RU2661691C2 - Медный литейный сплав для асинхронных машин - Google Patents

Медный литейный сплав для асинхронных машин Download PDF

Info

Publication number
RU2661691C2
RU2661691C2 RU2015150333A RU2015150333A RU2661691C2 RU 2661691 C2 RU2661691 C2 RU 2661691C2 RU 2015150333 A RU2015150333 A RU 2015150333A RU 2015150333 A RU2015150333 A RU 2015150333A RU 2661691 C2 RU2661691 C2 RU 2661691C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
elements
group
copper alloy
alloy
copper
Prior art date
Application number
RU2015150333A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2015150333A (ru
Inventor
Тимо АЛЛЬМЕНДИНГЕР
Тони Роберт НОЛЛЬ
Йоахим РИДЛЕ
Герхард ТУММ
Original Assignee
Виланд-Вэрке Аг
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Виланд-Вэрке Аг filed Critical Виланд-Вэрке Аг
Publication of RU2015150333A publication Critical patent/RU2015150333A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2661691C2 publication Critical patent/RU2661691C2/ru

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C9/00Alloys based on copper
    • C22C9/04Alloys based on copper with zinc as the next major constituent
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C1/00Making non-ferrous alloys
    • C22C1/02Making non-ferrous alloys by melting
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C21/00Alloys based on aluminium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C9/00Alloys based on copper
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C9/00Alloys based on copper
    • C22C9/02Alloys based on copper with tin as the next major constituent
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C9/00Alloys based on copper
    • C22C9/06Alloys based on copper with nickel or cobalt as the next major constituent

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Conductive Materials (AREA)
  • Power Engineering (AREA)

Abstract

Изобретение относится к медным литейным сплавам и может быть использовано для изготовления методом литья токопроводящих конструкционных деталей, в частности короткозамкнутых роторов для асинхронных машин. Литейный медный сплав содержит, мас.%: Ag от 0,05 до 0,5, в каждом случае от 0,05 до 0,5 по меньшей мере двух элементов из группы, состоящей из Ni, Zn, Sn и Al, необязательно от 0,01 до 0,2 одного или нескольких элементов из группы, которая состоит из Mg, Ti, Zr, B, P, As, Sb, Cu, и неизбежные примеси – остальное. Кроме того, изобретение относится к токопроводящей конструкционной детали, а также к короткозамкнутому ротору с многочисленными проводящими стержнями и двумя замыкающими кольцами, которые отлиты из медного сплава в виде цельной детали. Изобретение направлено на повышение прочности и проводимости токопроводящих конструкционных деталей, а также улучшение литейных качеств медного сплава. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 1 табл.

