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準要求，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 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）03（b）-0069-02

我國電氣化鐵路建設正處在高速發(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)標準的要求。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.高強高導電銅合金的研究現(xiàn)狀及展望[J].材料導報，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

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準要求，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 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）03（b）-0069-02

我國電氣化鐵路建設正處在高速發(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)標準的要求。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.高強高導電銅合金的研究現(xiàn)狀及展望[J].材料導報，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

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準要求，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 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）03（b）-0069-02

我國電氣化鐵路建設正處在高速發(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)標準的要求。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.高強高導電銅合金的研究現(xiàn)狀及展望[J].材料導報，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