial de la
resistencia eléctrica por unidad de longitud. La resistencia
eléctrica por unidad de longitud se establece como el producto
aritmético de la resistencia eléctrica específica multiplicada por
la longitud del conductor y dividida por la sección transversal
del perfil de aluminio. A partir de esta relación se establece que,
con una sección transversal dada del perfil de aluminio, se pueden
conseguir una más alta capacidad de transmisión de corriente
eléctrica y respectivamente unas reducidas potencias de pérdidas
eléctricas, cuando se emplea un material con unos valores mejorados
de conducción. Por otra parte, mediante el empleo de aleaciones de
aluminio con valores optimizados de conducción, se puede intentar,
manteniendo las mismas propiedades eléctricas del producto, reducir
la sección transversal del perfil de aluminio, el peso empleado de
aluminio y, como consecuencia, los costos de materiales.
En el caso de la optimización, por la parte de
los materiales y de la fabricación, de aleaciones de extrusión
para la electrotecnia, se ha de tomar en consideración
fundamentalmente un conflicto de objetivos entre las propiedades
mecánicas y eléctricas. Así, en general, se puede comprobar que la
mejoría de las propiedades electrotécnicas tiene como consecuencia
la restricción de valores mecánicos, tales como por ejemplo la
resistencia a la tracción, el límite de estiramiento y la dureza
del material.
De acuerdo con la norma DIN EN
573-3 para utilizaciones en la electrotecnia, se
conocen principalmente las siguientes aleaciones y composiciones de
aleaciones:
| Denominación | EN AW 6101B | EN AW 6060 | EN AW 6063 |
| Silicio | 0,30 - 0,6 | 0,30 - 0,6 | 0,20 - 0,6 |
| Hierro | 0,10 - 0,30 | 0,10 - 0,30 | 0,35 |
| Cobre | 0,05 | 0,10 | 0,10 |
| Manganeso | 0,05 | 0,10 | 0,10 |
| Magnesio | 0,35 - 0,6 | 0,35 - 0,6 | 0,45 - 0,9 |
| Cromo | - | 0,05 | 0,10 |
| Zinc | 0,10 | 0,15 | 0,10 |
| Titanio | - | 0,10 | 0,10 |
| Otros elementos | |||
| - individualmente | 0,03 | 0,05 | 0,05 |
| - en total | 0,10 | 0,15 | 0,15 |
A partir de los documentos de patentes británicas
GB-A 2.096.172, y de patentes de los EE:UU.
US-A-4.405.385,
US-A-4.065.326 y
GB-A-1.511.087 se conocen
procedimientos para la producción de conductores eléctricos a
partir de una aleación de aluminio del tipo AlMgSi en la forma de
alambres estirados. Los alambres estirados hasta el grosor
definitivo se envejecen en caliente. Como ejemplos para condiciones
de envejecimiento en caliente se mencionan: 10 horas a 145ºC, 5
horas a 160ºC, 7 horas a 175ºC, y de 1 a 12 horas a 220 hasta
280ºC.
El invento se basó en la misión de proporcionar
un conductor eléctrico a base de una aleación de aluminio con una
alta capacidad de transmisión de corriente eléctrica, al mismo
tiempo que con una alta resistencia mecánica. En particular, el
conductor eléctrico debe cumplir los siguientes requisitos
mínimos:
| Resistencia a la tracción | Rm | 220 MPa |
| Límite de alargamiento de 0,2% | Rp 0,2 | 200 MPa |
| Alargamiento | A_{5} | 10% |
| Dureza Brinell | HB | 75 |
| Conductibilidad eléctrica | X | 32 MS/m |
A la resolución conforme al invento del problema
planteado por esta misión, conduce un procedimiento con las
características de la reivindicación 1.
El estado muy envejecido T7 se puede conseguir
generalmente mediante un tratamiento térmico en un intervalo de
temperaturas de 160 a 230ºC durante un período de tiempo de 5 a 30
h. En general, por razones de productividad, se pretende sin
embargo una reducción al mínimo de la duración del recocido.
Conforme al invento, el envejecimiento en
caliente se efectúa, por el contrario, en un intervalo de
temperaturas de 165 a 175ºC durante 19 a 21 h.
El perfil se puede enfriar bruscamente (templar)
por ejemplo con agua junto a la prensa de extrusión.
Un sector preferido de utilización para los
conductores eléctricos conformes al invento es la de carriles
conductores, y respectivamente carriles conductores compuestos,
extrudidos.
Las ventajas del conductor eléctrico conforme al
invento con respecto a conductores de acuerdo con el estado de la
técnica se establecen a partir de la siguiente descripción de un
ejemplo preferido de realización.
En la siguiente tabla se comparan los valores
característicos, medidos en un conductor conforme al invento en el
estado de material T7, de diferentes conductores de acuerdo con el
estado de la técnica a base de las aleaciones EN AW 6101B T6/T7, EN
AW 6060 T66 así como EN WA 6063 T6, de acuerdo con la norma DIN EN
573-3, y las propiedades de acuerdo con la norma DIN
EN 75-22. El estado de material T7 conforme al
invento se ajustó mediante un recocido a 170ºC durante 20 h.
| Material | Estado | Rm [MPa] | Rp0,2 [MPa] | X [MS/m] 20ºC |
| EN AW 6101B | T6 | min. 215 | min. 160 | min. 30 |
| EN AW 6101B | T7 | min. 170 | min. 120 | min. 32 |
| EN AW 6060 | T66 | min. 215 | min. 160 | (min. 30) |
| EN AW 6063 | T6 | min. 215 | min. 170 | (min. 30) |
| del invento | T7 | min. 220 | min. 200 | min. 32 |
| [min. = como mínimo; max. = como máximo] |
Adicionalmente, en el conductor conforme al
invento se determinaron todavía los siguientes valores
característicos: A5 13,7%, HB = 78.
La conductibilidad elevada con valores
comparables de resistencia mecánica, del conductor conforme al
invento, se puede reconocer sin ninguna dificultad. Con la
utilización del conductor conforme al invento se pueden reducir en
alrededor de un 5%, con la misma geometría del perfil de
carriles conductores de corriente, las caídas de tensión y las
pérdidas de potencia en redes eléctricas, sin costos
suplementarios.
Claims (5)
1. Procedimiento para la producción de un
conductor eléctrico a base de una aleación de aluminio del tipo
AlMgSi con una alta capacidad de transmisión de corriente
eléctrica,
caracterizado porque
una aleación con (en % en
peso)
otros componentes de aleación individualmente
max. 0,03, en particular max. 0,10 y aluminio como resto, se
extrude para dar un perfil y seguidamente, para la producción del
estado muy envejecido T7, se envejece en caliente durante 19 a 21
h en un intervalo de temperaturas de 165 a 175ºC.
2. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 1, caracterizado porque el perfil se enfría
bruscamente junto a la prensa de extrusión.
3. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 2, caracterizado porque el perfil se enfría
bruscamente con agua junto a la prensa de extrusión.
4. Procedimiento de acuerdo con una de
las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el perfil
se utiliza como carril conductor de corriente eléctrica.
5. Procedimiento de acuerdo con una de
las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el perfil
con una capa superpuesta a base de acero inoxidable en el material
compuesto se extrude y se utiliza como carril conductor compuesto
de corriente eléctrica.
Applications Claiming Priority (1)
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