Description

Изобретение относится к медным литейным сплавам, а также изготовленным из них способом первичного формообразования токопроводящим конструкционным деталям. В частности, изобретение относится к литым короткозамкнутым роторам для асинхронных машин.
Уже из описания изобретения к патенту DE 503 187 известно изготовление короткозамкнутых роторов для асинхронных машин одновременным литьем стержней и замыкающих колец ротора. При этом стержни и замыкающие кольца ротора формируются в виде цельной конструкционной детали, материал которой находится в литом состоянии. В качестве возможных способов литья указаны, например, литье под давлением согласно патентному документу DE 43 29 679 С2, литье по выжигаемым моделям согласно патентному документу US 7337526 В2, и центробежное литье согласно патентному документу US 2304067. Медь и медные сплавы вследствие их высокой электрической проводимости являются важными материалами для изготовления литых короткозамкнутых роторов. Поскольку материал находится в литом состоянии, он легко деформируется. Поэтому большое значение приобретает повышение прочности медного материала посредством легирующих элементов. С другой стороны, желательно, чтобы электрическая проводимость лишь незначительно снижалась из-за легирующих элементов. Кроме того, материал должен иметь хорошие литейные свойства. В качестве легирующих компонентов часто используются цирконий и/или хром. В документе JP 56010059 А предложен медный сплав для литья под давлением, который содержит цинк, хром, цирконий и титан.
Другие медные сплавы для короткозамкнутых роторов известны в связи со способом изготовления, в котором короткозамкнутый ротор отливается не в виде цельной детали, а собирается из отдельных компонентов. При этом проводящие стержни и/или замыкающие кольца изготавливаются с помощью технологии обработки давлением. Так, например, в документе GB 949,570 для токопроводящих деталей предлагается подвергаемый холодному формованию и термической обработке медный сплав, который содержит между 0,1% и 0,25% циркония. В документе JP 58006950 А предлагается медный сплав, который содержит железо, цинк и, необязательно, олово и фосфор. Изготовленный из этого сплава короткозамкнутый ротор выполнен из горячекатаной полосы. В документе DE 100 14 643 С2 для замыкающих колец предлагаются сплавы CuCrZr и CuNi, причем к последнему для достижения повышенной посредством дисперсионного упрочнения прочности могут быть добавлены дополнительные элементы, например, такие как кремний. В документе DE 10 2009 018 951 А1 предлагаются короткозамкнутые роторы, в которых замыкающие кольца состоят из медно-серебряного сплава. Документ DE 33 24 687 А1 вносит предложение изготавливать проводящие стержни из медно-серебряного сплава. В том же описании изобретения в качестве альтернативного варианта предлагается медно-цинковый сплав. Документ EP 0 652 624 А1 описывает многокомпонентную конструкцию проводящих стержней. Для наружной в радиальном направлении клиновидной части предлагаются различные медные сплавы, проводимость которых характеризуется по меньшей мере 20% IACS (единиц удельной электрической проводимости отожженной меди). Специалист не может почерпнуть из этого описания изобретения никаких сведений о литейных свойствах сплавов.
Подвергнутые обработке по технологии формования давлением медные сплавы отличаются более высокой прочностью, чем медные материалы в литом состоянии. Из вышеуказанного уровня техники специалист также не может заимствовать никаких указаний о том, какой медный сплав также в литом состоянии имеет благоприятную комбинацию свойств в отношении электрической проводимости и прочности.
Поэтому в основу изобретения положена задача создания улучшенных в отношении прочности, проводимости и пригодности для литья медных литейных сплавов, а также улучшенных в отношении прочности и проводимости токопроводящих конструкционных деталей. В частности, изобретение должно представить усовершенствованные отлитые в форме цельной детали короткозамкнутые роторы для асинхронных машин. При этом выбор легирующих элементов должен проводиться также с учетом воздействий на здоровье и окружающую среду. В частности, должны быть исключены свинец и кадмий.
Изобретение выполнено в отношении медного сплава согласно признакам пункта 1 формулы, относительно конструкционных деталей согласно признакам пункта 11 формулы изобретения, и в отношении короткозамкнутого ротора согласно признакам пункта 12 формулы. Дополнительные зависимые пункты формулы изобретения относятся к предпочтительным вариантам осуществления и усовершенствованиям изобретения.
Изобретение заключается в том, что предлагаются медные сплавы со следующим составом в мас.%:
в каждом случае от 0,05 до 0,5 по меньшей мере трех элементов из группы, которая состоит из Ag, Ni, Zn, Sn и Al,
с остальным количеством из Cu, а также неизбежных примесей,
необязательно от 0,01 до 0,2 одного или многих элементов из группы, которая состоит из Mg, Ti, Zr, B, P, As, Sb.
При этом изобретение исходит из того соображения, что прочность металлов повышается в результате внедрения примесных (отличных от основного элемента) атомов. В частности, этот эффект представляет интерес для литейных сплавов, поскольку этим путем высокие характеристики прочности уже могут быть достигнуты без дополнительных стадий формования. Особенно сильное влияние на упрочнение твердого кристаллического раствора в случае меди оказывают элементы Al, Sn, Ni и Zn. Когда прочность чистой меди должна быть повышена упрочнением твердого раствора, в особенности целесообразно добавление Al и Sn. Кроме того, известно, что добавление легирующих элементов в принципе ухудшает характеристики электрической проводимости и теплопроводности чистой меди. Однако в части образования твердого раствора, такие как элементы, как Zn, Ag, Ni, Sn и Al, оказывают относительно малое влияние на проводимость меди. Если электрическая проводимость меди должна ухудшаться по возможности незначительно, в особенности целесообразно добавление Zn и Ag. Надлежащим выбором по меньшей мере трех элементов из группы, которая состоит из элементов Ag, Ni, Zn, Sn и Al, можно разработать литейный материал, который имеет особенно благоприятное сочетание прочности и проводимости. При этом содержание отдельных элементов должно составлять по меньшей мере 0,05 мас.% и не более 0,5 мас.%. При уровнях содержания элементов менее 0,05 мас.