KR101741801B1 - Copper alloy trolley wire with high electrical conductivity and wear-resistant and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전차의 팬터그래프가 접촉되는 일면으로부터 직경 방향으로 5~95%의 부피분율을 갖는 보강재와, 나머지 부피분율을 가지면서 상기 보강재와 접합되고 상기 보강재에 비해 상대적으로 강도는 낮으나 전도도가 높은 모재를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 재료 전차선을 개시한다.The present invention relates to a reinforcing material having a volume fraction of 5 to 95% in a radial direction from a surface of a trolley where a pantograph is brought into contact with a reinforcing material having a residual volume fraction and being relatively low in strength but higher in conductivity than the reinforcing material Wherein the composite wire comprises a composite wire.
Description
본 발명은 전차선 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 선재의 일부에 보강 구조가 구비된 전차선 및 그 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a catenary and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a catenary having a reinforcing structure in a part of a wire and a method of manufacturing the catenary.
최근 고속철도 기술이 발전하고 전차의 운행속도가 증가함에 따라 전차선(Trolley wire)에 요구되는 고강도, 고전도율, 내마모성 등의 조건도 점차 엄격해지고 있는 추세에 있다. 이러한 전차선의 요구조건을 만족시키기 위해 제안된 전차선의 합금 재료로는 고용경화형 구리합금으로 Cu-Ag, Cu-Sn, Cu-Sn-In, Cu-Mg, Cu-Sn-Mg 합금이 있으며, 석출경화형 구리합금으로 Cu-Zr, Cu-Cr, Cu-Cr-Zr 합금이 있다.As the high-speed rail technology has recently developed and the speed of the trolley has increased, the conditions such as high strength, high conductivity and abrasion resistance required for the trolley wire have become increasingly strict. Cu-Sn, Cu-Sn-In, Cu-Mg and Cu-Sn-Mg alloys were used as the curing alloys for the electromagnets. Cu-Zr, Cu-Cr and Cu-Cr-Zr alloys are curable copper alloys.
전차선은 전차의 팬터그래프(Pantograph)와 직접 접촉하여 전기를 공급하기 때문에 전기적, 기계적으로 마모된다. 여기서, 전기적 마모는 팬터그래프와 전차선의 불완전 접촉이나 근접해 있는 다른 전선 등에 의해 발생하는 아크로 인해 발생한다. 기계적 마모는 팬터그래프와 전차선 간의 기계적 마찰 및 충격에 의해 발생한다. 팬터그래프가 전차선을 들어올리는 힘, 즉 압상력이 크면 기계적 마모가 많이 발생한다. 일반적으로 전류가 작은 교류 구간에서는 전기적 마모보다 기계적 마모가 크고, 직류 구간에서는 기계적 마모보다 전기적 마모가 크게 발생한다.The electric cable is electrically and mechanically worn because it directly contacts with the pantograph of the tank and supplies electricity. Here, the electrical wear is caused by an incomplete contact between the pantograph and the electric wire, or arcs generated by other electric wires in close proximity. Mechanical wear is caused by mechanical friction and impact between the pantograph and the catenary. If the pantograph lifts the catenary, that is, the pushing force is large, a lot of mechanical wear occurs. Generally, the mechanical wear is larger than the electrical wear in the AC section where the current is small, and the electrical wear is larger than the mechanical wear in the DC section.
종래의 전차선으로는 주로 순구리의 경동선이 사용되었으며, 고속철도와 같이 내마모성이 요구되는 곳에서는 동합금이나 동복강선이 사용되었다. 종래의 동합금이나 동복강선의 경우에는 경동선 대비 50~70% 수준의 전류용량 감소가 불가피하다. 뿐만 아니라, 팬터그래프와 접촉되는 마모 부위 외에 내마모 특성이 요구되지 않는 부위까지 강화 재료로 구성됨으로 인해 전류용량 감소가 더욱 심하게 발생하는 취약점이 있다.Copper alloy wire or copper wire was used in places where abrasion resistance is required as in high speed railway. In the case of a conventional copper alloy or co-current steel wire, a reduction in current capacity of 50 to 70% relative to the torsion current is inevitable. In addition, there is a drawback that the reduction of the current capacity is more severely caused by the construction of the reinforcing material up to the portion where the abrasion resistance is not required in addition to the abrasion portion in contact with the pantograph.
