一種鋼鋁復合導電軌制備方法技術

一種鋼鋁復合導電軌制備方法，用于解決導電軌鋼鋁結合面復合效果差、制造成本高的問題。它按如下步驟進行：a.材料準備；b.加熱；c.雙金屬連續包覆擠壓；d．銑削修整；e.時效處理。本發明專利技術由于鋼鋁之間的復合在高溫高壓共同作用下擠壓完成，所以可以實現鋼鋁結合面間的冶金結合，結合穩定牢固，沒有機械結合帶有明顯間隙的界面，兩種材料之間的冶金結合使層間電阻減到最小，同時由于鋼和鋁接觸面無間隙，接觸面不會受到因環境或電的腐蝕侵害。本發明專利技術采用是連續擠壓加工工藝，還具有制造工藝簡單、工序少，整個過程容易受控、可以實現連續生產，耗材少、生產效率高等優點。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種軌道交通部件制備 方法，特別是城市軌道交通設施中的鋼鋁復合導電軌制備方法。
技術介紹
“導電軌”是沿著電氣化鐵路運行軌布置并將電力輸送給機車的剛性輸電導軌，因其一般布置在兩條運行軌道的側邊或兩條軌道中間，因此又叫“第三軌”，或“復合軌”。目前，城市軌道交通供電系統用的鋼鋁復合導電軌結構多為以下兩種1，采用鉚接方式將U型不銹鋼帶材嵌入到鋁軌本體設有的兩個槽中，并使用鉚釘將不銹鋼帶材與鋁軌基鉚接在一起。這種鉚接式鋼鋁復合導電軌存在兩個方面的問題其一是制造工藝復雜，其二是復合效果差，影響了鋼鋁復合的一致性，致使其正常使用率較低；2，采用焊接方式將不銹鋼帶包覆在鋁軌基上并進行不銹鋼帶的焊接，這種焊接式鋼鋁復合導電軌從一定程度上解決了復合一致性的問題，但是仍然存在以下問題(1)制造工藝落后，在進行鉤型鋼帶材焊接時通常是在常壓狀態進行焊接，使得焊處晶格松弛，造成耐磨、耐高溫等性能較差以及應力集中問題，因此，在高速摩擦和高溫條件下的復合導電軌容易被破壞；(2)在制造鉤型不銹鋼帶材時，需要將一定壁厚的不銹鋼帶加工成大彎曲弧度的鉤型不銹鋼帶材，由于鉤型不銹鋼帶材的曲率半徑較大，現有制造工藝存在耗材較大的問題，增加了制造成本。
技術實現思路
本專利技術用于解決上述已有技術之缺陷，提供一種經連續擠壓實現鋼鋁雙金屬牢固冶金結合、結合面無間隙且工藝簡單的鋼鋁復合導電軌制備方法。本專利技術所稱問題是以下述技術方案解決的 ，特別之處是，它按如下步驟進行a.材料準備選用鋁合金桿和不銹鋼帶；清除不銹鋼帶及合金鋁桿表面的油污及氧化層； b.加熱分別對不銹鋼帶、合金鋁桿和連續擠壓機的擠壓模具進行中頻預加熱，其中不銹鋼帶加熱至450-500°C，鋁合金桿加熱至150-200°C，擠壓模具加熱至500±20°C ； c.雙金屬連續擠壓將預熱后的不銹鋼帶送入連續擠壓機擠壓模具的鋼帶輸入通道，同時將鋁合金桿經連續擠壓機送料輪送入擠壓模具腔體下部的鋁合金桿輸入孔，在擠壓模具內鋁合金桿受熱變形，與不銹鋼帶緊密結合，同步擠出模腔，制成擠壓件； d.銑削修整對擠壓件進行銑削修整，形成鋼鋁復合導電軌半成品件； e.時效處理對鋼鋁復合導電軌半成品件在200°C溫度下進行4小時的時效處理。