铜锡合金接触线冷拉工艺配模道数研究

摘 要：在接触线拉拔工艺中，拉拔模具与配模道数是铜合金接触线拉制工艺中的关键控制因素之一。本文通过采用上引连挤法制造的铜锡合金杆坯作为原材料进行拉拔，对比了三道次、四道次不同减面率的配模拉拔，生产出CTS120接触线产品。试验得出四道次配模拉拔过程中杆温平均在60 ℃～80 ℃，产品表面光亮，各项主要机械性能符合电气化铁道用铜及铜合金接触线的国家标准要求，且采用四道次配模拉拔，加大拉拔速率，从而提高了产品生产率、降低企业生产成本。

关键词：拉拔 铜锡合金接触线 上引连挤法 模具

中图分类号：TQ153 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）03（b）-0069-02

我国电气化铁路建设正处在高速发展时期，高速接触网用接触线的材质及其品种繁多，同样也有诸多材料正在试验与试用阶段，但是铜及铜合金接触线产品在高速电气化铁路接触线网用导线中的需求，已是世界接触线发展的总趋向[1]。本文通过采用上引连挤工艺制造的锡铜杆坯分别进行三道次、四道次不同减面率的配模进行拉拔成形，生产CTS120接触线产品，对比了产品的抗拉强度、拉断力、反复弯曲以及扭转等主要机械性能，以及产品表面质量，拉拔减面率和生产产能方面分析三道次、四道次配模拉拔的特点，得出四道次配模拉拔，很好的解决三道次配模拉拔过程中出现的杆温过高，产品表面高温氧化发黑、毛刺以及拉制速率低等问题。

1 铜及铜合金接触线产品拉拔工艺

1.1 拉拔原理

铜及铜合金线坯的拉拔成形大多是在室温下进行的，属于冷变形。在室温下拉制时，材料会发生冷作硬化。拉制过程如图1所示，铜合金杆穿过具有喇叭形模孔的模子，在出口侧施加拉力，将铜合金杆拉过模子，使其发生截面积减小，长度增大的塑性变形[2]。

接触线拉拔采用内孔异形的模具拉拔，其与圆模拉拔主要不同在于异形模具的塑性变形区以及定径区的三角口处，在拉拔过程中铜杆所受到的摩擦应力比较大，此处是拉拔产品表面裂纹与毛刺容易产生的主要位置。

1.2 拉拔设备及主要的使用材料

采用了挤压工艺生产的铜锡合金杆坯作为原材料，锡含量为0.3%。试验用的拉拔设备是巨拉机，装有四个鼓轮与模具安装座。模芯材质为钨钢材料。铜锡合金杆坯拉拔进杆尺寸为Φ20 mm，在拉拔油的润滑作用下进行拉拔[3]。

2 配模工艺

从表1，表2中可以看出，两种配模总压缩率相同，随着道次顺序，三道次配模每道拉拔的减面率是呈逐减的，且第一道次减面为32.4%；四道次配模每道次拉拔的减面率在第四道次处有所增加。三道次配模的延伸系数相对于四道次配模较大，压缩率及延伸系数偏大，铜杆在拉拔过程中会产生过量的热量，对模具使用寿命有影响。

3 铜锡—120产品的性能

3.1 CTS120接触线产品的机械性能

从表3中可以看出，两种配模拉拔出来的CTS120接触线产品的主要机械性能都符合铁道部行业标准的要求。四道次配模拉拔出产品的塑性性能相对较好。

3.2 拉制速度与杆温

在锡铜杆坯拉拔过程中，铜杆表面杆温过高将引起表面出现毛刺、氧化发黑等不良情况。以下是两种配模拉拔过程中的拉制速度与杆温情况。

对比表4和表5，三道次配模拉拔的杆温比较高，且拉制速度在10 m/min时，其第一道杆温达到98 ℃，这将影响到产品的表面质量情况，拉制速度提高至20 m/min，锡铜接触线产品斜角处出现毛刺。四道次配模拉拔的杆温在拉制速度达到25 m/min时，杆温比较稳定，最高为83 ℃，锡铜接触线产品表面质量情况正常。

4 结论

通过四道拉拔工艺生产的铜锡合金接触线、在机械性能方面塑性明显优于三道拉拔工艺，且在出杆温度、生产效率等方面均优于三道拉拔工艺。

参考文献

[1]郑雁军，姚家鑫，李国俊.高强高导电铜合金的研究现状及展望[J].材料导报，1997，11（5）：52-55.

[2]阮锦明，高精度异性铜合金带材生产[J].上海有色金属，1999，25（8）：1.

[3]重有色金属加工手册（第四分册）[M].北京：冶金工业出版社，1979.

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