高速列车用铜合金接触线用材料及其加工工艺
高速列车用铜合金接触线用材料及其加工工艺
①
吴朋越3,谢水生,黄国杰
(北京有色金属研究总院有色金属材料制备加工国家重点实验室,北京100088)
摘要:在研究和分析国内外高速列车用铜合金接触线的基础上,结合目前铜合金接触线的生产现状,对我国铜合金接触线材料和加工工艺进行了分析。随着电气化铁路运行向高速化发展,开发新型的Cu 2Cr 2Z r 系、Cu 2M g 系铜合金接触线是必要且可行的。目前我国铜合金接触导线制造技术比较落后,在铜熔体洁净化处理和连铸成形两个关键工序上,缺乏有效手段,大大影响了产品的最终性能。综合考虑产品的最终性能和大规模连续化生产的要求,在加工工艺方面,连铸连轧法和连续挤压法是未来开发的重点。
关键词:高速列车接触线;震波速度;Cu 2Cr 2Z r ;Cu 2Mg ;连铸连轧;连续挤压;高强高导铜合金
中图分类号:TG 146.1+1;TG 29;TG 113.2 文献标识码:A 文章编号:0258-7076(2006)02-0203-06
高速列车具有安全性好、正点率高、快速等优点。能有效地改善交通环境,带动国民经济的发展。20世纪60年代以来,随着铁路电气化的高速发展,铁路运输一再提速(一般运行速度在120～160km ?h -1为中速,160～200km ?h -1为准高速,200～400km ?h -1为高速),对于电气化铁路用接触
线性能要求越来越高,因为在电气化铁路运行过程中,接触导线不仅要承受较大的悬挂张力,同时还经受着通过电流时引起的热作用。因此,材料要求具有良好导电性能的同时还应具有高的抗拉强度,而且在电流负荷增大、温度升高时仍然要保持较高的强度[1]
。
我国铁路广深线、京郑线等都大量或全部使用了法国或德国产品,花费了大量外汇[2]。因此,对国产铜及铜合金接触线的研制开发即成为我国企业和科研单位的重要课题之一。铁道科学研究院机车车辆研究所与上海康成铜材有限公司、上海电缆厂的科技人员长期从事铜合金接触线的配方和制造工艺的研究。多项研究成果已在铁路上推广应用,并取得了良好的技术经济效益。
1 高速列车用接触线的材料性能要
求和主要技术指标
接触线是接触网中重要的组成部分之一。接
触线一般制成两侧带沟槽的圆柱状如图1所示,表1为接触线的规格及尺寸。其沟槽为便于安装线
夹,要求悬吊固定接触线而又不影响受电弓滑板的滑行取流。常规的接触线是采用拉拔工艺生产。铜的电阻率低、导电性高、抗腐蚀性能好,是理想的接触线材料。
接触线既要提供高速列车所需的动力、照明和空调等用电,又要承受较大的轴向拉力,同时接触线可能工作在极冷、极热、腐蚀性强等环境中,总的来说,电力传输线必须具有以下性能[3～7]:能够满足高速列车速度和电流的要求(3000V 直流或者25kV50～60H z 交流电流),具有足够的抗拉
图1 接触线
(a )接触线截面图;(b )接触线外形图
((a )图的具体参数请见表1)
Fig.1 C ontact wires
第30卷 第2期V ol.30№.2 稀 有 金 属CHI NESE JOURNA L OF RARE MET A LS
2006年4月
Apr.2006
①收稿日期:2004-12-01;修订日期:2006-03-10
基金项目:国家高技术研究发展计划(2004AA33G 060)资助项目
作者简介:吴朋越(1978-),男,山东潍坊人,在读博士;研究方向:铜合金及加工3通讯联系人(E 2mail :w pylover @https://www.wendangku.net/doc/a72920180.html, )
强度来承受振动,高导电率,耐磨性好,耐热性好,抗软化温度高,软化处理(300℃保温2h )后其常温抗拉强度不小于初始态的90%,抗大气腐蚀性能好(这在温暖潮湿的沿海及工业区尤为重要),线膨胀系数小(以提高接触网的稳定性)[8]。表2为各国不同高架网系统采用的性能参数。
2 铜合金接触线的研究现状
2.1 铜合金接触线的基本情况
铜材导电性好,但强度不足。长期以来,在铜接触导线研究方面,一直存在高强度和高导电率之间的矛盾。一般来说,要保持铜的高导电率,则强度往往不足;而要提高强度,则需加入合金成
分,那样又会很大程度上降低铜材的导电率[9]。在Cu 中加入一些高熔点、高强度的金属和铜形成固
溶体,导致铜原子点阵畸变,使电子运动阻力增加,因而电阻增大,加入量越多,晶格畸变程度越大,因而电阻率上升,导电率下降。人们在解决高强度和高导电率这对矛盾时,大都是在尽可能少的降低铜导线导电率的前提下,采用固溶强化、变形强化或沉淀强化来提高铜材的强度。
国内外对于高速轨道用关键材料都进行了长期的基础研究和应用研究[10～14]。高速轨道用接触导线一般添加一些高熔点、高硬度、低固溶度的金属,如Cr ,Nb ,Ag 等,借助合金质点的纤维状排列,在不影响导电率的前提下来增加铜线材的强
表1 接触线的规格及尺寸
T able 1 Stand ards and dimensions of contact wires 标称截面积/
mm 2计算截面积/
mm 2尺寸及偏差
A /mm
B /mm
C /mm
D /mm
±1%
±2%
±2%
+4%,-2%E /
mm
K /
mm
R /
mm G /(°)H /(°)±1%
858610.8010.769.407.24 6.80 4.600.40275111011112.3412.349.737.24 6.80 4.470.40275112012112.9012.909.767.24 6.80 4.350.402751150
151
14.40
14.40
9.71
7.24
6.80
4.00
0.40
27
51
表2 不同高架网系统采用的性能参数
T able 2 Property p arameters of different elevated netw ork systems 参数
日本法国
TG V 东南
TG V 大西洋
德国
意大利悬挂类型
繁密复合型
缝合和简单型简单型
缝合和简单型双缝合和简单型
标准跨度
5063(缝合线15)
6365(缝合线18)
60(缝合线14)
标准的线高度/m 5.0 4.95 4.95 5.3 4.85系统高度/mm 150014001400
1800
1400
线的牌号 悬挂线S t 180mm
2
(1.450kg ?m -1)Bz 65mm
2
(0.59kg ?m -1)Bz 65mm 2
(0.59kg ?m -1)Bz1170mm
2
(0.63kg ?m -1)CdCu 153.7mm 2(1.42kg ?m -1) 辅助悬挂线
Cu 150mm 2(1.375kg ?m -1)
Bz 35mm 2-Bz1135mm 2(0.31kg ?m -1)- 接触线
Cu 170mm 2(1.511kg ?m -1)CdCu 120mm 2Cu 150mm 2(1.33kg ?m -1)CuAg Ri 120mm 2(1.08kg ?m -1)CuAg 151.7mm 2(1.35kg ?m -1)接触线总密度 4.34 1.65 1.92 1.71 2.77×2悬挂线的张力 悬挂线/N 2450014000
1400015000
18400
辅助悬挂线/N 147004000(缝合线)-2800(缝合线)2900(缝合线) 接触线/N 14700
14000200001500014700 总张力/N (53900)(28000)(34000)(30000)(33100×2)接触线的震波速度/(km ?h -1)355
414
441
424
376
β(火车速度/震波速度)0.68(=240/355)0.76(=270/355)
0.65(=270/414)0.68(=300/441)0.59(=250/424)0.66(=250/376)预松弛
没有
1/1000
1/1000
1/1000
1/1000
402 稀 有 金 属 30卷
度和耐磨性。另外日本还采用大变形强化技术,进行Cr ,Nb 系铜基复合材料强化的研究工作。国内上海大学和西北工业大学提出采用定向凝固工艺来提高铜合金强度。定向凝固技术使Cr 在铜线中成纤维状排列,提高强度,同时解决高导电率和高强度的矛盾,这项工艺目前还处于基础研究阶段。
我国在高速列车建设方面起步较晚,电力机车接触导线制造技术相对落后,在铜熔体洁净化处理和连铸成形两个关键工序上,缺乏有效手段,大大影响了最终产品性能。目前,采用的生产接触导线的工艺主要是采用上引连铸加拉拔工艺[15]。由于国产上引设备多为连体炉(即熔化炉与保温炉
为一体),加料后立刻引出,没有沉静过程,造成炉料温差大、杂质不易排除、脱氧不彻底、吸气严重等问题。
2.2 铜合金接触线材料方面的研究
铜合金接触导线的主要优点是:高温强度高,耐磨性好,并且有良好的导电性能。基于以上优
点,国内外对铜合金接触线材料进行了大量研究[16～19]。表3为国内外已经产业化或试制的铜合金接触线的主要技术性能指标[4,8,20～23]。2.2.1 银铜合金类接触线 云南铜业在SCR1300