일반적으로 마모된 전차선의 항장력이 표준 장력에 안전율을 곱한 값에 도달했을 때 전차선의 마모량을 '허용 마모 한도'라고 하고, 이때의 전차선의 지름을 '허용 잔존 지름'이라고 한다. 전차선은 허용 마모 한도에 도달할 때까지 사용하는 것이 경제적이기 때문에 선종 및 단면적을 선정할 때 집전 특성 외에 전차선의 허용 잔존 지름에 걸리는 항장력과 전류용량도 검토되어야 한다.Generally, when the tensile strength of a worn electric wire reaches the product of the standard tensile strength multiplied by the safety factor, the worn amount of the wire is referred to as the "allowable wear limit" and the diameter of the wire is referred to as the "allowable residual diameter". Since it is economical to use the catenary until it reaches the allowable wear limit, the tension force and current capacity, which will take the allowable residual diameter of the catenary as well as the current collecting characteristics, should be considered when selecting the type and cross section.
도 1에는 종래기술에 따른 복합 재료 전차선에 대한 마모 발생 전(a)과 후(b)의 단면 구조가 도시되어 있다.Fig. 1 shows a cross-sectional structure of a composite material electric wire before and after the occurrence of abrasion according to the prior art.
도면에 나타난 바와 같이 종래의 복합 재료 전차선은 전도도가 상대적으로 우수한 모재(10)와, 모재(10)에 의해 피복된 보강재(11)를 포함한다.As shown in the figure, a conventional composite electric cable includes a
모재(10)는 순동 또는 Cu-Mg 동합금선에 의해 형성되고, 보강재(11)는 Cu-Ag, Cu-Sn, Cu-Mg 등의 동합금선이나 강선에 의해 형성된다.The
전차선의 마모가 진행되어 마모량이 일정량 이상이 되면 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이 보강재(11)가 외부에 노출되어 모재(10)와 함께 팬터그래프와의 마찰 환경에 놓이게 된다. 이때 보강재(11)와 모재(10)의 이종 재료가 동시에 마모되고, 각 재료의 상이한 내마모성으로 인하여 전차선에는 불균일한 표면 마모가 발생하게 된다. 이렇게 발생된 불균일한 표면 마모는 팬터그래프와의 접촉면적을 감소시켜 전차선 전류용량 감소의 요인으로 작용하게 된다.When the abrasion of the catenary line proceeds and the abrasion amount becomes a certain amount or more, the reinforcing
본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 창안된 것으로서, 팬터그래프에 의해 마모가 발생하는 구간과 그외의 구간이 이종의 재료로 구성되어 고전도도와 내마모성을 모두 갖춘 전차선 및 그 제조방법을 제공하는 데 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a catenary cable having both high and low wear resistance, .
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 전차의 팬터그래프가 접촉되는 일면으로부터 직경 방향으로 5~95%의 부피분율을 갖는 보강재와, 나머지 부피분율을 가지면서 상기 보강재와 접합되고 상기 보강재에 비해 상대적으로 강도는 낮으나 전도도가 높은 모재를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 재료 전차선을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a stator having a stator having a volume fraction of 5 to 95% in a radial direction from a side of a tank where the pantograph is in contact with the stator, And a base material having a low strength but a high conductivity.
상기 보강재는 동합금으로 이루어지고, 상기 모재는 순동 또는 알루미늄으로 이루어질 수 있다.The reinforcing material may be made of a copper alloy, and the base material may be made of pure copper or aluminum.
