×
25.04.2019
219.017.3b08

Результат интеллектуальной деятельности: Способ изготовления электроконтактного провода для высокоскоростного железнодорожного транспорта

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к способам изготовления электроконтактного провода из термоупрочняемого сплава на основе меди. Способ включает подачу сплава в кристаллизатор, кристаллизацию сплава в виде непрерывнолитой заготовки, деформацию упомянутой заготовки на катанку, закалку, старение при 400-500°С, формирование электроконтактного провода. Закалку проводят непосредственно после кристаллизации с температуры 900-1000°С, деформацию на катанку осуществляют радиальным обжатием с суммарной накопленной степенью деформации не менее е=1,5, а формирование электроконтактного провода с фасонным профилем проводят при последовательном совмещении в одной операции равноканального углового прессования по схеме «Конформ» и выдавливания при температуре не выше 500°С, причем старение проводят в качестве финишной операции. Технический результат заключается в повышении физико-механические свойства провода при снижении затрат на его изготовление. 1 пр., 1 табл.

Изобретение относится к технологии получения электроконтактного провода контактной сети из термоупрочняемого (дисперсионно-твердеющего) сплава.

Известно, что к электроконтактному проводу для высокоскоростного железнодорожного транспорта в процессе эксплуатации предъявляется, наряду с высокой электропроводностью, ряд основных требований: высокая прочность - для обеспечения повышенной силы натяжения провода и, соответственно, противодействия активному механическому волновому процессу при высокоскоростной эксплуатации; высокая термостабильность, обеспечивающая условия эксплуатации при кратковременном нагреве провода до 150°С, и низкая скорость ползучести при температуре эксплуатации.

Известен способ производства контактных проводов (патент РФ №2236918, МПК В21В 1/46, опубликовано 27.09.2004 г.), включающий получение расплава в печи с инертной атмосферой, рабочее пространство которой состоит из трех зон - зоны плавления, зоны легирования и зоны выдачи готового металла, его легирование элементами, имеющими гексагональную или тетрагональную кристаллическую решетку, и вытяжку из расплава литой заготовки требуемого сечения. Последующее формирование из нее профиля провода осуществляют в два этапа - получение прутка волочением со степенью деформации 15-50% и последующей прокаткой прутка со степенью деформации 50-70%. Однако этот метод используют преимущественно для получения катанки и дальнейшего передела - контактного провода из технически чистой меди или деформационно-упрочняемых медных сплавов с малой степенью легирования, например, из сплава Cu-0.2%Sn.

Недостатком такой технологии является ограниченная производительность, т.к. идет пошаговая локальная кристаллизации расплава, которая требует больших энергетических затрат для поддержания довольно большого объема расплава в жидкой фазе длительное время. По механическим свойствам провода, изготовленные из меди и деформационно-упрочняемых малолегированных медных сплавов, демонстрируют предел прочности не выше 500 МПа, относительную пластичность 3-5% и невысокую термостабильность 180-370°С.

Наиболее близким к предлагаемому является способ изготовления электроконтактного провода и электроконтактный провод (патент РФ №2540944, МПК В60М 1/13, В21В 1/46, опубликовано 10.02.2015 г.), включающий получение расплава медного сплава, подачу сплава в кристаллизатор, кристаллизацию сплава в виде непрерывнолитой заготовки, прокатку упомянутой заготовки непосредственно за кристаллизацией на катанку в условиях, обеспечивающих закалку сплава, старение при 400-500°С и последующее формирование электроконтактного провода.

Недостатком такой технологии является то, что закалка сплава на твердый раствор идет с температуры порядка 800°С путем водяного охлаждения проката в межклетьевом пространстве, т.е. пошагово с постепенным снижением температуры. Однако, такой режим обработки противоречит рекомендациям по оптимальной температуре закалки на твердый раствор низколегированных бронз, которая, как правило, происходит единовременно и составляет 900-1000°С. Поэтому эффективность упрочнения от последеформационной термической обработки (старения) катанки недостаточно высока. Другим недостатком является необходимость проводить получение провода в два этапа: на первом этапе получать катанку на линии литейно-прокатного агрегата, а на втором - получать непосредственно фасонный провод на линии волочения, что увеличивает временные и финансовые затраты на производство.

Задачей изобретения является снижение затрат на изготовление электроконтактного провода.

Технический результат заключается в повышении комплекса физико-механических свойств электроконтактного провода для высокоскоростных железнодорожных магистралей.

Технический результат достигается способом изготовления электроконтактного провода из термоупрочняемого сплава на основе меди, включающим подачу сплава в кристаллизатор, кристаллизацию сплава в виде непрерывнолитой заготовки, деформацию упомянутой заготовки на катанку, закалку, старение при 400-500°С, формирование электроконтактного провода, в котором, в отличие от прототипа, закалку проводят непосредственно после кристаллизации с температуры 900-1000°С, деформацию на катанку осуществляют радиальным обжатием с суммарной накопленной степенью деформации не менее е=1.5, а формирование электроконтактного провода с фасонным профилем проводят при последовательном совмещении в одной операции равноканального углового прессования по схеме «Конформ» и выдавливания при температуре не выше 500°С, причем старение проводят в качестве финишной операции.