连铸连轧生产线上能生产出质量优良的Cu 2Ag 接触线,经冷拉或冷轧成形为加工组织致密的高强度、耐磨接触铜合金导线,完全克服了传统技术(上引法)生产的铸态组织的缺点,可满足机车200km ?h -1以上的运行速度。其性能已和德国产银铜接触线相当,但在接触线的平直度上尚需稍作改进提高,以降低受电弓和接触线的离线率[7]。
2.2.2 锡铜合金接触线 我国已列入行业标准
的锡铜接触线,抗拉强度接近银铜接触线,但导电率稍低(70%I ACS ),根据工程中接触网设计的具体要求,可用于时速在200km ?h -1以下的接触网中。现在法国在时速为300～350km ?h -1的接触网中研制和试用的锡铜120接触线,其抗拉强度和导电率分别为360.8MPa 和70%I ACS [3]。
表3 国内外铜合金接触线的主要技术性能指标
T able 3 Prim ary properties of contact wires produced in domestics and abroad 材料合金成分
最小抗拉强度/MPa
最小导电率/
%IACS 备注
铜银接触线
Cu 20.1%Ag 3539615CTHA120(T B/T 282121997)Cu 20.1%Ag 3679615Ris120(DIN43141)Cu 20.12Ag 3699710J IS3651223F Cu 20.1%Ag
4109710-铜银锡接触线Ag 2Sn 2Cu 3689010CTH B12120(T B/T 282121997)
Ag 2Sn 2Cu0.043768515CTH B22120(T B/T 282121997)
Ag 20.07Sn 2Cu
4099010中国专利,N o.93117113铜镉接触线1072CuCd 43984101072CuCd (BS23)
Cu 2Cd 4578010Alloy80(AST M B9)Cu 21.0%Cd 4009010C16200(Cu 21.0%Cd )Cu 2Cd 4409010NFC342800C32Cd (Cu 2Cd )4319218NFC342110Cu 20.7Cd 4138612DIN43141Cu 21.0Cd 4348012DIN43141
CuO1.0%Cd
4258216Rik100(DIN17666)铜镁接触线Cu 2M g 4906810Rim120(DIN/E N50149)
Cu 20.4M g 4557210半硬点385℃Cu 20.6M g
5006810半硬点385℃铜铬锆接触线Cu 20.6Cr 20.12Z r 20.03M g 5868510时效强化
Cu 20.31Cr 20.07Z r 20.02S i 5557810110mm 2接触导线
Cu 20.31Cr 20.07Z r 20.02S i 6098017Φ4mm 圆截面Cu 2Cr 2Z r 导线Cu 20.4Cr 20.14Z r 20.06S i 5678011PHC 析出强化铜合金
Cu 2Cr 2Z r 2Ce 6427810～Cu 2Cr 2Z r
6208210～铜银锆接触线Cu 20.1Ag 2Z r
580
8210
～
5
022期 吴朋越等 高速列车用铜合金接触线用材料及其加工工艺
2.2.3 高强高导铜合金接触线 随着电气化铁
路运行向高速发展,必然要求加大接触线的悬挂张力,提高载流能力、接触网的稳定性,改善机车受流质量,在要求接触线材料具有良好导电性的同时,还应具有高的抗拉强度。目前,高速电气化铁路对铜合金接触导线的技术要求是:抗拉强度σb ≥
550MPa ;导电率ρ≥75%I ACS 。(1)铜铬锆合金接触线:日本开发的PHC110接
触线,抗拉强度和导电率分别达55515MPa 和7818%I ACS 。这是一种热处理型的铜合金,由此种合
金做的部件在国内合金厂中早有生产和应用,但在我国电线电缆厂中要实现连续大长度无接头的连续生产的热加工工艺尚需摸索。规模生产,尚需增加大型的热处理设备,开发连续生产的加工工艺[3]。
(2)镉铜合金接触线:镉铜虽然有比较高的抗
拉强度和导电率,但镉有毒难于实现大规模生产。
(3)镁铜合金接触线:德国在揩发时速达330km ?h -1的Re330型接触网中研制的镁铜120接触
线已进入试运行阶段,并取得了预期的效果。目前的抗拉强度和导电率可分别达到503MPa 和70%I 2ACS 。要进一步提高强度,保持或提高导电率,还
需添加第二甚至第三元素。另外,镁在制作镁铜合金的大规模生产中是难于连续稳定控制的元素,这些都需研究[8]。
2.3 接触线加工工艺方面的研究
目前接触线的生产工艺主要有铜锭轧制法、
上引法、连铸连轧法和连续挤压等,其工艺流程图如图2所示。
铜锭轧制法设备密闭性差,经热轧后,成为表面氧化严重的黑铜杆,需经酸洗,并要焊接接长,故不能制造无焊接接头的长度大于1500m (重1500kg )的接触线[24]。采用这种工艺生产的接触线的缺
陷,随着使用年限的延长逐渐暴露出来,造成断线事故屡屡发生,无法满足高速电气化铁路的运行要求。
上引连铸法生产接触线一般都是由Φ30mm 的上引杆冷轧成Φ16.4mm ,再拉拔成截面积为120mm 2的最终产品。这种方法的优点是熔炼和连
续铸造过程不经过流槽
、中间包和浇包,都是在隔绝空气的条件下进行,生产的铸杆品质纯净、夹杂物极少、含氧量极低,特别适合于各种铜合金的熔炼;炉容小,拆炉、洗炉成本低,变换生产铜合金品种灵活[15,25]。国内大部分工厂一直采用上引连铸法制造铜接触线和银铜合金接触线。这种方法存在的主要问题是:30mm 的上引杆在常温下轧制和拉拔时,不能改善内部组织,拉拔后产品断面组织为晶粒粗大、未完全破碎的铸造组织。由于这种组织造成的残余应力,使接触线架设后沿其长度方向有许多不规则的微小波浪弯,高速电力机车通过时会产生连续细碎的离线火花,降低了机车的取流质量,同时也降低了接触线自身的寿命[15]。
图2 生产铜合金接触线各种方法的工艺流程
Fig.2 Processes used for produce contact wires by different methods
602 稀 有 金 属 30卷
采用连铸连轧生产铜合金接触线,获得的材料内部组织为细小、均匀的晶粒。同时产品还具有强度高、软化温度高、平直度好、耐磨性和抗蠕变能力高等特点,完全克服了传统技术生产的铸态组织的缺点[7]。但是连铸连轧工艺是为满足年产量在3万t以上产量的纯铜杆生产要求而设计的,生产设备的日产量至少在100t,不能保证需求量很少的电车线随时供货。而且更换合金需要频繁拆炉筑炉,设备能力利用率低,生产制造成本高。目前,日本、德国、法国、瑞典等大多数发达国家均采用“连铸连轧”法来生产高速电气化铁路用Cu2 Ag合金电车线。
采用连续挤压工艺根据多年的理论研究和实际试验,如果将连续挤压技术应用到接触线生产工艺,通过对金属变形机理的研究,就能制造出晶粒细小的银铜合金接触线,提高其抗拉强度以增加拉断力,从而大大提高列车运行速度[15,26]。采用连续挤压工艺有如下优点:坯料无需加热。连续挤压是通过坯料与进料导板的摩擦生热来控制金属的形变温度,铜合金在变形时的温度可达500℃甚至更高,因此无需加热,能量消耗可降低30%以上[15,27,28];实现无间断的连续生产。变形金属受力状态好,组织致密。坯料在连续挤压过程中处于强烈的三向压应力状态,有利于提高金属的塑性,消除铸造缺陷,发生再结晶,改善金属组织结构,细化内部晶粒,从而提高了金属的机械性能和电性能;同一种直径的杆坯既可以生产更小截面的产品,也可以通过扩张模生产比杆坯截面还大的产品,从而满足不同线径产品的需要。连续挤压的缺点是生产时在接触线表面容易产生气泡。
综合考虑产品的最终性能和大规模连续化生产的要求,连铸连轧法和连续挤压法是主要的发展方向。
3 结 论
11目前我国铜合金接触线大部分依靠进口,为了满足电气化铁路运行向高速化发展,开发新型的Cu2Cr2Z r系、Cu2Mg系铜合金接触线是必要且可行的。
2.我国电力机车接触导线制造技术相对落后,在铜熔体洁净化处理和连铸成形两个关键工序上,缺乏有效手段,大大影响了最终产品性能。综合考虑产品的最终性能和大规模连续化生产的要求,连铸连轧法和连续挤压法是是未来铜合金接触线加工工艺主要的发展方向。
参考文献:
[1] 刘 辉,胡忠卫,樊 刚,等. 铜银合金接触线(CTHA)的
性能研究[J].云南冶金,2004,33(3):34.
[2] 张 强,宋卫星. 我国铜及铜合金接触线与承力索的研究
和创新[J].现代城市轨道交通,2004,2:18.
[3] 黄崇祺. 轮轨高速电气化铁路接触网用接触线的研究[J].
中国铁道科学,2001,22(1):1.
[4] 丁雨田,李来军,许广济,等. 接触线材料的现状及研究热
点[J].电线电缆,2004,2:3.
[5] 张 强. 高速用铜镁合金接触线的研究[J].铁道机车车
辆,1996,6:18.
[6] 王孟君,娄 燕,张 辉,等. 弥散强化铜电阻焊电极材料
的研制[J].矿冶工程,2000,20(2):54.