% действие легирующих элементов является слишком слабым. Также при наличии менее пяти легирующих элементов суммарное содержание элементов предпочтительно может быть по меньшей мере 0,25 мас.%. При уровнях содержания элементов свыше 0,5 мас.% это может приводить к нежелательной ликвации в сплаве и, соответственно, к сегрегациям. Чтобы надежно предотвратить такие эффекты, содержание отдельных элементов может составлять предпочтительно не более 0,3 мас.%. Путем легирования тремя или более элементами получается сплав, интервал плавления которого является более широким, чем интервал плавления сплавов с меньшим количеством элементов. Это оказывает благоприятное действие на литейные свойства материала. Медный сплав предпочтительно содержит по меньшей мере один из элементов Ag или Sn. Благодаря этому получаются особенно благоприятные свойства. Особенно предпочтительно медный сплав содержит элемент Ag. Благодаря этому получаются особенно хорошие свойства в отношении электрической проводимости. Необязательно к сплаву может быть добавлено от 0,01 до 0,2 мас.% одного или многих элементов из группы, которая состоит из Mg, Ti, Zr, В, Р, As, Sb. Эти элементы обусловливают измельчение зерен литой структуры и повышают тем самым прочность литейного материала. Кроме того, в результате раскисления расплава они могут снижать газопоглощение. Чтобы избежать нежелательных взаимодействий между элементами, суммарное содержание элементов Mg, Ti, Zr, В, Р, As, Sb может быть ограничено до максимальной величины 0,5 мас.%. В альтернативном варианте, содержание отдельных элементов может быть ограничено максимальным значением 0,07 мас.%.
Медный сплав предпочтительно может иметь следующий состав, мас.%:
в каждом случае от 0,05 до 0,5 трех элементов из группы, которая состоит из Ag, Ni, Zn, Sn и Al,
с остальным количеством из Cu, а также неизбежных примесей,
необязательно от 0,01 до 0,2 одного или многих элементов из группы, которая состоит из Mg, Ti, Zr, B, P, As, Sb.
Добавление в точности трех легирующих элементов из группы, которая состоит из элементов из Ag, Ni, Zn, Sn и Al, обеспечивает возможность достаточной вариации параметров, чтобы найти литейный материал, который имеет особенно благоприятное сочетание прочности и проводимости. При ровно трех легирующих элементах сплав может быть изготовлен в легко контролируемом режиме. Медный сплав предпочтительно содержит элемент Ag. Благодаря этому получаются особенно благоприятные свойства в отношении электрической проводимости. Тогда оба других легирующих элемента должны быть выбраны из группы, которая состоит из элементов Ni, Zn, Sn и Al. Особенно привлекательными оказались следующие комбинации легирующих элементов:
а) медный сплав в каждом случае с 0,05-0,5 мас.% из Ag, Ni, Zn
b) медный сплав в каждом случае с 0,05-0,5 мас.% из Ag, Sn, Ni
с) медный сплав в каждом случае с 0,05-0,5 мас.% из Ag, Zn, Al
При этом содержание Ag предпочтительно составляет максимально 0,15 мас.%.
Неожиданно к сплаву с благоприятными свойствами привела также следующая комбинация элементов:
d) медный сплав в каждом случае с 0,05-0,5 мас.% из Sn, Zn, Al.
К вышеуказанным сплавам, обозначенным а), b), с) и d), необязательно может быть добавлено от 0,01 до 0,2 мас.% одного или нескольких элементов из группы, которая состоит из Mg, Ti, Zr, B, P, As, Sb.
Медный сплав предпочтительно может иметь следующий состав, мас.%:
в каждом случае от 0,06 до 0,3 трех элементов из группы, которая состоит из Ag, Ni, Zn, Sn и Al,
с остальным количеством из Cu, а также неизбежных примесей,
необязательно от 0,01 до 0,2 одного или нескольких элементов из группы, которая состоит из Mg, Ti, Zr, B, P, As, Sb.
В отношении элементов из группы, которая состоит из Ag, Ni, Zn, Sn и Al, при уровнях содержания менее 0,06 мас.% повышение прочности не всегда является достаточным. При уровнях содержания свыше 0,3 мас. % может быть слишком сильно снижена проводимость, например, ниже 70% IACS. Суммарное содержание элементов из группы, которая состоит из Ag, Ni, Zn, Sn и Al, предпочтительно составляет по меньшей мере 0,20 мас.%, и максимально 0,75 мас.%. При этом получаются сплавы с особенно благоприятными комбинациями свойств в отношении прочности и электрической проводимости в литом состоянии. Из соображений стоимости содержание Ag особенно предпочтительно составляет максимально 0,15 мас.%.
В особенности предпочтительно медный сплав может иметь следующий состав в мас.%:
в каждом случае от 0,06 до 0,15 трех элементов из группы, которая состоит из Ag, Ni, Zn, Sn и Al,
с остальным количеством из Cu, а также неизбежных примесей,
необязательно от 0,01 до 0,2 одного или нескольких элементов из группы, которая состоит из Mg, Ti, Zr, B, P, As, Sb.
В отношении элементов из группы, которая состоит из Ag, Ni, Zn, Sn и Al, при уровнях содержания менее 0,06 мас.% повышение прочности не всегда является достаточным. При уровнях содержания свыше 0,15 мас.% может быть слишком сильно снижена проводимость, например, ниже 75% IACS. Суммарное содержание элементов из группы, которая состоит из Ag, Ni, Zn, Sn и Al, предпочтительно составляет по меньшей мере 0,20 мас.%, и максимально 0,35 мас.%.
Для соответствующего изобретению медного сплава уровни содержания легирующих элементов предпочтительно могут быть выбраны таким образом, чтобы соотношение долей двух любых легирующих элементов из группы, которая состоит из Ag, Ni, Zn, Sn и Al, составляло максимально 1,5. При этом чаще всего оба легирующих элемента образуют числители рассчитываемых соотношений. В особенности предпочтительно это соотношение составляет максимально 1,3. В отношении прочности и проводимости в литом состоянии оказалось благоприятным, когда элементы, которые выбраны для данного в каждом случае сплава из группы, которая состоит из Ag, Ni, Zn, Sn и Al, добавлены в приблизительно одинаковых долях.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения медный сплав может иметь следующий состав в мас.%:
Ag: от 0,06 до 0,5
Ni: от 0,06 до 0,5
Zn: от 0,06 до 0,5
с остальным количеством из Cu, а также неизбежных примесей,
необязательно от 0,01 до 0,2 мас.% одного или нескольких элементов из группы, которая состоит из Mg, Ti, Zr, B, P, As, Sb. Подобный сплав имеет электрическую проводимость по меньшей мере 68% IACS, и может превосходить прочность чистой меди на величину до 35%.
В особенно предпочтительном варианте осуществления изобретения медный сплав может иметь следующий состав в мас.%:
Ag: от 0,06 до 0,15
Ni: от 0,06 до 0,15
Zn: от 0,06 до 0,15
с остальным количеством из Cu, а также неизбежных примесей,