Решение поставленной задачи и достижение технического результата обусловлено следующим. За счет последовательного применения эффективных методов интенсивной пластической деформации, таких как всесторонняя ковка (радиальное обжатие) и равноканальное угловое прессование (РКУП), совмещенное в одной операции с формообразованием фасонного профиля провода, обеспечивается снижение энергоемкости и количества операций, сокращение требуемых производственных площадей, снижение межоперационных затрат и затрат на оснастку.

Повышенные физико-механические свойства термоупрочняемых сплавов традиционно обеспечиваются за счет последовательного использования операций закалки на твердый раствор и последующей термической обработки (старения) при фиксированной температуре. Причем, при старении из твердого пересыщенного раствора выделяются вторые фазы, связывающие атомы легирующего элемента в виде мелкодисперсных выделений нано - и микро размера. Этот процесс приводит к упрочнению и повышению электропроводимости сплава, соответственно, за счет мелкодисперсных выделений и очищения матрицы, т.е. кристаллической решетки меди, от легирующих примесей. Дополнительное наложение холодной деформации после закалки, как правило, приводит к интенсификации выделения вторых фаз и формированию более мелкой структуры.

Предложенная технология получения проводов из термоупрочняемого сплава на основе меди за счет последовательного использования операций закалки на твердый раствор, холодной пластической деформации радиальной ковкой, РКУП с прессованием провода фасонной формы и финишной термической обработкой (старением) при фиксированной температуре способствует проявлению двух важных физических эффектов: глубокому измельчению исходной структуры до получения нанометрического размера фрагментов и выделению вторых фаз, также нанометрического размера. Формирование структуры нанометрического размера способствует, согласно закона Петча-Холла (Carlton С.Е., Ferreira P.J. «What is behind the inverse Hall-Petch effect in nanocrystalline materials?)) // Acta Materialia. 2007. V. 55. P. 3749-3756), дополнительному и заметному повышению прочностных характеристик сплава. А старение сплава с нанокристаллической структурой обеспечивает более полное протекание процесса распада твердого раствора с выделением вторых фаз, преимущественно на границах структурных фрагментов, что обеспечивает формирование повышенного комплекса прочностных и пластических свойств (Валиев Р.З. Объемные наноструктурные материалы: фундаментальные основы и применения: пер. с англ. / Р.З. Валиев, А.П. Жиляев, Т.Дж. Лэнгдон. - СПб.: Эко-Вектор, 2017. - 479 с). Пример осуществления изобретения.

В качестве исходного материала была взята термоупрочняемая бронза, легированная хромом, Cu-0.65%Cr. В расплав меди при температуре не ниже 1250°С вводили лигатуру медь-хром, далее расплав подавали в кристаллизатор для формирования исходной заготовки и тут же ее закаливали в воду с температуры в диапазоне 900-1000°С. Затем проводили деформацию заготовки радиальным обжатием (ковкой) при начальной температуре заготовки не выше 100°С в двух взаимно перпендикулярных направлениях до получения катанки квадратного сечения с размером стороны квадрата 25 мм. После деформации радиальной ковкой температура заготовки за счет деформационного разогрева составляла 350°С, Затем заготовку помещали в экструдер для равноканального углового прессования по схеме «Конформ» и деформировали до получения конечного провода с фасонным профилем площадью 150 мм. Температура провода на выходе составляла 480-500°С. Затем в течение одного часа при температуре 450°С проводили старение провода с фасонным профилем.

Вид сформированной структуры и свойства провода после старения представлены в таблице.

Как следует из таблицы, тип структуры - зеренно-субзеренный, при этом средний размер фрагментов приблизительно составляет 300±20 нм, размер выпавших частиц (вторых фаз) 10-100 нм, преимущественное расположение частиц - границы фрагментов.

Из таблицы видно, что в результате изготовления провода по предложенному способу получены высокие физико-механические свойства, такие как предел прочности,σв, относительная пластичность δ,%, удельная электропроводность, % IACS.

Таким образом, предложенное изобретение позволяет повысить физико-механические свойства электроконтактного провода при снижении затрат на их изготовление.