[7] 吴予才. 高速电气化铁路接触网导线[J].稀有金属,2004,
28(1):289.
[8] 雷静果,刘 平,井晓天,等. 高速铁路接触线用时效强化
铜合金的发展[J].金属热处理,2005,30(3):1.
[9] 陆德平,孙宝德,曾卫军,等. 铜基高强高导电材料的研究
进展[J].机械工程材料,2004,28(9):1.
[10] 中华人民共和国铁道部. 铜合金接触线.T B/T282121997.
[11] 张 强. 中、高速电气化铁路接触线的选择[J].铁道机车
车辆,1997,(4):21.
[12] 葛继平. 高强度高导电率材料研究概述[J].大连铁道学院
学报,2003,24(4):63.
[13] 付大军,赵越超,胡中潮. 锡对纯铜电车线性能的影响
[J].热加工工艺,2004,3:50.
[14] 张 强. 铜合金接触线的研究[J].铁道机车车辆,1995,
2:1.
[15] 牛玉英,宋宝韫,刘元文. 银铜合金接触线新工艺的研究
[J].中国铁道科学,2005,26(3):99.
[16] 李学俊. 影响银铜合金接触线性能的各种因素的探讨[J].
电线电缆,2002,(1):21.
[17] 杨卫贤. 银铜接触线的性能试验及比较[J].电线电缆,
1999,(2):32.
[18] Adachi K,T akeuchi T. Plastic deformation of Cu2Cr com posite cold
rolling[J].Journal of the Japan Institute of M etals,1997,61(5):
391.
[19] 小比田正. 高速列车对应架线材料设备的现状(日)[J].铁
道与电气技术,1997,8(4):32.
[20] HIROKI,NAG AS AW A. 将沉淀硬化铜合金应用于接触导线
[J].国外机车车辆工艺,1999,(3):11.
[21] 青木久纯. 析出强化铜合金(PHC)在接触导线上的应用
702
2期 吴朋越等 高速列车用铜合金接触线用材料及其加工工艺
[J ].国外机车车辆工艺,2000,(7):9.
[22] 黄家涛. 高性能Cu 2Cr (Z r 2M g )自生复合材料研究及其应用
[D].昆明:昆明理工大学,2001.
[23] 彭立明. 自生复合Cu 2Cr 合金综合性能的热稳定[J ].中国
有色金属学报,2002,12(2):309.
[23] 吴成三. 铜镁合金的高强接触线[J ].铁道工程学报,1996,
(4):99.
[24] 李景方,习荣堂. 铜线材连轧生产线研制[J ].有色设备,
1995,(2):24.
[25] 魏莉莉. 对上引连铸技术的分析与改进[J ].特种铸造及有
色合金,2000,(5):44.
[26] 黄崇祺. 中国电力牵引用接触线(电车线)的发展[J ].中国
铁道科学,2003,24(5):61.
[27] 谢建新,刘静安. 金属挤压理论与技术[M].北京:冶金工
业出版社,2001:1.
[28] 宋宝韫,樊志新,陈吉光,等. 铜、铝连续挤压技术特点及
工业应用[J ].稀有金属,2004,28(1):257.
Materials and Process Technics of Copper Contact Wires for H igh 2Speed Train
Wu Pengyue 3,X ie Shuisheng ,Huang G uojie (State K ey Laboratory for Fabrication and Process o f Non 2
ferrous Metals ,G eneral Research Institute for Nonferrous Metals ,Beijing 100088,China )
Abstract :Based on systematical research and analysis on domestic and foreign high speed train contact wire ,and combining current production status of the copper al 2loy contact wire ,the contact wire materials and process 2ing technics were analyzed.Along with high 2speed devel 2oping of the electric train ,the development of Cu 2Cr 2Z r and Cu 2Mg copper alloys is necessary and feasible.At present ,the manufacture technology of copper alloy con 2
tact wires is backward.It is short of effective means in purifying copper melt and continuous casting forming.This affects the final properties of product seriously.In order to meet the final properties of product and massive continuous production ,continuous casting and rolling and continuous extrusion forming are of im portant in the sight of technics.
K ey w ords :high 2speed train contact wire ;wave propagation velocity ;Cu 2Cr 2Z r ;Cu 2Mg ;continuous casting and rolling ;continuous extrusion
forming ;high 2strength and high 2conductivity copper alloy
802
稀 有 金 属 30卷
国家标准《铜及铜合金扁线》编制说明
《铜及铜合金扁线》国家标准 征求意见稿编制说明 1工作简况 1.1任务来源 随着我国国民经济的飞速发展和人民生活水平的日益提高，国内外在电力、电子电讯、仪表、眼镜、拉链、照相器具的知名企业，对铜及铜合金的扁线的需求，已由电力行业扩展到了其他领域，并逐年增加。世界各国为了适应现代工业的发展需要，均已编制和修改了铜及铜合金扁线的标准，其产品的牌号、性能、规格也有已较大的补充。而我国的铜及铜合金扁线的标准，仍延用GB/T 3114-94的标准，已不能满足众多的铜合金扁线生产企业、中间供应商和使用企业的要求。2008年全国有色金属标准化技术委员会在广泛征求意见的基础上，以国标委综合[2008]118号文件下达本标准的起草任务，并由宁波博威集团有限公司负责起草修订，完成年限为2009年。 1.2主要工作过程和工作内容 根据任务落实会会议精神，我公司于2008年1月组建了铜及铜合金扁线国家标准起草小组，主要由总工程师办公室、技术部等技术人员组成。主要进行如下工作：1）确立《铜及铜合金扁线》国家标准起草遵循的基本原则； 2）申报起草该标准的立项报告； 3）对生产、使用厂家进行调研、收集资料； 4）查阅相关标准； 5）确定产品主要技术内容； 6）确定建立仲裁分析方法； 7）根据测试数据确定技术指标取值范围； 8）编写征求意见稿草案。 2标准制定原则和确定标准主要内容的论据 2.1本标准在制定时主要遵循以下原则 （一）充分满足市场要求的原则； （二）划繁就简的原则； （三）经济合理的原则； （四）有利于创新发展并与国际接轨的原则。 2.2标准的主要内容 2.2.1关于范围 本标准的铜及铜合金扁线主要用于电力、电子电讯、仪表、眼镜、拉链、照相器具等行业。本标准中的产品牌号是基于GB/T 5231-2001和GB/T 21652-2008的基础而来的，标准中的一部分牌号是在客户需求的基础上，结合国外实际情况和我国铜及铜合金扁线的实际需要而增加的。
铜合金的分类及用途