необязательно от 0,01 до 0,2 одного или нескольких элементов из группы, которая состоит из Mg, Ti, Zr, B, P, As, Sb. Такой сплав имеет электрическую проводимость приблизительно 90% IACS, и примерно равнозначен медному сплаву, который содержит 1% Ag (CuAg1). Повышение прочности сравнительно с чистой медью составляет в литом состоянии приблизительно 20%. Тем самым такой сплав имеет очень благоприятную комбинацию свойств. Относительное повышение прочности является более высоким, чем относительное снижение проводимости. Вследствие незначительной степени легирования сплав по уровню стоимости соответствует имеющимся в продаже на рынке медным сплавам.
В одном дополнительном предпочтительном варианте осуществления изобретения медный сплав может иметь следующий состав в мас.%:
Ag: от 0,06 до 0,15
Sn: от 0,06 до 0,15
Ni: от 0,06 до 0,15
с остальным количеством из Cu, а также неизбежных примесей,
необязательно от 0,01 до 0,2 одного или многих элементов из группы, которая состоит из Mg, Ti, Zr, B, P, As, Sb. Такой сплав имеет электрическую проводимость приблизительно 85% IACS. Повышение прочности сравнительно с чистой медью составляет в литом состоянии приблизительно 20%. Тем самым такой сплав имеет очень благоприятную комбинацию свойств. Относительное повышение прочности является более высоким, чем относительное снижение проводимости. Вследствие незначительной степени легирования сплав по уровню стоимости соответствует имеющимся в продаже на рынке медным сплавам.
В одном дополнительном предпочтительном варианте осуществления изобретения медный сплав может иметь следующий состав в мас.%:
Ag: от 0,06 до 0,15
Zn: от 0,06 до 0,15
Al: от 0,06 до 0,15
с остальным количеством из Cu, а также неизбежных примесей,
необязательно от 0,01 до 0,2 одного или многих элементов из группы, которая состоит из Mg, Ti, Zr, B, P, As, Sb. Такой сплав имеет электрическую проводимость приблизительно 85% IACS. Повышение прочности сравнительно с чистой медью составляет в литом состоянии приблизительно 10%. Вследствие применения элементов Zn и Al этот сплав представляет собой экономически выгодную альтернативу.
В одном дополнительном предпочтительном варианте осуществления изобретения медный сплав может иметь следующий состав в мас.%:
Sn: от 0,06 до 0,15
Zn: от 0,06 до 0,15
Al: от 0,06 до 0,15
с остальным количеством из Cu, а также неизбежных примесей,
необязательно от 0,01 до 0,2 одного или многих элементов из группы, которая состоит из Mg, Ti, Zr, B, P, As, Sb. Такой сплав имеет электрическую проводимость приблизительно 80% IACS. Повышение прочности сравнительно с чистой медью составляет в литом состоянии приблизительно 10%. Поскольку этот сплав не содержит серебро, он представляет собой особенно экономически выгодную альтернативу.
Дополнительный аспект изобретения относится к токопроводящим конструкционным деталям из медных сплавов, причем конструкционные детали изготовлены способом первичного формообразования, и причем медные сплавы имеют следующий состав в мас.%: в каждом случае от 0,05 до 0,5 по меньшей мере трех элементов из группы, которая состоит из Ag, Ni, Zn, Sn и Al, с остальным количеством из Cu, а также неизбежных примесей, необязательно от 0,01 до 0,2 одного или многих элементов из группы, которая состоит из Mg, Ti, Zr, B, P, As, Sb. Такие конструкционные детали могут представлять собой, например, переключатели, коллекторы, шлифовальные круги, токоподводящие шины, контакты, контактные щетки, перемычки, компоненты коммутационных устройств, проводящие стержни или замыкающие кольца короткозамкнутых роторов, или другие конструктивные элементы. Под способом первичного формообразования подразумеваются способы литья, например, такие как литье под давлением, точное литье, литье по выжигаемым моделям, или другие способы. В отличие от литья в кокиль, преимущественно с исходным материалом для изготовления полуфабрикатов, при вышеуказанных способах литья отливка уже имеет по существу форму желательной конструкционной детали. Способами резания могут быть проведены одна или многие стадии дополнительной обработки, в которых незначительно изменяется форма конструкционной детали. Примерами этого являются удаление литника или дополнительная обработка поверхности конструкционной детали. Однако не предусматриваются последующие стадии обработки формованием, посредством которых материал конструкционной детали переводится в другое состояние. Поэтому готовая конструкционная деталь остается в литом состоянии. Соответствующие изобретению медные сплавы в литом состоянии вследствие упрочнения твердого раствора имеют более высокую прочность, чем чистая медь. Электрическая проводимость сравнительно с чистой медью снижается относительно мало. Кроме того, соответствующие изобретению сплавы проявляют хорошую пригодность для литья: они показывают лишь незначительную тенденцию к газопоглощению, и отличаются хорошей способностью заполнять литейную форму. Надлежащим выбором легирующих элементов и состава сплава может быть получен приспособленный к данному варианту применения сплав. В частности, содержание Ag может быть ограничено до величины 0,15 мас.%. Затраты на металлы для соответствующих изобретению сплавов по сравнению с чистой медью повышаются максимально на 15%. Для изготовленных способом первичного формообразования конструкционных деталей требуются меньшие издержки, нежели для конструкционных деталей, которые выполнены из полуфабрикатов. Таким образом, совокупные расходы на соответствующие изобретению конструкционные детали могут оказаться более благоприятными, чем общие затраты на другие конструктивные элементы. Соответствующий изобретению сплав необязательно может содержать от 0,01 до 0,2 мас.% одного или многих элементов из группы, которая состоит из Mg, Ti, Zr, B, P, As, Sb. Эти элементы обусловливают измельчение зерен литой структуры и повышают тем самым прочность литейного материала. Кроме того, в результате раскисления расплава они могут снижать газопоглощение.
Дополнительный аспект изобретения относится к короткозамкнутому ротору с многочисленными проводящими стержнями и двумя замыкающими кольцами, которые отлиты из медного сплава в виде единой цельной детали. Согласно изобретению, медный сплав имеет следующий состав в мас.%: в каждом случае от 0,05 до 0,5 по меньшей мере трех элементов из группы, которая состоит из Ag, Ni, Zn, Sn и Al, с остальным количеством из Cu, а также неизбежных примесей, необязательно от 0,01 до 0,2 одного или многих элементов из группы, которая состоит из Mg, Ti, Zr, B, P, As, Sb.
