一种高导高强铜合金动端导电筒的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高导高强铜合金动端导电筒的制备方法，包括以下步骤：配料：按质量百分比计：0.15～0.35％铬，0.05～0.1％稀土La，余量为铜；装炉熔炼，浇铸，锻造，锯断，挤压成型，固溶处理，时效处理，喷丸处理，机械加工，表面处理。本发明专利技术的方法制备得到的铜铬合金动端导电筒具有高导电性、高强度、耐高温等性能，减少了导电筒在使用过程中的变形，提高了使用寿命。本发明专利技术同时还提供了制备铜铬合金动端导电筒所用的挤压模具，提高了材料利用率、降低了生产成本。生产成本。生产成本。

【技术实现步骤摘要】
一种高导高强铜合金动端导电筒的制备方法


[0001]本专利技术涉及铜铬合金动端导电筒制备
，具体是涉及一种高导高强铜合金动端导电筒的制备方法。

技术介绍

[0002]断路器是变电站的主要电气设备之一，它不仅在系统正常运行时能切断和接通高压线路及各种空载和负荷电流，而且当系统发生故障时，通过继电保护装置的作用能自动、迅速、可靠地切除各种过负荷电流和短路电流，防止事故范围的发生和扩大。
[0003]传统断路器中压气缸和动端导电筒类产品都是薄壁件类型，材料大多数是铝合金和纯铜，铝合金材料的导电性能差，仅为纯铜材料的50％左右；纯铜材料导电率高，但是硬度、强度不高，一般采用冷拉管料或冷挤压成型毛坯进行加工，整体硬度HB80
‑
100之间，抗拉强度300MPa。
[0004]铝合金材料的导电筒由于电导率过低，相同截面尺寸无法满足断路器使用过程中对电阻的要求，若要使用，需要加大截面尺寸，断路器结构就会增大。纯铜材料的导电筒，由于整体硬度、机械性能、抗高温性能低，断路器在运动和使用的过程中极易造成导电筒变形。