铜合金的分类及用途 铜合金主要包括铍铜合金、银铜合金、镍铜合金、钨铜合金、磷铜合金。 、铍铜合金 铍铜合金是一种可锻和可铸合金，属时效析出强化的铜基合金，经淬火时效处理后具有高的强度、硬度、弹性极限，并且稳定性好，具有耐蚀、耐磨、耐疲劳、耐低温、无磁性、导电导热性好、冲击时不会产生火花等一系列优点。铍铜材基本上分为高强高弹性铍铜合金（含铍量为．％－．％）和高导电铜铍合金（含铍量为．％－．％）。 铍铜合金用途 铍铜合金常被用作高级精密的弹性元件，如插接件、换向开关、弹簧构件、电接触片、弹性波纹，还有耐磨零器材、模具及矿山和石油业用于冲击不产生火花的工具。现在铍铜材料已被广泛应用于航空航天、电器、大型电站、家电、通信、计算机、汽车、仪表、石油、矿山等行业，享有有色金属弹性王的美誉。 、银铜合金 银铜合金是通过将纯铜和纯银加入电熔炉进行熔炼，经铸造得到坯料，再加工成各种规格的成品。银铜合金的主要应用为电接触材料、焊接材料、银铜合金排及铜银合金接触线。 银铜合金种类 银铜合金：银和铜的二元合金，铜具有强化作用。 类型：有，，，和等合金。 用途：有良好的导电性、流动性和浸润性、较好的机械性能、硬度高，耐磨性和抗熔焊性。有偏析倾向。用真空中频炉熔炼，铸锭经均匀化退火后可冷加工成板材、片材和丝材。作空气断路器、电压控制器、电话继电器、接触器、起动器等器件的接点，导电环和定触片。真空钎料，整流子器，还可制造硬币、装饰品和餐具等。 、镍铜合金 镍铜合金通常被称为白铜。纯铜加镍能显著提高强度、耐蚀性、电阻和热电性，主要应用在海水淡化及海水热交换系统、汽车制造、船舶工业、硬币、电阻线、热电偶。工业用白铜根据性能特点和用途不同分为结构用白铜和电工用白铜两种，分别满足各种耐蚀和特殊的电、热性能。
锻造铸造铜及铜合金状态表示方法B
锻造和铸造铜及铜合金 状态表示方法 ASTMB601－01 16日1． 1.1 2. 3. 3.1 有关铜及铜合金的术语参见标准B 846。 4. 意义和用法 4.1 意义－－铜及铜合金产品状态采用字母和数字混合的表示方法。 4.2 用法－－字母和数字混合来表示产品的状态用于技术标准和数据发布中。 4.2.1 字母表示生产产品的一种加工过程。如“H”表示采用冷加工。
注1－这些字母经常与其它产品的状态表示方法相同。 5. 状态分类 5.1 退火态，O－通过退火方法生产的以满足机械性能要求的状态。 5.2 退火态，OS－通过退火方法生产的以满足标准或特殊晶粒度要求的状态。 5.3 加工态，M－通过铸件的初加工和热加工以及其它控制方法生产的产品的状态。 5.6.5 拐点热处理状态，TX－通过拐点硬化合金的拐点热处理而生产的状态。 5.6.6 冷加工和沉淀热处理状态，TH－用已经进行固溶热处理，冷加工和沉淀热处理的合金生产的状态。 5.6.7 冷加工和拐点热处理状态，TS－用已经进行固溶热处理，冷加工和拐点热处理的合金生产的状态。
5.6.8 加工硬化状态，TM－通过冷加工结合沉淀热处理或拐点热处理而供货的材料状态。 5.6.9 沉淀热处理或拐点热处理和冷加工状态，TL－通过对沉淀热处理或拐点热处理合金进行冷加工而生产的状态。 沉淀热处理或拐点热处理，冷加工，和消除热应力状态，TR－通过对沉淀热处理和拐点热处理消除热应力合金进行冷加工而生产的状态。 6. 6.1.1 退火以满足机械性能，O：
6.2 冷加工状态，H： 6.2.1 冷加工状态用于满足基于冷轧或冷拉的标准要求，H： 6.2.2 冷加工状态用以满足基于特殊产品状态名称的标准要求。H：
常见合金的组成及应用
常见合金的组成及应用 第一单元应用广泛的金属材料 第二节常见的合金的组成及应用 铝合金和铝锂合金 金属材料分为黑色金属和有色金属两大类，除了铁、锰、铬之外，周期表中其他金属都归于有色金属。有色金属又可分为轻金属如Li，Be，Mg，Al，Ti；重金属如Cu，Zn，Cd，Hg，Pb；高熔点金属或难熔金属如W，Mo，Zr，V；稀土金属如La，Ce，Pr，Nd等；稀散金属如Ga，In，Ge；贵金属如Au，Ag，Pt，Pd等。但作为结构材料的有色金属，主要有铝合金、镁合金、铜合金、钛合金、镍合金和锌合金等。我们主要介绍铝合金。 铝是自然界含量最多的金属元素，在地壳中以复硅酸盐形式存在。主要的矿石有铝土矿（Al2O3?nH2O）、粘土H2Al2（SiO4）2H2O]、长石（KAlSi3O8）、云母H2KAl3（SiO4）3]、冰晶石（Na3AlF6）等。 制备金属铝常用电解法。在矿石中铝和氧结合形成Al2O3，它是非常稳定的化合物。在高温下对熔融的氧化铝进行电解，氧化铝被还原为金属铝并在阴极上析出，其反应如下： 熔融的金属铝冷却后成为铝锭。 铝是银白色金属，熔点为659.8℃，沸点为2270℃，密度为2.702g?cm-3，仅为铁的三分之一。铝的导电、导热性好，可代替铜做导线。在大气中金属铝表面与氧作用形成一层致密的氧化膜保护层，所以有很好的
抗蚀性。金属铝中铝原子是面心立方堆积，层与层之间可以滑动，因此铝有优良的延展性，可拉伸抽成丝，也可捶打成铝箔。铝的主要用途是做铝合金，大量用于航空工业、汽车工业及建筑业。 铝合金金属铝的强度和弹性模量较低，硬度和耐磨性较差，不适宜制造承受大载荷及强烈磨损的构件。为了提高铝的强度，常加入一些其他元素，如镁、铜、锌、锰、硅等。这些元素与铝形成铝合金后，不但提高了强度，而且还具有良好的塑性和压力加工性能，如铝镁合金、铝锰合金。常见的铝铜镁合金称为硬铝，铝锌镁铜合金称为超硬铝。铝合金强度高、相对密度小、易成型，广泛用于飞机制造业。 铝锂合金若把锂掺入铝中，就可生成铝锂合金。由于锂的密度比铝还低（0.535g?cm-3），如果加入1%锂，可使合金密度下降3%，弹性模量提高6%。 近年来发展了一种铝锂合金，含锂2%～3%，这种铝锂合金比一般铝合金强度提高20%～24%，刚度提高19%～30%，相对密度降低到2.5～2.6。因此用铝锂合金制造飞机，可使飞机质量减轻15%～20%，并能降低油耗和提高飞机性能。铝锂合金是很有发展前途的合金
铜合金接触线的研究现状
铜合金接触线的研究现状 1铜合金接触线的基本情况 铜材导电性好, 但强度不足。长期以来, 在铜接触导线研究方面, 一直存在高强度和高导电率之间的矛盾。一般来说, 要保持铜的高导电率,强度往往不足; 而要提高强度, 则需加入合金成分, 那样又会很大程度上降低铜材的导电率[9 ] 。Cu 中加入一些高熔点、高强度的金属和铜形成固溶体, 导致铜原子点阵畸变, 使电子运动阻力增加, 因而电阻增大, 加入量越多, 晶格畸变程度越大, 因而电阻率上升, 导电率下降。人们在解决高强度和高导电率这对矛盾时, 大都是在尽可能少的降低铜导线导电率的前提下, 采用固溶强化、变形强化或沉淀强化来提高铜材的强度。国内外对于高速轨道用关键材料都进行了长期的基础研究和应用研究[10～14 ] 。高速轨道用接触导线一般添加一些高熔点、高硬度、低固溶度的金属, 如Cr , Nb , Ag 等, 借助合金质点的纤维状排列,在不影响导电率的前提下来增加铜线材的强度和耐磨性。另外日本还采用大变形强化技术, 进行Cr , Nb 系铜基复合材料强化的研究工作。国内上海大学和西北工业大学提出采用定向凝固工艺来提高铜合金强度。定向凝固技术使Cr 在铜线中成纤维状排列, 提高强度, 同时解决高导电率和高强度的矛盾, 这项工艺目前还处于基础研究阶段。我国在高速列车建设方面起步较晚, 电力机车接触导线制造技术相对落后, 在铜熔体洁净化处理和连铸成形两个关键工序上, 缺乏有效手段,大大影响了最终产品性能。目前, 采用的生产接触导线的工艺主要是采用上引连铸加拉拔工艺[15 ] 。由于国产上引设备多为连体炉(即熔化炉与保温炉为一体) , 加料后立刻引出, 没有沉静过程, 造成炉料温差大、杂质不易排除、脱氧不彻底、吸气严重等问题。 2 铜合金接触线材料方面的研究 铜合金接触导线的主要优点是: 高温强度高,耐磨性好, 并且有良好的导电性能。基于以上优点, 国内外对铜合金接触线材料进行了大量研究[16～19 ] 。表3 为国内外已经产业化或试制的铜合金接触线的主要技术性能指标[4 ,8 ,20～23 ] 。 1 银铜合金类接触线 云南铜业在SCR1300连铸连轧生产线上能生产出质量优良的Cu2Ag 接触线, 经冷拉或冷轧成形为加工组织致密的高强度、耐磨接触铜合金导线, 完全克服了传统技术(上引法) 生产的铸态组织的缺点, 可满足机车200 km·h - 1以上的运行速度。其性能已和德国产银铜接触线相当, 但在接触线的平直度上尚需稍作改进提高, 以降低受电弓和接触线的离线率[7] 。 2 锡铜合金接触线 我国已列入行业标准的锡铜接触线, 抗拉强度接近银铜接触线, 但导电率稍低(70 %IACS) , 根据工程中接触网设计的具体要求, 可用于时速在200 km·h - 1以下的接触网中。现在法国在时速为300～350 km·h - 1的接触网中研制和试用的锡铜120 接触线, 其抗拉强度和导电率分别为360. 8 MPa 和70 %IACS[3 ] 。