При этом изобретение исходит из той предпосылки, что проводящие стержни и замыкающие кольца отливаются в виде единой цельной детали. Пригодными для этого способами литья могут быть литье под давлением, точное литье, литье по выжигаемым моделям, и другие способы. Благодаря своей высокой электрической проводимости медные сплавы весьма пригодны для изготовления короткозамкнутых роторов. Поскольку вследствие высокого числа оборотов асинхронных машин большие нагрузки воздействуют в особенности на проводящие стержни короткозамкнутого ротора, применяемые медные сплавы должны иметь высокую прочность уже в литом состоянии. Поэтому особенно пригодными являются медные сплавы, которые имеют следующий состав в мас.%: в каждом случае от 0,05 до 0,5 по меньшей мере трех элементов из группы, которая состоит из Ag, Ni, Zn, Sn и Al, с остальным количеством из Cu, а также неизбежных примесей. Соответствующие изобретению медные сплавы в литом состоянии вследствие упрочнения твердого раствора имеют более высокую прочность, чем чистая медь. Электрическая проводимость сравнительно с чистой медью снижается относительно мало. Кроме того, соответствующие изобретению сплавы проявляют хорошую пригодность для литья: они показывают лишь незначительную тенденцию к газопоглощению, и отличаются хорошей способностью заполнять литейную форму. Соответствующий изобретению сплав необязательно может содержать от 0,01 до 0,2 мас.% одного или многих элементов из группы, которая состоит из Mg, Ti, Zr, B, P, As, Sb. Эти элементы обусловливают измельчение зерен литой структуры и тем самым повышают прочность литейного материала. Надлежащим выбором легирующих элементов и состава сплава может быть получен приспособленный к данному варианту применения сплав. В частности, благоприятными оказались следующие сплавы:
медный сплав со следующим составом, мас.%:
Ag: от 0,06 до 0,15
Ni: от 0,06 до 0,15
Zn: от 0,06 до 0,15
с остальным количеством из Cu, а также неизбежных примесей;
альтернативно: медный сплав со следующим составом, мас.%:
Ag: от 0,06 до 0,15
Sn: от 0,06 до 0,15
Ni: от 0,06 до 0,15
с остальным количеством из Cu, а также неизбежных примесей;
альтернативно: медный сплав со следующим составом, мас.%:
Ag: от 0,06 до 0,15
Zn: от 0,06 до 0,15
Al: от 0,06 до 0,15
с остальным количеством из Cu, а также неизбежных примесей;
альтернативно: медный сплав со следующим составом, мас.%:
Sn: от 0,06 до 0,15
Zn: от 0,06 до 0,15
Al: от 0,06 до 0,15
с остальным количеством из Cu, а также неизбежных примесей.
К каждому из вышеуказанных сплавов необязательно могут быть добавлены от 0,01 до 0,2 мас.% одного или многих элементов из группы, которая состоит из Mg, Ti, Zr, B, P, As, Sb. Расходы на металлы для соответствующих изобретению сплавов по сравнению с чистой медью повышаются максимально на 15%.
Изобретение более подробно разъясняется с помощью нижеследующих примеров исполнения.
Таблица 1 показывает состав испытанных сплавов. Для каждого сплава приведены состав образца, измеренный предел Rm прочности при растяжении в литом состоянии, и относительная электрическая проводимость, выраженная значением IACS. Затраты на металлы, которые приведены как расчетные значения сообразно составу сплава, нормированы по стоимости металла для чистой меди (Образец № 1).
Таблица 1
Характеристика испытанных образцов
Сплав Cu Ag Sn Ni Zn Al Прочности при растяжении, Rm IACS Стоимость
Мас.% Мас.% Мас.% Мас.% Мас.% Мас.% Нормированная
1 Cu 100 0 0 0 0 0 161 99% 1
2 CuAg1 99,0 1,00 0 0 0 0 233 92% 2,27
3 CuAgNiZn 98,6 0,48 0 0,45 0,48 0 215 68% 1,61
4 CuAgNiZn 99,7 0,10 0 0,10 0,11 0 192 91% 1,13
5 CuAgSnNi 99,7 0,12 0,13 0,09 0 0 193 84% 1,15
6 CuAgZnAl 99,7 0,10 0 0 0,10 0,09 170 84% 1,13
7 CuSnZnAl 99,7 0 0,12 0 0,11 0,12 174 78% 1
Образец № 2 представляет собой сравнительный сплав с 99% меди и 1% серебра. Этот сплав в отношении прочности и проводимости имеет привлекательные свойства, однако вследствие высокой стоимости металлов он может быть использован в совершенно специальных вариантах применения.
Образец № 3 представляет собой медный сплав с приблизительно 0,5% серебра, 0,5% никеля и 0,5% цинка. С этим сплавом достигается прочность, которая примерно на 35% превосходит прочность чистой меди. Электрическая проводимость составляет 68% IACS.
Образец № 4 представляет собой медный сплав с приблизительно 0,1% серебра, 0,1% никеля и 0,1% цинка. С этим сплавом достигается прочность, которая примерно на 20% превосходит прочность чистой меди. Электрическая проводимость составляет 91% IACS. Таким образом, относительное повышение прочности является явно более высоким, чем относительное снижение электрической проводимости. Эта неожиданная комбинация свойств сплава не может быть прогнозирована по индивидуальным вкладам отдельных легирующих элементов. Относительное возрастание стоимости металлов является меньшим, нежели относительное повышение прочности, и тем самым может быть компенсировано, например, сокращением поперечного сечения проводящих стержней. К тому же этот сплав обеспечивает привлекательное сочетание свойств для применения в литых короткозамкнутых роторах асинхронных машин.
Образец № 5 представляет собой медный сплав приблизительно с 0,1% серебра, 0,13% олова и 0,1% никеля. С этим сплавом достигается прочность, которая примерно на 20% превосходит прочность чистой меди. Электрическая проводимость составляет 84% IACS. Таким образом, относительное повышение прочности является более высоким, чем относительное снижение электрической проводимости. Эта неожиданная комбинация свойств сплава не может быть прогнозирована по индивидуальным вкладам отдельных легирующих элементов. Относительное возрастание стоимости металлов является меньшим, нежели относительное повышение прочности.
Образец № 6 представляет собой медный сплав приблизительно с 0,1% серебра, 0,1% цинка и 0,1% алюминия. С этим сплавом достигается прочность, которая примерно на 6% превосходит прочность чистой меди. Электрическая проводимость составляет 84% IACS. Вследствие применения элементов Zn и Al этот сплав представляет собой экономически выгодную альтернативу.
Образец № 7 представляет собой медный сплав приблизительно с 0,1% олова, 0,1% цинка и 0,1% алюминия. С этим сплавом достигается прочность, которая примерно на 8% превосходит прочность чистой меди. Электрическая проводимость составляет 78% IACS. Поскольку этот сплав не содержит серебро, он представляет собой особенно экономически выгодную альтернативу.

