一种充电桩插头用易切削高导电铜棒的生产方法技术

本发明专利技术涉及金属材料加工方法，尤其涉及一种充电桩插头用易切削高导电铜棒的生产方法。该方法包括如下步骤：(1)采用潜流式工频感应电炉，上引铸造无氧碲铜合金杆；(2)将步骤(1)制备所得无氧碲铜合金杆在线加热后直接进行连续挤压，制成挤压碲铜合金棒；(3)采用拉拔机将步骤(2)制备所得的挤压碲铜合金棒通过1－3道模具拉拔成型，制备出所需的易切削高导电铜棒。采用碲作为合金元素添加到铜中，一方面大大提高合金的切削性能，一方面保证合金的导电性能在95％IACS以上，且经过冷变形后，硬度可达HB115以上，最高可达HB130，满足高性能充电桩插头的使用需要。且该生产方法具备当今的连续化、短流程、成品率高和生产效率高等特点。

A Production Method of Free Cutting High Conductivity Copper Bar for Plug of Charging Pile

The invention relates to a metal material processing method, in particular to a production method of free cutting high conductivity copper rod for charging pile plugs. The method comprises the following steps: (1) casting oxygen-free copper tellurium alloy rod by undercurrent induction furnace with upward lead; (2) extruding the oxygen-free copper tellurium alloy rod directly after on-line heating to produce extruded copper tellurium alloy rod; (3) extruding the extruded copper tellurium alloy rod by drawing machine; (2) drawing the extruded copper tellurium alloy rod by 1-3 dies to produce the required ease. Cutting copper rods with high conductivity. The addition of tellurium as alloying element to copper greatly improves the cutting performance of the alloy. On the one hand, it ensures that the electrical conductivity of the alloy is above 95% IACS, and after cold deformation, the hardness of the alloy can reach HB115 or HB130, which meets the needs of high performance charging pile plugs. And the production method has the characteristics of continuity, short process, high yield and high production efficiency.