上述鋼鋁復合導電軌制備方法，所述c步驟中，將預熱后的兩根不銹鋼帶并排送入連續擠壓機擠壓模具的鋼帶輸入通道，同時將預熱后的兩根鋁合金桿經連續擠壓機送料輪送入擠壓模具腔體下部的鋁合金桿輸入孔，在擠壓模具內鋁合金桿受熱變形，將不銹鋼帶包覆、同步擠出模腔；所述d步驟中沿擠壓件中心平面將擠壓件對稱銑削切割為兩部分，分別對各部分進行表面修整。上述鋼鋁復合導電軌制備方法，所述擠壓模具包括腔體和依次固定在腔體內的前螺母、導向模、導流模、包覆模、后螺母，所述前、后螺母分別與腔體螺紋旋合；所述導向模由疊置的圓柱形前端和八棱臺形后端構成，在導向模中部設有鋼帶輸入通道；所述導流模設有圓形過渡孔，圓形過渡孔連通矩形包覆孔；所述包覆模中部設有擠壓通道，擠壓通道的橫截面形狀為兩個相疊的工字型。上述鋼鋁復合導電軌制備方法，所述腔體外部設有蛇形配置的線圈槽，腔體下部對稱設置兩個擋臺，擋臺前端處設有鋁合金桿輸入孔，鋁合金桿輸入孔與腔體內部連通。上述鋼鋁復合導電軌制備方法，所述鋼帶輸入通道的截面形狀為矩形，其前段為變截面，截面面積由大到小漸變，鋼帶輸入通道后段為等截面；所述 擠壓通道的橫截面面積由入口至出口從小到大漸變。上述鋼鋁復合導電軌制備方法，所述鋁合金桿的直徑為16-25毫米，不銹鋼帶的寬度為85-60毫米、厚度為6毫米。本專利技術針對現有導電軌鋼鋁結合面復合效果差、制造成本高的問題進行了改進，設計了一種以連續擠壓雙金屬復合技術制備鋼鋁復合導電軌的方法。該方法將不銹鋼帶和鋁合金桿分別預熱，然后將不銹鋼帶和鋁合金桿輸入連續擠壓機的模具中，在高溫高壓作用下鋼鋁通過連續擠壓同步出模、一次成型，實現鋼鋁結合面之間的牢固復合。由于鋼鋁結合面間的復合是在高溫高壓共同作用下擠壓完成，所以可以實現鋼鋁結合面間的冶金結合，這種冶金結合是由鋁和鋼的界面原子相互擴散而形成的結合，類似于穩定的金屬鍵，結合穩定牢固，沒有機械結合帶有明顯間隙的界面，兩種材料之間的冶金結合使層間電阻減到最小，同時由于鋼和鋁接觸面無間隙，接觸面不會受到因環境或電的腐蝕侵害。本專利技術采用是連續擠壓加工工藝，具有制造工藝簡單、工序少，整個過程容易受控、可以實現連續生產,耗材少、生產效率高等優點。附圖說明圖I是雙金屬連續包覆擠壓示意圖(圖2的A-A剖視圖)； 圖2是圖I的B向視 圖3是擠壓模具結構示意 圖4是腔體的外形示意 圖5是腔體的結構示意 圖6是圖4的仰視 圖7是包覆模的主視 圖8是圖7的左視 圖9是圖7的俯視 圖10導向模的主視 圖11是圖10的左視 圖12是圖10的俯視 圖13是導流模的主視 圖14是圖13的左視圖；圖15是圖13的俯視 圖16是經擠壓成型的擠壓件結構示意 圖17是鋼鋁復合導電軌的結構示意圖。圖中各部件標號表示如下1.送料輪，1-1.導料槽，2.鋁合金桿，3.不銹鋼帶，4.腔體,4-1.招合金桿輸入孔,4-2.擋臺,4-3.線圈槽,5.前螺母,6.導向模,6-1.圓柱形前端，6-2.八棱臺形后端，6-3.鋼帶輸入通道，7.鋁合金聚集區，8.導流模，8-1.矩形包覆孔，8-2.