Claims (65)

1. Литейный медный сплав, имеющий следующий состав, мас.%:
Ag: от 0,05 до 0,5,
в каждом случае от 0,05 до 0,5 по меньшей мере двух элементов из группы, которая состоит из Ni, Zn, Sn и Al,
Cu и неизбежные примеси - остальное,
необязательно от 0,01 до 0,2 одного или нескольких элементов из группы, которая состоит из Mg, Ti, Zr, B, P, As, Sb.
2. Литейный медный сплав по п. 1, который имеет следующий состав, мас.%:
Ag: от 0,05 до 0,5,
в каждом случае от 0,05 до 0,5 двух элементов из группы, которая состоит из Ni, Zn, Sn и Al,
Cu и неизбежные примеси - остальное,
необязательно от 0,01 до 0,2 одного или нескольких элементов из группы, которая состоит из Mg, Ti, Zr, B, P, As, Sb.
3. Литейный медный сплав по п. 2, который имеет следующий состав, мас.%:
Ag: от 0,06 до 0,3,
в каждом случае от 0,06 до 0,3 двух элементов из группы, которая состоит из Ni, Zn, Sn и Al,
Cu и неизбежные примеси - остальное,
необязательно от 0,01 до 0,2 одного или нескольких элементов из группы, которая состоит из Mg, Ti, Zr, B, P, As, Sb.
4. Литейный медный сплав по п. 3, который имеет следующий состав, мас.%:
Ag: от 0,06 до 0,15,
в каждом случае от 0,06 до 0,15 двух элементов из группы, которая состоит из Ni, Zn, Sn и Al,
Cu и неизбежные примеси - остальное,
необязательно от 0,01 до 0,2 одного или нескольких элементов из группы, которая состоит из Mg, Ti, Zr, B, P, As, Sb.
5. Литейный медный сплав по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что соотношение массовых долей двух легирующих элементов из группы, состоящей из Ag, Ni, Zn, Sn и Al, составляет максимально 1,5.
6. Литейный медный сплав по п. 2, который имеет следующий состав, мас.%:
Ag: от 0,06 до 0,5
Ni: от 0,06 до 0,5
Zn: от 0,06 до 0,5
Cu и неизбежные примеси - остальное,
необязательно от 0,01 до 0,2 одного или многих элементов из группы, которая состоит из Mg, Ti, Zr, B, P, As, Sb.
7. Литейный медный сплав по п. 5, который имеет следующий состав, мас.%:
Ag: от 0,06 до 0,5
Ni: от 0,06 до 0,5
Zn: от 0,06 до 0,5
Cu и неизбежные примеси - остальное,
необязательно от 0,01 до 0,2 одного или многих элементов из группы, которая состоит из Mg, Ti, Zr, B, P, As, Sb.
8. Литейный медный сплав по п. 6 или 7, который имеет следующий состав, мас.%:
Ag: от 0,06 до 0,15
Ni: от 0,06 до 0,15
Zn: от 0,06 до 0,15
Cu и неизбежные примеси - остальное,
необязательно от 0,01 до 0,2 одного или нескольких элементов из группы, которая состоит из Mg, Ti, Zr, B, P, As, Sb.
9. Литейный медный сплав по п. 4, который имеет следующий состав, мас.%:
Ag: от 0,06 до 0,15
Sn: от 0,06 до 0,15
Ni: от 0,06 до 0,15
Cu и неизбежные примеси - остальное,
необязательно от 0,01 до 0,2 одного или многих элементов из группы, которая состоит из Mg, Ti, Zr, B, P, As, Sb.
10. Литейный медный сплав по п. 4, который имеет следующий состав, мас.%:
Ag: от 0,06 до 0,15
Zn: от 0,06 до 0,15
Al: от 0,06 до 0,15
Cu и неизбежные примеси - остальное,
необязательно от 0,01 до 0,2 одного или нескольких элементов из группы, которая состоит из Mg, Ti, Zr, B, P, As, Sb.
11. Литейный медный сплав по п. 5, который имеет следующий состав, мас.%:
Ag: от 0,06 до 0,15
Sn: от 0,06 до 0,15
Ni: от 0,06 до 0,15
Cu и неизбежные примеси - остальное,
необязательно от 0,01 до 0,2 одного или многих элементов из группы, которая состоит из Mg, Ti, Zr, B, P, As, Sb.
12. Литейный медный сплав по п. 5, который имеет следующий состав, мас.%:
Ag: от 0,06 до 0,15
Zn: от 0,06 до 0,15
Al: от 0,06 до 0,15
Cu и неизбежные примеси - остальное,
необязательно от 0,01 до 0,2 одного или нескольких элементов из группы, которая состоит из Mg, Ti, Zr, B, P, As, Sb.
13. Литая токопроводящая конструкционная деталь, выполненная из литейного медного сплава, отличающаяся тем, что она получена литьем литейного медного сплава по любому из пп. 1-12.
14. Короткозамкнутый ротор, полученный литьем из литейного медного сплава, отличающийся тем, что короткозамкнутый ротор выполнен в виде цельной детали, состоящей из проводящих стержней и двух замыкающих колец, при этом проводящие стержни и замыкающие кольца отлиты из литейного медного сплава по любому из пп. 1-12.
RU2015150333A 2013-04-26 2014-04-10 Медный литейный сплав для асинхронных машин RU2661691C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102013007274.3 2013-04-26
DE102013007274.3A DE102013007274B4 (de) 2013-04-26 2013-04-26 Konstruktionsteil aus einer Kupfergusslegierung
PCT/EP2014/000957 WO2014173498A1 (de) 2013-04-26 2014-04-10 Kupfergusslegierung für asynchronmaschinen