상기 동합금으로는 Cu-Ag, Cu-Sn 또는 Cu-Mg의 고용경화형 합금이 채용될 수 있다.As the copper alloy, a solid solution hardening alloy of Cu-Ag, Cu-Sn or Cu-Mg may be employed.
대안으로, 상기 동합금으로는 석출경화형 합금이 채용될 수도 있다.Alternatively, a precipitation hardening type alloy may be employed as the copper alloy.
본 발명의 다른 측면에 따르면, (a) 경동선재와 동합금 보강선재를 준비하는 단계; (b) 상기 경동선재와 상기 동합금 보강선재를 컨펌 압출 방식으로 동시 압출하여 선재의 일면으로부터 직경 방향으로 보강재의 부피분율이 5~95%인 복합 재료 선재를 제작하는 단계; 및 (c) 상기 복합 재료 선재를 신선하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 재료 전차선의 제조방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: (a) preparing a tantalum wire and a copper alloy reinforcing wire; (b) simultaneously extruding the tantalum wire and the copper alloy reinforcing wire by a conform extrusion method to produce a composite wire rod having a volume fraction of 5 to 95% in the diameter direction from the one surface of the wire; And (c) a step of drawing the composite wire rod.
상기 단계 (a)에서, 상기 경동선재는 순도 99.9%의 전기동 용탕을 탈산 처리한 후 수평 연속주조 및 열간 압연공정을 거쳐 로드 형태로 제작하고, 상기 동합금 보강선재는 순도 99.9%의 전기동 용탕에 보강 합금 재료를 장입하고 탈산 처리한 후 수평 연속주조 공정을 거쳐 로드 형태로 제작하는 것이 바람직하다.In the step (a), the tantalum wire is deoxidized to 99.9% purity, and then subjected to horizontal continuous casting and hot rolling to form a rod. The copper alloy reinforcing wire is reinforced with a 99.9% It is preferable to charge the alloying material and deoxidize it, and then to make it into a rod shape through a horizontal continuous casting process.
상기 단계 (b)에서는, 상기 경동선재와 동합금 보강선재를 400~700℃의 온도 분위기에서 컨펌 압출하는 것이 바람직하다.In the step (b), it is preferable that the tantalum wire and the copper alloy reinforcing wire are extrusion-extruded at a temperature of 400 to 700 ° C.
본 발명에 따르면 팬터그래프에 의해 마모가 발생하는 구간은 보강재로 구성되고, 팬터그래프의 영향이 없는 구간은 도전성이 우수한 경동재로 구성됨으로써 고전도도와 내마모성을 모두 갖춘 전차선이 구현될 수 있다.According to the present invention, the section where wear is caused by the pantograph is made of a reinforcing material, and the section free from the influence of the pantograph is made of a tantalum material having excellent conductivity, so that a catenary having both high conductivity and wear resistance can be realized.
또한, 본 발명의 적용시 보강재 구간만이 팬터그패프와 접촉하게 되므로 마모를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 기존의 복합 재료 전차선과는 달리 불균일한 표면 마모 현상이 발생하지 않아 전류용량 감소를 방지할 수 있는 이점이 있다.In addition, when the present invention is applied, only the stiffener section comes in contact with the pantograph so that wear can be reduced, and unlike the existing composite material electric cable, uneven surface wear is not generated, There is an advantage.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 종래기술에 따른 복합 재료 전차선의 마모 전후 구조를 도시한 단면도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 복합 재료 전차선의 구성을 도시한 단면도,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 복합 재료 전차선의 제조방법이 수행되는 과정을 도시한 흐름도,
도 4는 도 3에서 컨펌 압출을 수행하기 위한 구성을 개략적으로 도시한 사시도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are incorporated in and constitute a part of the specification, illustrate preferred embodiments of the invention and, together with the description of the invention given below, serve to further the understanding of the technical idea of the invention. And should not be construed as limiting.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a cross-sectional view showing a structure before and after abrasion of a composite material electric wire according to the prior art,
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of a composite material electric wire according to a preferred embodiment of the present invention,
FIG. 3 is a flow chart illustrating a process for fabricating a composite material electric wire according to a preferred embodiment of the present invention. FIG.