圓形過渡孔，9.包覆模，9-1.擠壓通道，10.后螺母，11.擠壓件，11-1.鋁合金基體，12.鋼鋁復合導電軌。具體實施例方式本專利技術方法采用雙金屬連續包覆擠壓技術，在連續擠壓機上經擠壓加工形成由鋁合金基體包覆不銹鋼帶的擠壓件，再經過切割銑削修整、時效處理等工序制成鋼鋁復合導 電軌產品。以下結合附圖對本專利技術方法予以詳述 I.材料準備選用鋁合金桿和不銹鋼帶，鋁合金桿的直徑優選16-25毫米，不銹鋼帶的寬度優選85-90毫米、厚度為6毫米。清除不銹鋼帶及鋁合金桿表面的油污及氧化層，不銹鋼帶采用堿液加熱浸泡刷洗的清洗方法，合金鋁桿采用4%-5%Na0H溶液清洗。2.加熱分別對不銹鋼帶、合金鋁桿和連續擠壓機的擠壓模具進行中頻預加熱，其中不銹鋼帶加熱至450-500°C，鋁合金桿加熱至150-200°C，擠壓模具加熱至500±20°C ； 3.雙金屬連續包覆擠壓參看圖I、圖2，將預熱后的兩根不銹鋼帶3并排送入連續擠壓機擠壓模具的鋼帶入口，同時兩根預熱的鋁合金桿2經連續擠壓機送料輪I送入擠壓模具腔體下部的鋁合金桿輸入孔(鋁合金桿輸入孔的直徑與所選用鋁合金桿的直徑匹配)，模具預熱溫度以及包覆擠壓過程中鋁合金桿與擠壓輪摩擦產生的摩擦熱量可以使腔體內鋁合金的溫度維持在450-480°C，在此溫度下鋁合金桿軟化變形成為柔軟的組織，變形抗力極小，在連續擠壓機強力擠壓下，模具腔體內部壓強達到每平方厘米100000N以上，軟化變形的鋁合金將不銹鋼帶包覆，由模具中擠出，制成擠壓件11。在連續擠壓機的出口處采用牽引機將擠壓件牽引，在牽引力和擠壓力的雙重作用下，使擠壓件穩定無偏向的行進。上述包覆擠壓過程中由于鋁合金處于高溫高壓的狀態下，鋁合金與不銹鋼帶表面形成一種不同于常規焊接或鉚接結合的冶金結合方式。這種冶金結合方式是依靠擠壓過程中溫度和本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種鋼鋁復合導電軌制備方法，其特征在于，它按如下步驟進行：a.材料準備：選用鋁合金桿和不銹鋼帶；清除不銹鋼帶及合金鋁桿表面的油污及氧化層；b.加熱：分別對不銹鋼帶、合金鋁桿和連續擠壓機的擠壓模具進行中頻預加熱，其中不銹鋼帶加熱至450？500℃，鋁合金桿加熱至150？200℃，擠壓模具加熱至500±20℃；c.？雙金屬連續擠壓：將預熱后的不銹鋼帶送入連續擠壓機擠壓模具的鋼帶輸入通道，同時將鋁合金桿經連續擠壓機送料輪送入擠壓模具腔體下部的鋁合金桿輸入孔，在擠壓模具內鋁合金桿受熱變形，與不銹鋼帶緊密結合，同步擠出模腔，制成擠壓件；d．銑削修整：對擠壓件進行銑削修整，形成鋼鋁復合導電軌半成品件；e.時效處理：對鋼鋁復合導電軌半成品件在200℃溫度下進行4小時的時效處理。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：張進東，吳彤，溫朝增，許文博，劉濤濤，李立銘，王彥景，
申請(專利權)人：邢臺鑫暉銅業特種線材有限公司，
類型：發明
國別省市：