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2015150333A RU2015150333A (ru) 2017-06-02
RU2661691C2 true RU2661691C2 (ru) 2018-07-19

Family

ID=50513879

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015150333A RU2661691C2 (ru) 2013-04-26 2014-04-10 Медный литейный сплав для асинхронных машин

Country Status (9)

Country Link
US (1) US9973068B2 (ru)
EP (1) EP2989224B1 (ru)
JP (1) JP6254679B2 (ru)
KR (1) KR102195080B1 (ru)
CN (1) CN105164292A (ru)
DE (1) DE102013007274B4 (ru)
ES (1) ES2820568T3 (ru)
RU (1) RU2661691C2 (ru)
WO (1) WO2014173498A1 (ru)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106521232B (zh) * 2016-11-22 2018-05-18 陕西斯瑞新材料股份有限公司 一种高强、中导新型铜合金Cu-Zn-Cr-RE导条及制备方法
CN107511469A (zh) * 2017-10-13 2017-12-26 安阳恒安电机有限公司 一种电机转子鼠笼低压铸铜设备、铸铜及其铸铜方法
RU2709909C1 (ru) * 2018-11-26 2019-12-23 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" (НИУ "БелГУ") Низколегированный медный сплав
KR20230030578A (ko) * 2020-06-30 2023-03-06 미쓰비시 마테리알 가부시키가이샤 구리 합금, 구리 합금 소성 가공재, 전자·전기 기기용 부품, 단자, 버스 바, 리드 프레임, 방열 기판
CN113234955A (zh) * 2021-04-30 2021-08-10 浙江利丰电器股份有限公司 用于换向器铜片制作的银铜合金材料

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0452240A (ja) * 1990-06-20 1992-02-20 Honda Motor Co Ltd 摺動部材の組合せ
RU2395151C1 (ru) * 2009-04-22 2010-07-20 Андрей Витальевич Шишов Ротор асинхронного двигателя
JP2011027280A (ja) * 2009-07-22 2011-02-10 Daikin Industries Ltd 給湯用伝熱管
CN102394118A (zh) * 2011-09-13 2012-03-28 无锡市嘉邦电力管道厂 铜合金电缆