铜及铜合金系列
C36000铅黄铜 C36000延展性好，深冲性能好。应用于钟表零件、汽车、拖拉机及一般机器零件。 铅黄铜切削加工性能优良，有高的减摩性能，用于钟表结构件及汽车拖拉机零件。 C36000化学成分： 锌(Zn)余量,铅(Pb)2.4～3.0,铝(Al)≤0.5,铁(Fe)≤0.10,锑(Sb)≤0.005,磷(P)≤0.01,铋(Bi)≤0.002,铜(Cu)62.0～65.0,杂质总和％≤0.75 ANK20无氧红铜 产品说明： 无氧红铜(Oxygen-free copper) 型号：ANK-20 Madel:ANK-20 标准：JIS-C1020P 制造工艺：冷拔/冷轧/热轧 产品特点：结构致密均匀，无气孔，砂眼，纯度高损耗小，导电导热延伸性能均佳，含氧量低于0.002%，性能优越，是精密模具放电加工的最佳之选. 产品应用：适用于各种高精密模具的放电加工材料或高压电气开关等电器配件 相关参数：硬度为HV86-102导电率大于等于59ms/m比重约8.9g/cm3 提供板材、棒材、异型件加工 ANK570钨铜合金 钨铜合金(Tungsten copper) 型号:ANK-5-70(ANK-是型号70表示钨含量约为70%) Model:ANK-5-70 产品特性:铜钨合金综合铜和钨的优点,高强度/高比重/耐高温/耐电弧烧蚀/导电电热性能好/加工性能好,ANK钨铜采用高质量钨粉及无氧铜粉,应用等静压成型(高温烧结账-渗铜, 保证产品纯度及准确配比,组织细密,性能优异.) 提供板材、棒材、触点材、焊轮、电子封装片、异型件 产品应用:应用于高硬度材料及溥片电极放电加工,电加工产品表面光洁度高,精度高,损耗低,有效节约材料。有钨60/钨70/钨85/钨90可供选择。 主要参数:密度G/cm3(13.9)抗拉强度Mpa(≥680 )硬度HV(≥186 )硬度软化温度℃(≥1000)导电率IACS(%)(≥42 )热导率W/mk(247 )库存板、棒材供客户选择 CuCrZr铬锆铜 铬锆铜（CuCrZr）化学成分（质量分数）%（ Cr:0.25-0.65， Zr:0.08-0.20）硬度（HRB78-83）导电率 43ms/m 软化温度550℃ 特点：具有较高的强度和硬度，导电性和导热性，耐磨性和减磨性好，经时效处理后硬度、强度、导电性和导热性均显著提高，易于焊接。广泛用于电机整流子，点焊机，缝焊机，对焊机用电极，以及其他高温要求强度、硬度、导电性、导垫性的零件。用制作电火花电极能电蚀出比较理想的镜面,同时直立性能好,能完成打薄片等纯红铜难以达到的效果对钨钢等难加工材质表现良好，铬锆铜有良好的导电性，导热性，硬度高，耐磨抗爆，抗裂性以及软化温度高，焊接时电极损耗少，焊接速度快，焊接总成本
第七章 铜合金接触线
第七章铜合金接触线 第一节需求一览表 1．需求 2.交货期、交货目的地见“商务文件”。 3.数量供投标参考，最终采购量以施工现场需要的工程量为准。 2．服务需求： 食宿、往返火车或飞机票及当地交通费用，该报价需纳入总价，根据实际发生情况支付。 3．推荐易损件、备件及专用工具：
第二节主要技术规格 1．应用范围和工作用途 用于对山西中南部铁路通道单相50HZ、25kV 交流电气化铁路接触网中的接触线。2. 气象条件及工作条件 2.1 最高温度：40℃ 2.2 最低温度：－25℃ 2.3 接触线额定工作张力： 20kN (CTA150)； 13 kN (CTA120) 2.4 受电弓滑板类型：碳滑板 2.5 受电弓静压力：70±10N 2.6 最大运行风速：30m/s 2.7 隧道内结构设计风速：40m/s 2.8 覆冰厚度：5mm 2.9 雷电日：≤ 40天 2.10 海拔高度：≤ 1600m 2.11 地震烈度：≤Ⅷ度 3. 采用标准 本技术规格书的有关技术条件均引自TB/T 2809-2005。 4. 材料 各种型号的铜合金接触线应由相应的铜合金制成，其化学主成份范围如表1所示，并应分别与相应型号的铜合金接触线的机械和电气性能相适应。 表1 化学主成份％ 5. 规格与断面尺寸
部放大 型识别沟槽型识别沟槽 A －截面直径（高度） D －（沟）槽底间距 R －圆角半径 B －截面宽度 E －（沟）槽尖间距 H －上斜角 C －头部宽度 K －头部高度 G －下斜角 图1 截面形状及合金识别沟槽配置 6. 技术要求
6.1 截面形状、尺寸、角度及其偏差 接触线的截面形状为带有悬吊沟槽、合金种类识别沟槽的规则圆形。接触线的截面形状、合金种类识别沟槽、角度、尺寸及其偏差应符合图1和表2的规定。 6.2 机械性能 6.2.1铜合金接触线机械性能应符合表3规定。 6.2.2振动试验 长度为6m的试样，在本条规定的张力条件下，经受振幅35mm、频率3－5Hz、2×106次的振动试验（波形为正弦波）后，应无断裂。试验张力（试验时应考虑接触网张力增量系数： 1.10）： ——13kN适用的接触线型号为： CTA120； ——20kN适用的接触线型号为：CTA150。 6.2.3轴向疲劳试验 经受振动试验后长度为6m的试样，在6.2.2条规定的额定张力条件下，经受张力幅为30％额定工作张力、频率1－3Hz、5×105次的轴向疲劳试验（波形为正弦波）后，从中截取三个标准试样，测其拉断力（未软化），其任一值应不小于表3中规定值的95％。 6.3 电阻率 各种型号铜合金接触线在20℃时的电阻率如表4所示。 6.4 制造长度 接触线的制造长度应符合订货合同要求。每根接触线在制造长度内不允许有焊接接头。 制造长度允许偏差为0m到＋30m。 按质量交货时，每根接触线的交货质量按表2中计算截面积计算，不得超过订货长度与允许制造长度上偏差之和折算质量的103%。 6.5 外观及卷取 铜合金接触线表面应清洁、光滑，不应有硬弯、扭曲、折边、裂纹、毛刺、擦伤等与良好工业 产品不相称的任何缺陷。 接触线小圆弧面上每间隔一段距离应有耐久的便于识别的工厂代号的标记。 铜合金接触线应大圆弧面面向盘芯整齐紧密地卷绕在线盘上，每一层的匝间不得有空隙，不得有扭转、交叉、跳线现象，层间应垫衬电缆纸。接触线的里端应伸出侧板或筒体，牢固固定在线盘上；外端应固定在侧板内侧。 7. 检验规则、试验方法及验收 7.1 检验规则及试验方法 检验规则及试验方法按照TB/T 2809-2005及铁运（2010）12号文执行。 7.2 验收 7.2.1铜合金接触线应经制造厂的质量检验部门检验合格方能出厂。 7.2.2每批产品交货同时按检验规则规定的出厂试验项目提供全面、完整的检验报告。 8 包装及标志 8.1 线盘
接触线用铜合金剥层磨损行为