4 is a perspective view schematically showing a configuration for performing the conform extrusion in FIG.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms, and the inventor should appropriately interpret the concepts of the terms appropriately It should be interpreted in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be defined. Therefore, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are merely the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all the technical ideas of the present invention. Therefore, It is to be understood that equivalents and modifications are possible.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 복합 재료 전차선의 구성을 도시한 단면도이다.2 is a cross-sectional view illustrating the configuration of a composite material electric wire according to a preferred embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 복합 재료 전차선은 5~95%의 부피분율을 갖는 보강재(101)와, 보강재(101)를 제외한 나머지 부피분율을 가지면서 보강재(101)와 접합된 모재(100)를 포함한다.2, a composite material electric wire according to a preferred embodiment of the present invention includes a
보강재(101)는 전차의 팬터그래프가 접촉되는 일면, 즉 하단면을 기준으로 직경 방향으로 가면서(화살표 V 참조) 5~95%의 부피분율을 갖는다. 5~95%의 부피분율은 팬터그래프에 대한 내마모성과 전차선에 요구되는 전도성을 동시에 충족시킬 수 있는 최적의 조건이다. 보강재(101)의 부피분율이 5% 미만의 경우에는 내마모성이 저하되어 전차선의 수명 특성이 좋지 않은 문제가 있고, 보강재(101)의 부피분율이 95%를 초과하는 경우에는 내마모성이 요구되지 않는 부위까지 불필요하게 강화되어 비경제적일 뿐만 아니라 전차선의 전도도가 너무 낮아 전류용량 특성이 좋지 않은 문제가 있다.The
보강재(101)는 고강도 특성을 갖도록 Cu-Ag, Cu-Sn 또는 Cu-Mg 등의 고용경화형 동합금이나, Cu-Zr, Cu-Cr 등과 같은 석출경화형 동합금으로 이루어지는 것이 바람직하다.The reinforcing
모재(100)는 보강재(101)에 비해 상대적으로 강도는 낮으나 전도도가 높은 재료에 의해 형성된다. 모재(100)는 고전도 특성을 갖도록 순동 또는 알루미늄으로 이루어지는 것이 바람직하다.The
도 3에는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 복합 재료 전차선의 제조방법이 수행되는 과정이 도시되어 있으며, 도 4에는 도 3에서 컨펌 압출을 수행하기 위한 구성이 도시되어 있다.FIG. 3 illustrates a process for fabricating a composite material electric wire according to a preferred embodiment of the present invention. FIG. 4 illustrates a configuration for performing conformal extrusion in FIG.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 복합 재료 전차선의 제조방법에서는 모재(100)의 형성을 위한 경동선재(100')와 보강재(101)의 형성을 위한 보강선재(101')를 각각 제작하는 주조(단계 S100,S101) 및 1차 신선 공정(단계 S105,S106)과, 경동선재(100')와 보강선재(101')를 동시에 압출하여 복합 재료 선재를 제작하는 압출 공정(단계 S110)과, 최종적으로 전차선을 제작하는 신선 공정(단계 S120)을 차례대로 수행한다.3 and 4, in the method of fabricating the composite material wire according to the preferred embodiment of the present invention, the tantalum wire 100 'for forming the
경동선재(100')의 제작 공정(단계 S100)에서는 순도 99.9%의 전기동 용탕을 탈산 처리한 후 수평 연속주조 및 열간 압연공정을 수행하여 예컨대, φ20㎜의 경동선 로드를 제작한다. 보강선재(101')의 제작 공정(단계 S101)에서는 순도 99.9%의 전기동 용탕에 Mg 등의 보강 합금 재료를 장입하고 탈산 처리한 후 수평 연속주조 공정을 수행하여 예컨대, φ20㎜의 동합금 로드를 제작한다. 보강 합금 재료로 Mg이 사용되는 경우, 보강선재(101')는 Mg의 함량이 0.43%, 불순물 함량의 총합이 0.01% 미만, 나머지는 구리로 이루어지는 것이 바람직하다.In the manufacturing process (step S100) of the tantalum wire rod 100 ', deodorization treatment is performed on the molten copper having a purity of 99.9%, followed by horizontal continuous casting and hot rolling to produce a tilting wire rod of, for example, 20 mm. In the manufacturing process of the reinforcing wire 101 '(Step S101), a reinforcing alloy material such as Mg is charged into a molten copper having a purity of 99.9% and deoxidized, and then a horizontal continuous casting process is performed to produce a copper alloy rod do. When Mg is used as the reinforcing alloy material, it is preferable that the reinforcing wire 101 'has a content of Mg of 0.43%, a total content of impurities of less than 0.01%, and the balance of copper.
