銅錫合金接觸線冷拉工藝配模道數(shù)研究

吳斌++俞菲++杜春雷

摘 要：在接觸線拉拔工藝中，拉拔模具與配模道數(shù)是銅合金接觸線拉制工藝中的關(guān)鍵控制因素之一。本文通過采用上引連擠法制造的銅錫合金桿坯作為原材料進行拉拔，對比了三道次、四道次不同減面率的配模拉拔，生產(chǎn)出CTS120接觸線產(chǎn)品。試驗得出四道次配模拉拔過程中桿溫平均在60 ℃～80 ℃，產(chǎn)品表面光亮，各項主要機械性能符合電氣化鐵道用銅及銅合金接觸線的國家標(biāo)準(zhǔn)要求，且采用四道次配模拉拔，加大拉拔速率，從而提高了產(chǎn)品生產(chǎn)率、降低企業(yè)生產(chǎn)成本。

關(guān)鍵詞：拉拔 銅錫合金接觸線 上引連擠法 模具

中圖分類號：TQ153 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）03（b）-0069-02

我國電氣化鐵路建設(shè)正處在高速發(fā)展時期，高速接觸網(wǎng)用接觸線的材質(zhì)及其品種繁多，同樣也有諸多材料正在試驗與試用階段，但是銅及銅合金接觸線產(chǎn)品在高速電氣化鐵路接觸線網(wǎng)用導(dǎo)線中的需求，已是世界接觸線發(fā)展的總趨向[1]。本文通過采用上引連擠工藝制造的錫銅桿坯分別進行三道次、四道次不同減面率的配模進行拉拔成形，生產(chǎn)CTS120接觸線產(chǎn)品，對比了產(chǎn)品的抗拉強度、拉斷力、反復(fù)彎曲以及扭轉(zhuǎn)等主要機械性能，以及產(chǎn)品表面質(zhì)量，拉拔減面率和生產(chǎn)產(chǎn)能方面分析三道次、四道次配模拉拔的特點，得出四道次配模拉拔，很好的解決三道次配模拉拔過程中出現(xiàn)的桿溫過高，產(chǎn)品表面高溫氧化發(fā)黑、毛刺以及拉制速率低等問題。

1 銅及銅合金接觸線產(chǎn)品拉拔工藝

1.1 拉拔原理

銅及銅合金線坯的拉拔成形大多是在室溫下進行的，屬于冷變形。在室溫下拉制時，材料會發(fā)生冷作硬化。拉制過程如圖1所示，銅合金桿穿過具有喇叭形模孔的模子，在出口側(cè)施加拉力，將銅合金桿拉過模子，使其發(fā)生截面積減小，長度增大的塑性變形[2]。

接觸線拉拔采用內(nèi)孔異形的模具拉拔，其與圓模拉拔主要不同在于異形模具的塑性變形區(qū)以及定徑區(qū)的三角口處，在拉拔過程中銅桿所受到的摩擦應(yīng)力比較大，此處是拉拔產(chǎn)品表面裂紋與毛刺容易產(chǎn)生的主要位置。

1.2 拉拔設(shè)備及主要的使用材料

采用了擠壓工藝生產(chǎn)的銅錫合金桿坯作為原材料，錫含量為0.3%。試驗用的拉拔設(shè)備是巨拉機，裝有四個鼓輪與模具安裝座。模芯材質(zhì)為鎢鋼材料。銅錫合金桿坯拉拔進桿尺寸為Φ20 mm，在拉拔油的潤滑作用下進行拉拔[3]。

2 配模工藝

從表1，表2中可以看出，兩種配模總壓縮率相同，隨著道次順序，三道次配模每道拉拔的減面率是呈逐減的，且第一道次減面為32.4%；四道次配模每道次拉拔的減面率在第四道次處有所增加。三道次配模的延伸系數(shù)相對于四道次配模較大，壓縮率及延伸系數(shù)偏大，銅桿在拉拔過程中會產(chǎn)生過量的熱量，對模具使用壽命有影響。

3 銅錫—120產(chǎn)品的性能

3.1 CTS120接觸線產(chǎn)品的機械性能

從表3中可以看出，兩種配模拉拔出來的CTS120接觸線產(chǎn)品的主要機械性能都符合鐵道部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求。四道次配模拉拔出產(chǎn)品的塑性性能相對較好。

3.2 拉制速度與桿溫

在錫銅桿坯拉拔過程中，銅桿表面桿溫過高將引起表面出現(xiàn)毛刺、氧化發(fā)黑等不良情況。以下是兩種配模拉拔過程中的拉制速度與桿溫情況。

對比表4和表5，三道次配模拉拔的桿溫比較高，且拉制速度在10 m/min時，其第一道桿溫達到98 ℃，這將影響到產(chǎn)品的表面質(zhì)量情況，拉制速度提高至20 m/min，錫銅接觸線產(chǎn)品斜角處出現(xiàn)毛刺。四道次配模拉拔的桿溫在拉制速度達到25 m/min時，桿溫比較穩(wěn)定，最高為83 ℃，錫銅接觸線產(chǎn)品表面質(zhì)量情況正常。

4 結(jié)論

通過四道拉拔工藝生產(chǎn)的銅錫合金接觸線、在機械性能方面塑性明顯優(yōu)于三道拉拔工藝，且在出桿溫度、生產(chǎn)效率等方面均優(yōu)于三道拉拔工藝。

參考文獻

[1] 鄭雁軍，姚家鑫，李國俊.高強高導(dǎo)電銅合金的研究現(xiàn)狀及展望[J].材料導(dǎo)報，1997，11（5）：52-55.

[2] 阮錦明，高精度異性銅合金帶材生產(chǎn)[J].上海有色金屬，1999，25（8）：1.

[3] 重有色金屬加工手冊（第四分冊）[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1979.endprint