助能财料２００８年第３期（３９）卷 接触线用铜合金剥层磨损行为。 刘勇１，龙永强１，田保红１，刘平２ （１．河南科技大学材料科学与工程学院，河南洛阳４７１００３；２．上海理工大学机械工程学院，上海２０００９３）摘要：对高速电气化铁路接触线用Ｃｕ－Ｃｒ－Ｚｒ合金电磨损性能和磨损机制进行了研究。结果表明，在试验务 件下，在合金接触线一黄铜粉末冶金滑块系统的电磨损过程中，Ｃｕ－Ｃｒ－Ｚｒ舍金接触线的电磨损率随电流强度升高显著加强，由加裁较小电流引起的磨损份额为０．１６％～０．３４％上升至电流强度较大时的７．８２％～１７．２１％，未加裁电流时，剥层磨损的体积损失在总磨损体积损失中所占比例高达９４．７０％，表明该机制为舍金接触线主要机械磨损机制。关键词：Ｃｕ－Ｃｒ－Ｚｒ合金；电磨损率；剥层磨损；磨损机制中图分类号：ＴＧｌ４６．１；ＴＨＩｌ７．１文献标识码：Ａ文章编号：１００１—９７３１（２００８）０３—０３９２?０３１引官高速电气化铁路的迅速发展对电力牵引用接触线提出了越来越高的要求，除要求接触线材料具有良好导电性的同时，还应具有高的机械强度、高的抗软化温度及高的耐磨性。其中在耐磨性方面，要求接触线使用寿命不少于２０年ｎ￣３】，而接触线的磨损速率又决定了其寿命，由此可见针对接触线耐磨性能方面的研究工作显得 极其重要。 国内外的一些学者对此进行了不少有益的研究工 作：日本铁路技术研究所的Ｈ．Ｎａｇｓａｗａ等Ｈ’。３利用自 制电磨损实验机对Ｃｕ－Ｃｒ－Ｚｒ合金、Ｃｕ－Ｓｎ合金及纯Ｃｕ 等几种接触线材料在不同载流强度下的磨损速率进行 了研究和比较，同时还发现了在受电磨损的不同时期出 现了３种不同的磨屑颗粒与之相对应；浙江大学的涂江 平等［口￣１１］在不同载流条件下对Ｃｕ－Ｃｒ－Ｚｒ合金和Ｃｕ－Ａｇ 合金的磨损速率进行了研究和比较，并提出了Ｃｕ－Ｃｒ－Ｚｒ合金较佳的时效处理工艺；澳大利亚皇家墨尔本工学院的ＤａＨａｉＨ４１２．１５］等学者，对接触线材料在不同润滑条件下及在不同工作压力下的摩擦因数进行了测算和研究，从接触线材料调整并使用不同对磨滑块材料方面着手降低其磨损速率、改善其耐磨性能。但有关高速电气化铁路接触线用材料的受电滑动磨损行为及其电磨损机理的研究鲜有报道，本文对自行研发的高强度Ｃｕ－Ｃｒ－ｚｒ合金接触线的电磨损行为进行了试验研究，探讨了其电磨损机理，旨在对该类材料的优化设计和产业化应用提供借鉴。 ２实验 试验用Ｃｕ－Ｃｒ－Ｚｒ合金在ＺＣ－－０．０１型真空中频感应熔炼炉（ｍ）中熔炼而成。合金进行９５０℃×ｌｈ固溶处理后，根据相关研究结果［１们，选择最佳时效工艺（４８０℃Ｘ２ｈ）对棒材进行时效处理和拉拔变形，最终得到０７．１ｍｍ的线材，作为滑动磨损试验材料。 根据电气化铁路弓网结构和接触线使用状态，自行设计并制作了电滑动磨损试验机，所用滑块为采用粉末 冶金技术制备的黄铜材料，滑块与合金导线间接触载荷为５０Ｎ；加载不同电流（ｏ、１５、３０和５０Ａ）进行４ｈ的磨损试验。在ＪＳＭＪＥＯＬ＿５６１０Ｌｖ扫描电子显微镜（ＳＥＭ）下进行磨损表面形貌观察和磨损机理分析。 ３实验结果及分析 ３．１电磨损实验结果与分析 按照接触线加工成形工艺得到的Ｃｕ－Ｃｒ－Ｚｒ合金线材在自制的磨损试验机上加载不同的电流强度（ｏ、１５、３０和５０Ａ）进行ｌ＇～４ｈ的磨损试验，试验结果示于图１。图ｌ不同电流强度下Ｃｕ－Ｃｒ－Ｚｒ合金磨损率与滑动时间的关系 Ｒｇ１ＷｅａｒｒａｔｅｏｆＣｕ－Ｃｒ－Ｚｒａｌｌｏｙｗｉｔｈｓｌｉｄｉｎｇｔｉｍｅｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｕｒｒｅｎｔｓ 由图ｌ中可以看出，在磨损的初始阶段，磨损率（以单位长度上、单位接触压力作用下体积损失量来表示）增加较快，随着磨损时间的延长，磨损率近似呈直线增加，进入稳定磨损状态。这是由于合金线材在磨损初期与滑块的接触形式为线接触，接触面积小．因而磨损率较大。随着磨损过程的持续进行，合金与滑块的接触形?基金项目：国家高技术研究发展计划（８６３计划）资助项目（２００６ＡＡ０３２５２８）ｌ河南省教育厅自然科学基金资助项目（２００６４３０００４）? 河南科技大学基金资助项目（２００７ＺＹ０６０） 收到初稿日期：２００７－０７－２５收到修改稿日期：２００７－０９—１２通讯作者：刘勇 作者简介：刘 勇（１９６７一）．男，河南洛阳人。副教授，博士。主要从事高强高导铜合金的研究． 万方数据万方数据
接触线架设作业指导书
接触线架设作业指导书 1 适用范围 适用于京沪高速铁路接触线架设。 2 作业准备 2.1 内业技术准备 作业指导书编制后，应在开工前组织技术人员认真学习实时性施工组织设计，阅读、审核施工图纸，澄清有关技术问题，熟悉规范和技术标准。制定施工安全保证措施，提出应急预案。对施工人员进行技术交底，对参加施工人员进行上岗前技术培训，考核合格后持证上岗。 2.2 外业技术准备 组建专业架线班组，负责接触网架设工作。 3 技术要求 (1) 强制标准：铁建设【2006】167 号“客运专线电牵施工质量验收暂行标准” (2) 推荐标准：TZ208—2007“客运专线电牵供电工程施工技术指南” (3) EN50149：铁路设施-固定设备-牵引供电-铜和铜合金接触线。 4 施工程序与工艺流程 4.1 施工程序 施工程序为：施工准备→起锚→接触线展放→落锚→结束。 4.2 工艺流程 工艺流程图 5 施工要求 5.1 施工准备 a) 检查架线锚段的承力索已架设，并归位。检查补偿装置是否安装正确。 b) 检查放线机械、工具及材料的质量及数量是否符合作业要求，并将工具和材料装在架线车上。 c) 事先向架线人员进行技术交底培训，使每个作业人员均为合格的操作者。 d) 起落锚人员提前到达现场，检查支柱强度及拉线、坠砣及棘轮补偿等是否达
到要求。将棘轮本体与底座本体用4.0铁线绑死。 e) 架线车编组顺序为：作业车+恒张力架线车+作业车。 f) 技术人员应按设计图纸提前做好放线计划及示意图，发给架线车司机、驻站联络人和施工负责人每人一份。 g) 提前将架线封闭线路要点的架线作业计划提交给线路临管单位运输部门调度，以便安排作业封闭点计划。 h) 施工前应将架线车组停放在需架线区间的邻近车站，将所放锚段的线盘装在车上，并将接触线平直度整正器安装调试好。 i) 架线当天，架线人员全体人员应在封闭点前一个小时到达车站，并上车准备。j) 检查线盘号与锚段号是否符合，打开线盘注意线头方向是否正确。 k) 架线人员配合将卷扬机钢丝绳缠绕在绞盘上，恒张力架线车司机按操作程序将张力和百分比的设定值设为“0”，工况转换开关用1 号位；将压块与绞盘的间隙适当调大，把卷扬机离合器脱开位（离合器手把在内侧），按走线方向绕过绞盘（绕1 圈半），最后从绞盘下面向线盘方向引出（架线作业人员配合）并将接触线与网套连接好。助理司机摇动支架，将立柱顶部张力滑轮抬高。 l) 司机按程序操作，先把线盘与两个绞盘上的线收紧，将百分比设为20%，工况转换开关用1 号位。将“绞盘缓解”按纽按下后，线盘应缓慢转动，直到把线收紧为止。 m) 司机按程序把选择开关（电器柜上）打到遥控位，工况转换开关用2 号位，把卷扬机离合器扳到接合位，操作遥控器收回卷扬机钢丝绳，同时将线盘上的金属线引出，缠绕在两个绞盘上。 n) 司机按程序操作，解除线盘移动定位，并用细绑线将打开后的线盘移动定位板固定住。把工况转换开关扳到3 号位，用手稍微推、拉摇动杆，线盘应随着左右横向移动。 o) 司机按程序操作，将液压装置全部恢复到原始位置，所有的定位销（定位板）置于锁定位。 p) 提前将接触线校直器安装在架线上立柱位置，并调整好。（见图1）
废杂铜生产铜合金生产工艺流程
铜合金生产工艺流程：
经过分选后的铜、锌原料运送到铜合金熔炼铸造车间的对应料仓暂存。 根据不同的产品的要求，技术部下达配料单至生产车间，生产车间根据营销部下达的生产任务单组织生产。 熔化炉按炉次及配料单进行投料。 在熔化设备方面，采用工频感应电炉，在型式上选用潜流式熔化+调质+保温一体炉，炉子的个熔化、调质过程在一个完全密闭的环境内进行。不仅使整个生产过程中各种合金元素的损耗降到最低，而且熔炼过程中的烟气全部进入高效脉冲袋式除尘器得到净化后达标排放。 合金成分检测合格后，开始进行水平连续浇铸。浇铸设备选用连铸切割一体机，只需设定所需的规格尺寸，设备即按设定自动控制浇铸速度、并进行定尺切割。切割方式采用热切割方式，免去了一般金属切割过程中必须的切削油冷却和润滑。 连铸后的坯棒（锭）按最终产品要求进入二个流程： 普通的高纯度铜合金材通过免做头自动拉丝机进行去除氧化皮的处理，然后根据需要决定是否进行矫直和压光。经检验尺寸和外观合格后，这部产品已经完成。 高精度高精密合合金材还需要经过热挤压成型和后处理加工。 首先将铜锭加热后按产品要求进行棒/线坯的挤压生产，挤压机控制压余在4%以下，铜锭均匀脱壳（去除熔铸铜锭表面部分）。配合全自动的收线及牵引设备，实现从上料、挤制到下料的全过程自动化。 挤压坯根据产品要求采用盘拉机进行冷拉作业，在盘拉的过程中还需要有退火工序配合进行，以获得最佳的产品金相组织及加工性能。退火设备采用井式炉,实现三区独立温控，使得炉内的温差控制不超过3℃，既大大降低了能耗，又保证了热处理效果的同时克服了铜材表面的深度氧化，使得铜材的结晶组织更为致密。该炉子可以同时满足盘圆和直条的退火需求。 退火后的铜材表面会氧化，在进行下道工序作业前，必须把表面的氧化皮去除，去除氧化皮的方法有二种： 常规采用酸洗的方法进行处理。酸洗场地全部采用防渗防漏处理，酸洗和清洗废液设置专门的废水处理设施，中和后回用，沉淀下来的污泥集中贮存后由废杂铜综合回收生产工序进行处理。