경동선재(100')와 보강선재(101')를 제작한 후에는 각각 신선 처리한 후(단계 S105,S106), 컨펌 압출 공정을 수행하여 이형 복합 재료 선재를 제작한다(단계 S110). 컨펌 압출 공정(단계 S110)에서는 도 4에 도시된 바와 같이 컨펌 머신의 다이 및 다이스(200)에 경동선재(100')와 보강선재(101')를 공급하여 동시에 압출한다. 컨펌 압출 공정(단계 S110)에서는 경동선재(100')와 동합금 보강선재(101')를 재결정 온도 이하인 400~700℃의 온도 분위기에서 압출하는 것이 바람직하다.After the tantalum wire 100 'and the reinforcing wire 101' are manufactured, they are respectively drawn (steps S105 and S106), followed by a conform extrusion step to produce a release type composite wire rod (step S110). In the conformal extrusion process (step S110), as shown in FIG. 4, the tilted wire rod 100 'and the reinforcing wire rod 101' are supplied to the die of the conform machine and the die 200 and simultaneously extruded. In the conformal extrusion process (step S110), it is preferable to extrude the tantalum wire 100 'and the copper alloy reinforcing wire 101' in a temperature atmosphere of 400 to 700 ° C which is lower than the recrystallization temperature.
컨펌 압출 공정(단계 S110)에 의해 모재(100)에 보강부(101)가 접합된 구조를 가진 복합 재료 선재가 제작된다. 컨펌 압출 공정(단계 S110)은 복합 재료 선재의 일면으로부터 직경 방향으로 가면서 보강재(101)의 부피분율이 5~95%가 되도록 수행되어야 한다.The composite wire rod having the structure in which the reinforcing
복합 재료 선재를 제작한 후에는 최종적으로 신선 공정을 수행하여 전차선을 제조한다(단계 S120).After the composite wire rod is manufactured, a wire drawing process is finally performed to manufacture a catenary (Step S120).
표 1에는 본 발명의 구체적인 실시예 1 내지 3과 비교예 1 내지 4에 따라 제조된 복합 재료 전차선의 특성 평가 결과가 나타나 있다. 표 1에서 마모량 데이터는 전차선의 하단면, 즉 팬터그래프 접촉면에 대하여 상대재인 마르텐사이트 스테인레스 스틸(STS410)을 마찰시키되, 하중 3㎏/㎠, 마찰속도 5m/sec, 시험거리 5km로 마모시험을 실시함으로써 획득하였다.Table 1 shows the results of the evaluation of the characteristics of composite wire conductors manufactured according to the concrete examples 1 to 3 and comparative examples 1 to 4 of the present invention. The abrasion data in Table 1 was obtained by rubbing martensitic stainless steel (STS410), which is a relative material, against the lower end face of the catenary, that is, the pantograph contact surface, by performing a wear test at a load of 3 kg / cm 2, a friction speed of 5 m / .