Способ изготовления электроконтактного провода из термоупрочняемого сплава на основе меди, включающий подачу сплава в кристаллизатор, кристаллизацию сплава в виде непрерывнолитой заготовки, деформацию упомянутой заготовки на катанку, закалку, старение при 400-500°С, формирование электроконтактного провода, отличающийся тем, что закалку проводят непосредственно после кристаллизации с температуры 900-1000°С, деформацию на катанку осуществляют радиальным обжатием с суммарной накопленной степенью деформации не менее е=1,5, а формирование электроконтактного провода с фасонным профилем проводят при последовательном совмещении в одной операции равноканального углового прессования по схеме «Конформ» и выдавливания при температуре не выше 500°С, причем старение проводят в качестве финишной операции.
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 61-70 of 146 items.
20.03.2019
№219.016.e2e7

Способ упрочнения лопаток моноколеса из титанового сплава

Изобретение относится к способу упрочнения лопаток моноколеса из титанового сплава. Способ включает ионно-имплантационную обработку материала поверхностного слоя лопаток энергией от 20 кэВ до 35 кэВ и дозой от 1,6⋅10 см до 2,0⋅10 см с последующим нанесением ионно-плазменного многослойного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002682265
Дата охранного документа: 18.03.2019
20.04.2019
№219.017.357f

Магнитопровод статора электромеханических преобразователей энергии

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электромеханических преобразователях энергии автономных объектов. Техническим результатом является повышение надежности, энергоэффективности и минимизация тепловыделений, повышение к.п.д. на 1-2%. Магнитопровод статора содержит...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002685420
Дата охранного документа: 18.04.2019
25.04.2019
№219.017.3b0d

Радио-шариковый первичный преобразователь расхода жидкости

Изобретение относится к измерительной технике и радиоэлектронному приборостроению и может использоваться в расходометрии любых электропроводных и неэлектропроводных, прозрачных и непрозрачных жидкостей, в химической, нефтеперерабатывающей, фармацевтической промышленности, в энергетике и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002685798
Дата охранного документа: 23.04.2019
27.04.2019
№219.017.3ba6

Способ нанесения защитного многослойного покрытия на лопатки моноколеса из титанового сплава

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в авиационном двигателестроении и энергетическом турбостроении для защиты пера рабочих лопаток моноколеса компрессора ГТД из титановых сплавов от эрозионного разрушения. Способ включает упрочняющую обработку материала...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002685896
Дата охранного документа: 23.04.2019
27.04.2019
№219.017.3bad

Способ упрочняющей обработки лопаток моноколеса из титановых сплавов

Изобретение относится к способу упрочняющей обработки лопаток моноколеса из титановых сплавов и может быть использовано в авиационном двигателестроении и энергетическом турбостроении. Осуществляют полирование, ионную очистку и ионно-имплантационную обработку лопаток. Ионно-имплантационную...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002685892
Дата охранного документа: 23.04.2019
27.04.2019
№219.017.3baf

Способ получения многослойного защитного покрытия на лопатках моноколеса из титанового сплава от пылеобразной эрозии

Изобретение относится к способу получения многослойного защитного покрытия на лопатках моноколеса из титанового сплава от пылеабразивной эрозии и может быть использовано в авиационном двигателестроении и энергетическом турбостроению. Осуществляют упрочняющую и ионно-имплантационную...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002685919
Дата охранного документа: 23.04.2019
27.04.2019
№219.017.3bcb

Способ упрочняющей обработки лопаток блиска из легированных сталей

Изобретение относится к способу упрочняющей обработки лопаток блиска из легированных сталей и может быть использовано в авиационном двигателестроении и энергетическом турбостроении. Способ включает полирование, ионную очистку и ионно-имплантационную обработку лопаток. Ионно-имплантационную...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002685890
Дата охранного документа: 23.04.2019
27.04.2019
№219.017.3bd5

Способ упрочнения лопаток блиска из легированных сталей

Изобретение относится к способу упрочнения лопаток блиска из легированных сталей. Осуществляют упрочняющую обработку микрошариками, полирование, ионную очистку и ионно-имплантационную обработку лопаток. Ионно-имплантационную обработку поверхностного слоя проводят ионами азота при энергии от 0,8...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002685893
Дата охранного документа: 23.04.2019
27.04.2019
№219.017.3be6

Способ упрочнения лопаток моноколеса из титановых сплавов

Изобретение относится к способу упрочнения лопаток моноколеса из титановых сплавов и может быть использовано в авиационном двигателестроении и энергетическом турбостроении. Способ включает упрочняющую обработку микрошариками, полирование, ионную очистку и ионно-имплантационную обработку...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002685888
Дата охранного документа: 23.04.2019
27.04.2019
№219.017.3ce5

Система автоматического управления углом тангажа и ограничения угла атаки летательного аппарата

Система автоматического управления углом тангажа и ограничения угла атаки летательного аппарата содержит задатчик угла тангажа, вычислитель автопилота угла тангажа, задатчик максимального угла атаки, два вычислителя автомата ограничения угла атаки, алгебраические селекторы максимального и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002686378
Дата охранного документа: 25.04.2019
Showing 21-21 of 21 items.
24.11.2019
№219.017.e5bc

Способ штамповки заготовок с ультрамелкозернистой структурой из двухфазных титановых сплавов

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при получении заготовок из титановых двухфазных сплавов. Заготовку подвергают термической обработке для получения дуплексной структуры с объемной долей зерен первичной α-фазы не более 30%. Затем пластически...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002707006
Дата охранного документа: 21.11.2019
+ добавить свой РИД