高速电气化铁路铜合金接触线制造技术新进展
高速电气化铁路铜合金接触 线制造技术新进展 万传军 （中铁建电气化局集团有限公司北京１０００４３） 摘要牵引供电系统中直接影响列车安全及运行速度的因素之一就是接触线，因此研究高速铁路接触线制造技术成为高铁建设的一个重要课题。我国在传统铜合金接触线制造技术的基础上，开发出先进的高强度接触线制造技术，可满足时速３５０ ｋｍ及以上高速铁路要求。 关键词客运专线高速铁路铜镁合金接触线 中图分类号Ｕ２２ 文献标识码Ｂ 文章编号１００９ － ４５３９ （２０１０） １０ － ００８２ － ０４ Ｌａｔｅｓｔ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｃｏｐｐｅｒ Ａｌｌｏｙ Ｃｏｎｔａｃｔ Ｗｉｒｅ ｆｏｒ Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｒａｉｌｗａｙ Ｌｉｎｅｓ １ 概述 我国高速电气化铁路到２０２０年将达到１．２万ｋｍ，其中京沪高速铁路运营速度将达到３８０ ｋｍ／ｈ。接触线作为电气化铁路弓网关系中的重要介质，其作用就是确保列车高速运行时能够持续不断的从牵引供电系统中得到电能，因此必须具备良好的弓网配合关系。改善弓网关系的重要手段之一就是提高接触线的张力，使接触线振动迅速衰减，从而减小振动对受流的影响。接触线工作环境恶劣，需要承受冲击、振动、温差变化、环境腐蚀、磨耗、电火花烧蚀和极大的工作张力，因此其性能直接影响到高速列车的安全运行。根据高速铁路的技术要求，国内正在加大高速接触线的研发力度，迄今为止已经取得了可喜的成果。本文介绍了高速铁路接触线研究的最新进展，并阐述了新型高性能铜合金接触线技术。 ２铜合金接触线的发展 高速铁路均采用铜合金接触线，额定工作张力较大，并且不断受到受电弓的冲击和摩擦，忍受电弧烧蚀、温度变化以及环境影响。在这种情况下，要求接触线具有较高的抗拉强度、耐磨性、抗腐蚀性，还要有良好的抗高温软化特性，另外出于节能要求，还要有较好的导电性。由于纯铜导线抗拉强度较低，高温软化性能较差，为了改善性能人们通过添加银、锡、镁等成分来增加铜合金的机械强度
铜及铜合金的发展与应用
铜及铜合金的发展与应用 摘要：本文叙述了铜加工工业概况、铜材品种和质量现状及铜加工工艺与装备现状。同时, 阐述了高强高导铜合金的发展方向及应用前景。高强高导铜合金是一类很有应用潜力的功能材料, 近年来研究和开发应用高强高导铜基合金取得了显著成效，本文阐释了开发和研究高强高导铜合金的及制备方法与强化原理。 关键词：技术；发展；高强高导；强化机理；制备方法 正文：人类使用铜及其合金已有数千年历史。古罗马时期铜的主要开采地是塞浦路斯，因此最初得名cyprium（意为塞浦路斯的金属），后来变为cuprum，这是英语：copper、法语：cuivre和德语：Kupfer的来源。二价铜盐是常见的铜化合物，常呈蓝色或绿色，是蓝铜矿和绿松石等矿物颜色的来源，历史上曾广泛用作颜料。铜质建筑结构受腐蚀后会产生铜绿（碱式碳酸铜）。装饰艺术主要使用金属铜和含铜的颜料[1]。 铜是与人类关系非常密切的有色金属，被广泛地应用于电气、轻工、机械制造、建筑工业、国防工业等领域，在中国有色金属材料的消费中仅次于铝。铜是一种红色金属，同时也是一种绿色金属。说它是绿色金属，主要是因为它熔点较低，容易再熔化、再冶炼，因而回收利用相当地便宜。[2]。 纯铜是柔软的金属，表面刚切开时为红橙色带金属光泽、延展性好、导热性和导电性高，因此在电缆和电气、电子元件是最常用的材料，也可用作建筑材料，以及组成众多种合金。铜合金机械性能优异，电阻率很低，其中最重要的数青铜和黄铜。此外，铜也是耐用的金属，可以多次回收而无损其机械性能。 矿石的冶炼过程通常有两种方式：1.火法炼铜。通过熔融冶炼和电解精火炼生产出阴极铜，也即电解铜，一般适于高品位的硫化铜矿。火法冶炼一般是先将含铜百分之几或千分之几的原矿石，通过选矿提高到20～30%，作为铜精矿，在密闭鼓风炉、反射炉、电炉或闪速炉进行造锍熔炼，产出的熔锍（冰铜）接着送入转炉进行吹炼成粗铜，再在另一种反射炉内经过氧化精炼脱杂，或铸成阳极板进行电解，获得品位高达99.9%的电解铜。该流程简短、适应性强，铜的回收率可达95%，但因矿石中的硫在造锍和吹炼两阶段作为二氧化硫废气排出，不易回收，易造成污染。90年代出现如白银法、诺兰达法等熔池熔炼以及日本的三菱法等、火法冶炼逐渐向连续化、自动化发展。2.湿法炼铜。一船适于低品位的氧化铜，生产出的精铜称为电积铜。现代湿法冶炼有硫酸化焙烧－浸出－电积，浸出－萃取－电积，细菌浸出等法，适于低品位复杂矿、氧化铜矿、含铜废矿石的堆浸、槽浸选用或就地浸出。湿法冶炼技术正在逐步推广，预计本世纪末可达总产量的20%，湿法冶炼的推出使铜的冶炼成本大大降低。 铜合金（copper alloy ）以纯铜为基体加入一种或几种其他元素所构成的合金。主要用于制作发电机﹑母线﹑电缆﹑开关装置﹑变压器等电工器材和热交换器﹑管道﹑太阳能加热装置的平板集热器等导热器材。铜的重要合金有以下几种：1.黄铜。黄铜是铜与锌的合金，因色黄而得名。黄铜的机械性能和耐磨性能都很好，可用于制造精密仪器、船舶的零件、枪炮的弹壳等。黄铜敲起来声音好听，因此锣、钹、铃、号等乐器都是用黄铜制做的。2.青铜。铜与锡的合金叫青铜，因色青而得名。在古代为常用合金(如中国的青铜时代)。青铜一般具有较好的耐腐蚀性、耐磨性、铸造性和优良的机械性能。用于制造精密轴承、高压轴承、船舶上抗海水腐蚀的机械零件以及各种板材、管材、棒材等。青铜还有一个反常的特性——“热缩冷胀”，用来铸造塑像，冷却后膨胀，可以使眉目更清楚。3.磷青铜。铜与锡、磷的合金，坚硬，可制弹簧。4.白铜。白铜是铜与镍的合金，其色泽和银一样，银光闪闪，不易生銹。常用于制造硬币、电器、仪表和装饰品。[3]。
现代铁路用铜合金接触线制造技术实践
现代铁路用铜合金接触线制造技术实践 摘要采用上引连续铸造—连续挤压—拉拔制备铜合金接触线是我国目前最为先进的生产工艺，本文介绍了生产中各个工序中的一些问题，然后通过不断总结经验，确定了相关制作中的控制点，提出了一些解决的方法。 关键词铜合金；接触线；生产工艺 铁路运输在国民经济中有重要的作用，全国客、货运量的70%左右需要依赖铁路运输，现阶段我国铁路发展相对落后一些，为了更好地发展，铁道部提出发展高速铁路，从而达到降低现有铁路的运输压力目的[1]。现阶段的高速铁路对导电用接触线要求很高，而传统的钢包铝线已经不能满足于现在的需求了，从而出现了各种铜及铜合金接触线成为替代成为最好的选择。其中接触线的合金类型对其性能影响是最大的，其铁路用铜合金接触线制造工艺是影响运用性能的重要因素之一，所以这方面必须加以重视。 1 工艺介绍 目前阶段所制作的铜合金接触线，所运用的完善工艺是上引连铸铜杆，首先需要不断挤压后，然后再进行结晶强化处理，通过二辊冷轧机的冷加工处理方法，最后经过接触线拉拔机操作，从而制作成铜合金接触线，其中要将合金含量控制合理的范围之内，然后经过该工艺处理后，让铜合金接触线产品的性能可达到铁标TB /T 2809—2005的相关要求[2]。 2 上引连铸 目前运用上引连铸炉来制造接触线杆坯，其中上引连铸炉是一种感应炉，感应炉通过熔沟内大电流发生电磁力相关作用，从而在电磁力搅拌下，使炉内铜液在进行一个合理的混合，从而使合金元素在铜液中得到一个很好的分布情况。在上引连铸炉中熔化腔与保温腔中有一个过渡腔，其中的铜液从熔化腔经过渡腔进入保温腔时，这样一来就可以避免直接流入，这样一来就可以让铜液温度和液位的保持一个平稳，另外也可以比较很简单的从过渡腔内处理相关渣质，这样做能够使保温腔内铜液的温度相对稳定，成分均匀分布，液位相对平稳一些，在最大程度上保证了上引炉生产的接触线杆坯整线强度的相同，这样一来就可以预防接触线出现部分强度低的情况发生。 3 连续挤压 连续挤压机是通过电机旋转而带动挤压轮，杆坯进入挤压轮轮槽，因为在槽壁的摩擦力下，杆坯进入到由挤压轮和腔体形成的腔内一种效果，然后在高压和高温效果下，杆坯经过模口挤出，从而形成特定的产品。金属在模腔内受三方面的应力作用，从而使得塑性有一个很好的发挥效果，另外存在挤压死区的原因，从而使得杆坯的表面质量得到一个很好的保证。在进行挤压中，坯料温度会在很