본 발명의 실시예 1 내지 3에서, 경동선재는 순도 99.9%의 전기동 용탕을 탈산 처리한 후 연속주조 및 열간 압연공정을 수행하여 φ20㎜의 로드 형태로 제작하였다. 보강선재는 순도 99.9%의 전기동 용탕에 Mg을 0.43% 장입하고 탈산 처리한 후 연속주조 공정을 수행하여 φ20㎜의 로드 형태로 제작하였다.In Examples 1 to 3 of the present invention, the tantalum wire was subjected to deoxidation treatment of an electric molten metal having a purity of 99.9%, followed by a continuous casting and a hot rolling step, to produce a rod shape of? 20 mm. The reinforcement wire was charged with 0.43% of Mg in a 99.9% pure copper molten metal, deoxidized, and then subjected to a continuous casting process to produce a rod shape with a diameter of 20 mm.
이후 경동선재와 보강선재를 컨펌 압출하여 실시예별로 보강재의 부피분율에 차이가 있는 이형 복합 재료 선재를 제작하고, 단면 감소율 약 61% 수준으로 신선하여 복합 재료 전차선을 제조하였다.Then, the composite wire rod with different volume fraction of reinforcement was fabricated and the composite wire line was fabricated with the cross - sectional reduction rate of about 61%.
구체적으로, 실시예 1에서는 보강재의 부피분율이 5%, 실시예 2에서는 보강재의 부피분율이 50%, 실시예 3에서는 보강재의 부피분율이 95%가 되도록 컨펌 압출을 수행하였다.Specifically, the conform extrusion was performed so that the volume fraction of the reinforcing material in Example 1 was 5%, the volume fraction of the reinforcing material in Example 2 was 50%, and the volume fraction of the reinforcing material in Example 3 was 95%.
한편, 비교예 1과 2는 보강재의 부피분율을 각각 3%, 97%이 되도록 컨펌 압출을 수행한 것을 제외하고는 실시예 1 내지 3과 동일한 공정을 적용하여 복합 재료 전차선을 제작하였다. 비교예 3에서는 종래의 전차선 제조공정을 적용하여 연속주조로 φ25㎜의 경동선을 제작한 후 냉간 가공과 신선을 통해 최종 제품을 제조하였으며, 비교예 4에서는 종래의 전차선 제조공정을 적용하여 연속주조로 φ25㎜의 Cu-Mg 합금선을 제작한 후 냉간 가공과 신선을 통해 최종 제품을 제조하였다.On the other hand, Comparative Examples 1 and 2 were fabricated by applying the same processes as in Examples 1 to 3 except that conformal extrusion was performed so that the volume fraction of the reinforcing material was 3% and 97%, respectively. In Comparative Example 3, the conventional product line manufacturing process was applied to manufacture a tilted line of? 25 mm by continuous casting, followed by cold working and drawing to produce the final product. In Comparative Example 4, Cu-Mg alloy wire with a diameter of 25 mm was manufactured, and the final product was manufactured through cold working and drawing.
표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 3에 따르면 보강재의 부피분율이 5~95%의 조건을 만족함으로써 77%IACS 이상의 우수한 도전율을 가지는 동시에 450MPa 이상의 양호한 인장강도를 갖는 전차선을 구현할 수 있다.As shown in Table 1, according to Examples 1 to 3 of the present invention, it is possible to realize an electric wire having an excellent electric conductivity of 77% IACS or more and a good tensile strength of 450 MPa or more while satisfying the condition that the volume fraction of the reinforcing material is 5 to 95% .