【技术实现步骤摘要】
一种充电桩插头用易切削高导电铜棒的生产方法
本专利技术涉及金属材料加工方法，尤其涉及一种充电桩插头用易切削高导电铜棒的生产方法。
技术介绍
充电桩是指用于电动汽车等大型电池组补充电能的设施，其功能类似于加油站里面的加油机，可以固定在地面或墙壁，安装于公共建筑(公共楼宇、商场、公共停车场等)和居民小区停车场或充电站内，可以根据不同的电压等级为各种型号的电动汽车充电。充电桩的输入端与交流电网直接连接，输出端都装有充电插头用于为电动汽车充电。充电桩插头是充电桩的核心部件之一，起着连接电源和电器的作用，其性能影响着充电的稳定性、效率性和安全性。目前，在中国的新能源汽车领域，主要采用T2紫铜棒作为充电桩插头材料，T2紫铜棒作为一种常见的导电材料，广泛应用于各种汇流排、铜扁线等母线，其导电性一般为99％IACS左右。但其主要的缺点就是硬度低且不易切削。当用作充电桩插头时，硬度低(一般为HB100左右)导致插头在使用过程中不耐磨、不耐撞击；而切削性能较差更是使紫铜插头在机加工过程中容易“粘刀”、零件表面较差，从而一方面使机加工效率低下，另一方面较大程度影响使用效果和寿命。为了解决生产效率和产品表面问题，一些生产厂家采用黄铜棒替代紫铜。然而虽然黄铜的切削性能好，且硬度较高，但采用黄铜的另一个结果是接触电阻(导电率一般为60％IACS左右)较大，使充电过程中发热较大，严重影响充电效率和安全，目前主要在一些小型电动自行车上使用。因此，针对上述现有技术的不足，开发一种在充电桩上应用的高导电、易切削且硬度较高的铜棒产品，对新能源汽车行业的发展具有重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供一种充电桩插头用易切削高导电铜棒的生产方法，且该生产方法具备当今的连续化、短流程、成品率高和生产效率高等特点。本专利技术的上述目的是通过如下方案予以实现的：一种充电桩插头用易切削高导电铜棒的生产方法，该方法包括如下步骤：(1)采用潜流式工频感应电炉，上引铸造无氧碲铜合金杆：原料包括标准阴极铜和铜碲中间合金，在熔化炉获得成分均匀、氧含量<10ppm的碲铜合金熔体，然后将熔体导入保温炉中进行上引铸造，铸造温度为1120～1180℃，结晶器出水温度≤50℃，将所述碲铜合金熔体经上引法生产出直径为的无氧碲铜合金杆；所述无氧碲铜合金杆中碲含量为0.05％～0.5％；(2)将步骤(1)制备所得无氧碲铜合金杆在线加热后直接进行连续挤压，制成挤压碲铜合金棒；在线加热装置安装在连续挤压机组中介于进料矫直机和挤压轮之间，确保进入挤压轮的铜杆温度为350℃～600℃；(3)采用拉拔机将步骤(2)制备所得的挤压碲铜合金棒通过1－3道模具拉拔成型，制备出所需的易切削高导电铜棒。更具体地：步骤(1)所述无氧碲铜合金杆中铜和碲的总含量大于99.99％。步骤(1)所述无氧碲铜合金杆还含有锡元素，锡含量为0.01-0.1％，铜+碲+锡的总含量大于99.99％。加入微量锡可进一步提高合金硬度，还可加入镍等元素。步骤(1)所述铜碲中间合金中碲含量为8-60％。步骤(1)所述熔化炉中采用锻烧木炭对熔体进行覆盖，覆盖厚度大于200mm；保温炉中采用石墨鳞片进行覆盖，覆盖厚度大于150mm。步骤(2)所述的在线加热装置为感应加热装置，包括感应线圈，所述感应线圈内套有高温管，所述无氧碲铜合金杆在高温管内通过，同时在管内通入惰性气体，以保护加热后的铜杆不受氧化。进一步的，所述的高温管可以是陶瓷管、石英管或带入外保护套的石墨管等。更进一步的，所述无氧碲铜合金杆从高温管出来后直接进入挤压轮，通过调整感应加热功率或挤压速度确保进入挤压轮的铜杆温度为400℃～480℃。步骤(3)所述拉拔机包括联合拉拔机。步骤(3)所述拉拔成型，总变形量为10％～65％。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：1、采用碲作为合金元素添加到铜中，一方面大大提高合金的切削性能，一方面保证合金的导电性能在95％IACS以上，且经过冷变形后，硬度可达HB115以上，最高可达HB130，满足高性能充电桩插头的使用需要。2、采用连续挤压可使铜棒密度提高，并获得细小等轴晶的再结晶组织，使碲的分布更加均匀，且连续挤压可以成卷生产，效率高。连续挤压后再采用冷加工则可确保铜棒产品的硬度和表面精度。3、本专利技术的制备方法中，生产流程短，仅为“熔炼－连续铸锭－连续挤压－拉拔”。而传统的含碲铜合金生产方法为“熔炼－半连续铸锭、热轧－切边－酸洗－冷轧－矫直－修边”。故生产工序显著缩短，成品率显著提高，能耗大幅降低，设备投资大幅减少，生产成本优势明显。4、本专利技术的制备方法中，区别于传统铜材连续挤压，在铜杆进入挤压轮之前采用了在线加热，且加热至合适的温度，确保碲铜杆的顺利咬入以及连续挤压过程的充分变形和充分的动态再结晶。有效解决了碲铜杆在传统连续挤压方式中无法顺利进行的难题。5、本专利技术涉及的在线加热采用感应加热方式，可以保证铜杆的快速无接触加热，加入套管后进行气氛保护可防止铜杆氧化，并可清洁铜杆表面的油污，保证挤压质量。加热温度设定在350℃～600℃是因为，低于350℃时碲铜铸杆的塑性仍然很差，在咬入时仍然容易破碎而无法正常连续挤压；高于600℃时则容易使变形区温度过高，影响连续挤压上挤压轮和压轮的寿命。6、本专利技术的制备方法中，全部工序都可以采用卷式法生产，在拉拔阶段还可以直接采用联合拉拔机同时不间断进行拉拔、抛光和定尺等动作，生产效率高，几何废料显著降低。而传统方法易切削铜棒的立式半连续铸锭、热挤等工序均采用分段法生产，几何废料多，成品率极低。故本专利技术具有明显的优势。7、本专利技术的制备方法中，采用8％～65％的碲铜中间合金添加到熔体，保证碲的均匀和不易烧损；采用潜流式工频炉进行合金熔炼，并在保温炉上方进行上引连续铸造。使本方法具有能耗低、碲的烧损少、含氧量易控制等特点，可获得氧含量极低、成分均匀的碲铜合金，使最终产品的性能优异。而传统的立式半连续铸锭对氧含量的控制极难把握，难以保证合金元素的含量和均匀性。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术做进一步地描述，但具体实施例并不对本专利技术做任何限定。实施例1本实施例的充电桩用高导易切削铜棒，选择碲铜合金的目标成分为0.2％(质量百分比)，其铜原料选择1号阴极铜和含碲60％的碲铜中间合金原料，具体制备方法包括如下步骤：(1)将阴极铜和碲铜中间合金在潜流式工频感应电炉的熔化仓内进行熔化和均匀化，熔化温度设定为1160℃。将潜流式工频感应电炉的保温仓的温度设定为1150℃，电炉的温度经温度继电器自动控制，控制精度为±2℃。熔化仓中采用锻烧木炭对熔体进行覆盖，覆盖厚度大于200mm；保温仓中采用石墨鳞片进行覆盖，覆盖厚度大于150mm。(2)通过步骤(1)中保温仓中的上引结晶器，连续上引生产出直径为的无氧碲铜合金杆，上引速度为380mm/min，并通过冷却水量调节，使结晶器的冷却出水温度小于48℃。(3)在挤压轮直径为300mm的连续挤机上安装在线感应加热装置，安装位置介于矫直器与挤压轮之间，感应加热线圈内套入内径为长度为1.2米的石英管，石英管两头配合插上内径的陶瓷塞，并在入口的陶瓷塞上设计一个进气嘴。通过石英管入口处的进气嘴，往石英管内充入氮气作为保护气体，充入压力本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种充电桩插头用易切削高导电铜棒的生产方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：(1)采用潜流式工频感应电炉，上引铸造无氧碲铜合金杆：原料包括标准阴极铜和铜碲中间合金，在熔化炉获得成分均匀、氧含量<10ppm的碲铜合金熔体，然后将熔体导入保温炉中进行上引铸造，铸造温度为1120～1180℃，结晶器出水温度≤50℃，将所述碲铜合金熔体经上引法生产出直径为