铜镁合金接触线调研报告
铜镁合金接触线调研报告
铜镁合金接触线调研报告 1.市场前景 接触线是高速铁路牵引供电网中直接影响运行安全的最关键装备之一。时速300公里以上的铁路接触网均采用强度较高的铜镁合金。截至2010年，高铁铜镁合金接触线一直被国外垄断，我国正在研发时速350公里以上的高铁技术，国外产品不能满足我国技术要求。 课题组研发特殊的材料及优化技术，突破了合金熔炼、高温连续挤压及纤维化连续精密成型等难点，形成了具有完全自主知识产权的铜镁合金上引连铸高温连续挤压新方法。不仅在世界上首次获得横向晶粒尺寸小于8um的超细晶纤维结构的大长度铜镁合金接触线产品，还获得了特种铜合金高温 2. 3.主要工艺流程 在研究和分析国内外高速列车用铜合金接触线的基础上,结合目前铜合金接触线的生产现状,对我国铜合金接触线材料和加工工艺进行了分析。随着电气化铁路运行向高速化发展,开发新型的Cu-Cr-Zr系、Cu-Mg系铜合金接触线是必要且可行的。目前我国铜合金接触导线制造技术比较落后,在铜熔体洁净化处理和连铸成形两个关键工序上,缺乏有效手段,大大影响了产品的最终性能。综合考虑产品的最终性能和大规模连续化生产的要求,在加工工艺方面,连铸连轧法和连续挤压法是未来开发的重点 接触线 生产铜合金接触线各种方法的工艺流程
为解决铜镁接触线连续挤压生产中腔体温度控制难的问题,建立了连续挤压过程的多变量神经网络控制方法,经过多次实验和筛选,选出有效数据,多个模式反复学习,直至网络全局误差函数E小于预先设定的一个极小值.通过网络训练和仿真分析得到较佳的解决方法,该方法应用在铜镁接触线连续挤压生产线上,较好地解决了腔体温度控制难的问题,提高了劳动生产率、保证了产品质量,增加了挤压轮和模具的使用寿命. 更多还原 温度、转速、电流动态曲线 网络仿真输出转速与实测输出转速比较
铁路产品质量监督抽查检验实施细则(电气化铁道用铜及铜合金接触线)
铁路产品质量监督抽查检验实施细则 编号：GTCC-006-2014电气化铁道用铜及铜合金接触线 2014年12月02日发布 2014年12月10日实施
电气化铁道用铜及铜合金接触线产品质量监督抽查检验实施细则 1 适用范围 本细则规定了电气化铁道用铜及铜合金接触线产品质量监督抽查（以下简称“监督抽查”）检验的全部项目。适用于电气化铁道用铜及铜合金接触线的监督抽查检验，具体检验项目根据当年的监督抽查计划调整确定。 2 检验依据 TB/T 2809-2005 电气化铁道用铜及铜合金接触线 TB/T 1842.3-2008 电力机车受电弓滑板第3部分：整体碳滑板 TJ/GD 011-2009 200~250km/h电气化铁路接触网装备暂行技术条件(OCS-2) TJ/GD 012-2009 300~350km/h电气化铁路接触网装备暂行技术条件(OCS-3) 3 抽样 3.1 抽样方案 采用一次抽样检验，根据当年的铁路产品监督抽查计划检验内容，按照表1随机抽取一定数量的样品作为一个样本，采用（1；0）抽样方案。样品数量见表1。 表1 抽样数量及要求 3.2 抽样地点 可在生产企业或用户抽取。 3.3 抽样要求 由国家铁路局委托的检验机构组织人员抽样，具体抽样要求按《铁路产品质量监督抽查管理办法》（国铁科法〔2014〕33号）执行。 抽查的样品应是经生产企业检验合格、未经使用的近期生产的产品。
4 检验条件 4.1 检验环境条件 检验环境条件按所依据的标准规定的试验条件执行。 4.2 主要计量器具和仪器设备 检验用主要计量器具和仪器设备要求见表2。 表2 检验用主要计量器具和仪器设备 4.3 使用现场的检测仪器仪表及设备 使用现场的检测仪器仪表及设备前，应检查其是否处于正常的工作状态，是否具有计量检定/校准证书，满足规定要求方可使用。同时填写现场检测用仪器仪表及设备登记表。 5 检验内容及检验方法 检验内容、检验方法、执行标准条款及不合格类别划分见附表。 6 检验程序 6.1 检验前准备工作 6.1.1 检验机构在收到检验样品后，应核查样品的封条、封签完好情况，检查样品，记录样
铜合金分类与化学成分
铜合金分类与化学成分
铜合金分类与化学成分 一、黄铜 黄铜是铜与锌的合金。最简单的黄铜是铜——锌二元合金，称为简单黄铜或普通黄铜。改变黄铜中锌的含量可以得到不同机械性能的黄铜。黄铜中锌的含量越高，其强度也较高，塑性稍低。工业中采用的黄铜含锌量不超过45%，含锌量再高将会产生脆性，使合金性能变坏。 为了改善黄铜的某种性能，在一元黄铜的基础上加入其它合金元素的黄铜称为特殊黄铜。常用的合金元素有硅、铝、锡、铅、锰、铁与镍等。在黄铜中加铝能提高黄铜的屈服强度和抗腐蚀性，稍降低塑性。含铝小于4%的黄铜具有良好的加工、铸造等综合性能。在黄铜中加1%的锡能显著改善黄铜的抗海水和海洋大气腐蚀的能力，因此称为“海军黄铜”。锡还能改善黄铜的切削加工性能。黄铜加铅的主要目的是改善切削加工性和提高耐磨性，铅对黄铜的强度影响不大。锰黄铜具有良好的机械性能、热稳定性和抗蚀性；在锰黄铜中加铝，还可以改善它的性能，得到表面光洁的铸件。黄铜可分为铸造和压力加工两类产品。常用加工黄铜的化学成分，见表1。 表1 常用加工黄铜的化学成分 组别代号 主要化学成分（%）（重量） 杂质总和(%)(重 量) 铜锌其它合金元素 普通黄 铜H96 H90 H80 H68 H62 H59 95.0-97.0 88.0-91.0 79.0-81.0 67.0-70.0 60.5-63.5 57.0-60.0 余 量 ≤0.2 ≤0.2 ≤0.3 ≤0.3 ≤0.5 ≤1.0 铅黄铜 HPb63-3 HPb59-1 62.0-65.0 57.0-60.0 余 量 铅2.4-3.0 铅0.8-1.9 ≤0.75 ≤1.0 锡黄铜HSn62-1 61.0-63.0 余 量 锡0.7-1.1 ≤0.3
铜合金接触线
铜合金接触线:滑动中的中国速度 发布时间：2011年1月27日第7版期刊号：3044 在我国,高速铁路是指新建最高运行时速300公里及以上的客运专线铁路,最高运行时速在250km及以上以客为主的客货混线铁路,最高运行时速在200km 及以上的改建铁路。时速160km~200km铁路称为快速铁路。高速铁路和快速铁路都是以电力机车为牵引动力的电气化铁路。 接触线是悬挂在铁路线路上方,通过与电力机车受电弓滑板滑动接触向其输送电能的关键的无备用设备。接触线应按设计要求架设在线路钢轨上方准确的空间几何位置上。接触线还要承受设计规定的悬挂张力和温度、冰、风产生的附加张力,机车运行时产生振动疲劳应力,以及与机车受电弓滑板滑动接触传输电流产生的磨耗。 提高列车运行速度的必要条件是加大接触线的悬挂张力。加大接触线悬挂张力可以显著改善弹性,减少火花,提高机车高速运行时的受流质量。研究表明,机车运行速度的提高取决于接触线波动传播速度的提高,因此要使接触线波动传播速度大,就必须加大接触线悬挂张力、采用线密度小的接触线(即控制接触线的截面积)。这就表明,高速电气化铁路要求接触线在具有较高导电性能同时,还要有尽可能高的抗拉强度。 除此之外,由于高速铁路机车功率大、车流密度大、多是双弓运行,接触线的磨耗也大,使用寿命受到影响。国内外的接触线研究试验目的,还在于提高其耐磨耗性能。 各国高速电气化铁路采用的铜合金接触线 纯铜的导电性能很好,但机械强度较低,日本最初在时速210km的新干线上采用,由于耐磨耗性能差,运行2年左右就要换线,经过研究试验决定采用耐磨耗性能较好的铜锡合金接触线。法国在时速270km和300km的东南线和大西洋线高速铁路上采用铜接触线;在时速350km及以上的高速铁路(地中海线)上采用铜锡合金接触线和铜镁合金接触线。德国、西班牙在时速250km~300km采用铜银合金接触线,在时速300km以上采用铜镁合金接触线。我国时速350km的京津城际、武广高铁、郑西高铁采用铜镁合金接触线。 欧洲国家曾采用过镉铜合金接触线,但由于镉的公害已停止采用。日本在北陆新干线也采用铜包钢接触线,但未能在其他线路上推广采用。 我国高速电气化铁路采用的铜合金接触线