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE503187C (de) 1925-07-02 1930-07-22 Heinrich Frei Laeufer fuer Ein- oder Mehrphasen-Wechselstrommotoren mit ausgepraegten Polen und n Laeuferblechkoerpern
US2304067A (en) 1940-07-29 1942-12-08 Fairbanks Morse & Co Production of rotors for electric machines
GB949570A (en) * 1960-08-03 1964-02-12 Licentia Gmbh Improvements in and relating to dynamo-electric machines
JPS52120222A (en) * 1976-04-01 1977-10-08 Sumitomo Electric Ind Ltd Copper alloy for heating element
JPS5610059A (en) 1979-07-04 1981-02-02 Yaskawa Electric Mfg Co Ltd Cage type rotor
JPS586950A (ja) 1981-07-07 1983-01-14 Furukawa Electric Co Ltd:The 回転子用導電材料
DE3324687A1 (de) 1983-06-14 1984-12-20 BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie., Baden, Aargau Asynchronmaschine mit doppelkaefigankerwicklung
JPS61147830A (ja) * 1984-12-18 1986-07-05 Furukawa Electric Co Ltd:The 自動車熱交換器のフイン用銅合金
JPS6250425A (ja) * 1985-08-29 1987-03-05 Furukawa Electric Co Ltd:The 電子機器用銅合金
DE69133422T2 (de) * 1990-05-31 2006-02-02 Kabushiki Kaisha Toshiba, Kawasaki Leiterrahmen und diesen verwendende halbleiter verpackung
JP2692507B2 (ja) 1992-09-03 1997-12-17 日立工機株式会社 かご形回転子の製造装置
JP3362479B2 (ja) 1993-11-05 2003-01-07 株式会社日立製作所 回転電機の回転子
JPH1129379A (ja) * 1997-02-14 1999-02-02 Ngk Insulators Ltd 半導体ヒートシンク用複合材料及びその製造方法
DE10014643C2 (de) 2000-03-24 2003-01-30 Siemens Ag Verfahren zur Herstellung eines Läuferkäfigs für einen Asynchronmotor
US20050134137A1 (en) * 2003-12-17 2005-06-23 Sweo Edwin A. Method for manufacturing squirrel cage rotor
DE202004020873U1 (de) * 2004-03-31 2006-03-30 Ziehl-Abegg Ag Elektrische Maschine
JP4660735B2 (ja) * 2004-07-01 2011-03-30 Dowaメタルテック株式会社 銅基合金板材の製造方法
JP4680765B2 (ja) * 2005-12-22 2011-05-11 株式会社神戸製鋼所 耐応力緩和特性に優れた銅合金
JP2009179864A (ja) * 2008-01-31 2009-08-13 Kobe Steel Ltd 耐応力緩和特性に優れた銅合金板
DE102009018951A1 (de) * 2009-04-25 2010-11-04 Ksb Aktiengesellschaft Kurzschlussläufer mit gegossenen Kurzschlussstäben
WO2012026610A1 (ja) 2010-08-27 2012-03-01 古河電気工業株式会社 銅合金板材およびその製造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0452240A (ja) * 1990-06-20 1992-02-20 Honda Motor Co Ltd 摺動部材の組合せ
RU2395151C1 (ru) * 2009-04-22 2010-07-20 Андрей Витальевич Шишов Ротор асинхронного двигателя
JP2011027280A (ja) * 2009-07-22 2011-02-10 Daikin Industries Ltd 給湯用伝熱管
CN102394118A (zh) * 2011-09-13 2012-03-28 无锡市嘉邦电力管道厂 铜合金电缆

Also Published As

Publication number Publication date
US9973068B2 (en) 2018-05-15
JP2016518525A (ja) 2016-06-23
ES2820568T3 (es) 2021-04-21
EP2989224B1 (de) 2020-07-22
EP2989224A1 (de) 2016-03-02
KR102195080B1 (ko) 2020-12-28
US20160056698A1 (en) 2016-02-25
WO2014173498A1 (de) 2014-10-30
DE102013007274B4 (de) 2020-01-16
CN105164292A (zh) 2015-12-16
RU2015150333A (ru) 2017-06-02
DE102013007274A1 (de) 2014-10-30
JP6254679B2 (ja) 2017-12-27
KR20160002690A (ko) 2016-01-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2661691C2 (ru) Медный литейный сплав для асинхронных машин
JP5858056B2 (ja) 鋳造性に優れた無鉛快削性黄銅
CA2416574C (en) Silver containing copper alloy
JP2018048398A (ja) 耐食性に優れた黄銅
CN105525134B (zh) 一种高强度合金及其制备方法
JP2002180165A (ja) プレス打ち抜き性に優れた銅基合金およびその製造方法
CN103572091B (zh) 铜合金材料、其制备方法以及由其制备的铜导线
JP5591661B2 (ja) 耐脱亜鉛腐食性に優れた金型鋳造用銅基合金
JP2009203545A (ja) ダイカスト用Zn合金およびダイカスト用Zn合金を用いたダイカスト部材の製造方法
JP2007126739A (ja) 電子材料用銅合金
JPH059628A (ja) 銅−ニツケル基合金
JP2009068114A (ja) プレス打ち抜き性に優れた銅基合金およびその製造方法
US11168382B2 (en) Sliding contact material and method for producing same
KR950014423B1 (ko) 구리를 기재로 한 전자부품 구조용의 금속합금
JPH07113143B2 (ja) 高強度銅合金の製造方法
JP5688744B2 (ja) 高強度高靱性銅合金鍛造材
JP5522692B2 (ja) 高強度銅合金鍛造材
US1645099A (en) Resistance alloy
JP2020125528A (ja) アルミニウム合金鋳造材
JPH0488144A (ja) 耐摩耗性及び導電性に優れたアルミニウム合金
CN107805734A (zh) 一种电子材料用铜合金及其制备方法
JPH0327617B2 (ru)
JPS59123732A (ja) 導電用耐熱アルミニウム合金とその製造方法
JPH0813061A (ja) 硬質Au合金箔材
JPS63143232A (ja) リ−ドフレ−ム用銅合金