【技术特征摘要】
1.一种充电桩插头用易切削高导电铜棒的生产方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：(1)采用潜流式工频感应电炉，上引铸造无氧碲铜合金杆：原料包括标准阴极铜和铜碲中间合金，在熔化炉获得成分均匀、氧含量&lt;10ppm的碲铜合金熔体，然后将熔体导入保温炉中进行上引铸造，铸造温度为1120～1180℃，结晶器出水温度≤50℃，将所述碲铜合金熔体经上引法生产出直径为的无氧碲铜合金杆；所述无氧碲铜合金杆中碲含量为0.05％～0.5％；(2)将步骤(1)制备所得无氧碲铜合金杆在线加热后直接进行连续挤压，制成挤压碲铜合金棒；在线加热装置安装在连续挤压机组中介于进料矫直机和挤压轮之间，确保进入挤压轮的铜杆温度为350℃～600℃；(3)采用拉拔机将步骤(2)制备所得的挤压碲铜合金棒通过1－3道模具拉拔成型，制备出所需的易切削高导电铜棒。2.根据权利要求1所述的充电桩插头用易切削高导电铜棒的生产方法，其特征在于：步骤(1)所述无氧碲铜合金杆中铜和碲的总含量大于99.99％。3.根据权利要求1所述的充电桩插头用易切削高导电铜棒的生产方法，其特征在于：步骤(1)所述无氧碲铜合金杆还含有锡元素，锡含量为0.01-0.1％，铜+碲+锡的总含量大于99.99％。4.根据权利要求1所述的充电桩插头用易切削...

【专利技术属性】
技术研发人员：李明茂，朱明彪，
申请(专利权)人：江西理工大学，
类型：发明
国别省市：江西,36