반면에, 비교예 1에 따른 전차선은 보강재의 부피분율이 3%로 매우 낮아 도전율은 우수하나 인장강도가 취약하여 마모가 많이 발생하였으며, 비교예 2에 따른 전차선은 보강재의 부피분율이 97%로 매우 높아 인장강도는 우수하나 도전율이 약 72%IACS 수준이 되어 전류용량 특성이 좋지 않은 문제가 발생하였다.On the other hand, in the caten grid according to Comparative Example 1, the volume fraction of the reinforcing material was very low as 3%, so that the conductivity was excellent but the tensile strength was weak and the abrasion occurred a lot. In the catenary according to Comparative Example 2, the volume fraction of the reinforcement was 97% The tensile strength is excellent, but the conductivity is about 72% IACS level, and the current capacity characteristics are poor.
비교예 3에 따른 전차선은 경동선의 특성상 도전율은 매우 높으나 인장강도가 매우 낮아 마모가 상당량 발생하였으며, 비교예 4에 따른 전차선은 Cu-Mg 합금선의 특성상 인장강도는 매우 높으나 도전율이 현저히 낮아 전류용량 특성이 좋지 않은 문제가 발생하였다.The electric wire according to Comparative Example 3 had a very high electrical conductivity due to the nature of the tungsten wire, but had a very low tensile strength, resulting in a considerable amount of wear. The wire according to Comparative Example 4 had a very high tensile strength due to the characteristics of the Cu- This is a bad problem.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 복합 재료 전차선은 팬터그래프가 접촉되는 일면으로부터 직경 방향으로 5~95%의 부피분율을 갖는 보강재를 구비함으로써 고전도도와 내마모성을 모두 향상시킬 수 있는 효과가 있다.As described above, the composite material catenary according to the present invention has a reinforcing material having a volume fraction of 5 to 95% in the radial direction from one surface of the pantograph which is in contact with the pantograph, thereby improving both the high conductivity and the wear resistance.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not to be limited to the details thereof and that various changes and modifications will be apparent to those skilled in the art. And various modifications and variations are possible within the scope of the appended claims.
100: 모재 100': 경동선재
101: 보강재 101': 보강선재
200: 다이 및 다이스100: base material 100 ': tungsten wire rod
101: Stiffener 101 ': Stiffener
200: die and die
Claims (7)
상기 팬터그래프가 접촉되는 일면으로부터 직경 방향으로 5~95%의 부피분율을 갖는 보강재와, 나머지 부피분율을 가지면서 상기 보강재와 접합되고 상기 보강재에 비해 상대적으로 강도는 낮으나 전도도가 높은 모재를 포함하고,
상기 팬터그래프와의 접촉 시, 상기 보강재가 상기 모재에 비해 상대적으로 상기 팬터그래프에 가깝게 위치하도록 배치된 것을 특징으로 하는 복합 재료 전차선.In a catenary used in a wear environment caused by a pantograph of a tram,
A reinforcing material having a volume fraction of 5 to 95% in a radial direction from a side of the pantograph which is in contact with the reinforcing material, and a base material having a residual volume fraction and being relatively low in strength but high in conductivity compared to the reinforcing material,
Wherein the stiffener is disposed such that upon contact with the pantograph, the stiffener is positioned relatively close to the pantograph relative to the parent material.
상기 보강재는 동합금으로 이루어지고, 상기 모재는 순동 또는 알루미늄으로 이루어진 것을 특징으로 하는 복합 재료 전차선.The method according to claim 1,
Wherein the reinforcing material is made of a copper alloy, and the base material is made of pure copper or aluminum.
상기 동합금은 Cu-Ag, Cu-Sn 또는 Cu-Mg의 고용경화형 합금인 것을 특징으로 하는 복합 재료 전차선.3. The method of claim 2,
Wherein said copper alloy is a solid-solution curable alloy of Cu-Ag, Cu-Sn or Cu-Mg.
상기 동합금은 석출경화형 합금인 것을 특징으로 하는 복합 재료 전차선.3. The method of claim 2,
Wherein the copper alloy is a precipitation hardening type alloy.
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