技术实现思路

[0005]针对上述
技术介绍
指出的问题，本专利技术提供了一种高导高强铜合金动端导电筒的制备方法。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案如下：
[0007]一种高导高强铜合金动端导电筒的制备方法，包括以下步骤：
[0008]S1、配料：
[0009]按质量百分比计：0.15～0.35％铬，0.05～0.1％稀土La，余量为铜；
[0010]S2、装炉熔炼：
[0011]将步骤S1的原料进行装炉，采用非真空中频感应炉加电磁搅拌进行熔炼，熔炼温度为1100～1250℃，使铜铬原料熔化，得到熔体；
[0012]S3、浇铸：
[0013]采用结晶器将熔体倒入溜槽后及时打开气氛保护溜槽及炉口，保证溜槽内液面平稳，不断流、不溢出；待熔体进入达到结晶器容积的三分之一高度时开始铸造，起始铸造速度为50mm/min；当熔体流入结晶器容积的75～85％时，开启电磁搅拌，设定频率3～10Hz，电流60～100A，并将铸造速度缓慢调节至100 mm/min，并机械振动30次/分钟；待熔炼炉里的熔体全部倒入溜槽时，铸造速度保持100mm/min，直至浇铸完成，得到合金铸锭；
[0014]S4、锻造：
[0015]将铸锭装入电阻炉，加热至850℃，保温30
±
5min，待材料加热均匀后进行自由锻造，按照尺寸要求镦粗滚圆或拔长甩圆，一次变形量控制在60％以内，锻造至φ100*L棒料；
[0016]S5、锯断：
[0017]采用自动锯床锯断，锯断长度L＝65mm，得到坯料；
[0018]S6、挤压成型：
[0019]将步骤S5得到的坯料经热挤压或温挤压或冷挤压成型处理，得到挤压好的毛坯；
[0020]S7、固溶处理：
[0021]将步骤S6得到的挤压好的毛坯平整、均匀的放入料框内，装入UBE600型淬火炉，进行固溶处理；
[0022]S8、时效处理：
[0023]将固溶处理后的毛坯放入时效炉，485
±
10℃保温4个小时，随炉空冷，进行时效处理；
[0024]S9、喷丸处理：
[0025]时效处理完的毛坯均匀的挂在挂具上，表面进行喷丸处理；目的是去除产品表面氧化皮、挤压及热处理硬化层，降低毛坯表面硬度，提高切削性能和刀具寿命；
[0026]S10、机械加工：
[0027]按产品图纸进行车、铣加工，该导电筒产品属于薄壁件产品，加工过程非常容易变形，因此加工过程中的重点是保证尺寸精度，防止变形；
[0028]S11、表面处理：
[0029]对步骤S10机械加工后的产品内孔、外圆整体表面进行镀银处理，即得到高导高强铜合金动端导电筒。
[0030]进一步地，在上述方案中，所述步骤S2中，熔炼过程中，待铜水熔化清后，测得温度在1150
±
10℃时，用石墨坩埚取样检测Cr含量，并根据检测结果调整熔体成分直至铬含量达到目标值；根据检测结果调整熔体成分直至铬含量达到目标值；熔炼同时向熔体液面吹入氩气15min，氩气压力保持在7Pa，以脱去熔体内氢气；电磁搅拌功率为800KW
±
10KW，电磁搅拌时间为15min。
[0031]进一步地，在上述方案中，所述步骤S3中，铸造前调整结晶器冷却水流量为6.0～8.0m3/h，铸造过程中调整结晶器冷却水流量为30～35m3/h，冷却水温度为20～40℃，保证铸锭引出时保持亮红，且铸造过程铸锭保持亮红，铸造前排干铸造井水，避免激冷开裂，并及时清理结晶器内浮渣。
[0032]进一步地，在上述方案中，结晶器水冷的同时对凝固后拔出的铸锭以一定角度喷水，进行二次冷却，结晶器内部可实现“热顶铸造”，降低上端熔体凝固速率，保证及时补缩，同时有利于熔渣和气体的上浮除去，当熔炼炉坩埚内熔体量较少时，调节下引速度减小直至停止，待铸锭完全凝固后，关闭冷却水。
[0033]进一步可选地，在上述方案中，所述步骤S6中，所述热挤压的方法为：将坯料装入箱式电阻炉，炉温升至980℃
±
10℃，保温30分钟，保证坯料加热均匀；首件挤压之前，模具加热至300℃进行预热；采用水基环保型石墨润滑剂对凸模及模腔表面进行润滑；加热后的坯料放入模具中，采用1000T油压机挤压成型，挤压压力保持在15
‑
20Mpa，挤压速度为：15
‑
20mm/s，保压时间≥2s，挤压成型，打开模具，顶出坯料；热挤压所用的模具设计如下：毛坯按照内孔、外形尺寸单边2.5mm留加工余量，内孔与外形的同轴度保证在φ0.5以内进行设计，凹模模腔尺寸按照毛坯外形尺寸的1.03倍进行尺寸设计，凸模工作尺寸与毛坯内腔尺
寸一致；模具凸、凹模材料选用H13热作模具钢材料，淬火硬度HRC55
‑
60。
[0034]进一步可选地，在上述方案中，所述步骤S6中，所述温挤压的方法为：将坯料装入箱式电阻炉，炉温升400℃
±
10℃，保温60分钟，保证坯料加热均匀；首件挤压之前，模具加热至300℃进行预热；采用水基环保型石墨润滑剂对凸模及模腔表面进行润滑；加热后的毛坯料放入模具中，采用1000T油压机挤压成型，挤压压力保持在18
‑
23Mpa，挤压速度为：15
‑
20mm/s，保压时间≥3s，挤压成型，打开模具，顶出坯料；温挤压所用的模具设计如下：毛坯按照内孔、外形尺寸单边2.5mm留加工余量，内孔与外形的同轴度保证在φ0.5以内进行设计，凹模模腔尺寸按照毛坯外形尺寸的1.03倍进行尺寸设计，凸模工作尺寸与毛坯内腔尺寸一致，模具凸、凹模材料选用H13热作模具钢材料，淬火硬度HRC55
‑
60。
[0035]进一步可选地，在上述方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高导高强铜合金动端导电筒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、配料：按质量百分比计：0.15～0.35％铬，0.05～0.1％稀土La，余量为铜；S2、装炉熔炼：将步骤S1的原料进行装炉，采用非真空中频感应炉加电磁搅拌进行熔炼，熔炼温度为1100～1250℃，使铜铬原料熔化，得到熔体；S3、浇铸：采用结晶器将熔体倒入溜槽后及时打开气氛保护溜槽及炉口，待熔体进入达到结晶器容积的三分之一高度时开始铸造，起始铸造速度为50mm/min；当熔体流入结晶器容积的75～85％时，开启电磁搅拌，设定频率3～10Hz，电流60～100A，并将铸造速度缓慢调节至100mm/min，并机械振动30次/分钟；待熔炼炉里的熔体全部倒入溜槽时，铸造速度保持100mm/min，直至浇铸完成，得到合金铸锭；S4、锻造：将铸锭装入电阻炉，加热至850℃，保温30
±
5min，待材料加热均匀后进行自由锻造，按照尺寸要求镦粗滚圆或拔长甩圆，一次变形量控制在60％以内，锻造至φ100*L棒料；S5、锯断：采用自动锯床锯断，锯断长度L＝65mm，得到坯料；S6、挤压成型：将步骤S5得到的坯料经热挤压或温挤压或冷挤压成型处理，得到挤压好的毛坯；S7、固溶处理：将步骤S6得到的挤压好的毛坯平整、均匀的放入料框内，装入淬火炉，进行固溶处理；S8、时效处理：将固溶处理后的毛坯放入时效炉，485
±
10℃保温4个小时，随炉空冷，进行时效处理；S9、喷丸处理：时效处理完的毛坯均匀的挂在挂具上，表面进行喷丸处理；S10、机械加工：按产品图纸进行车、铣加工；S11、表面处理：对步骤S10机械加工后的产品内孔、外圆整体表面进行镀银处理，即得到高导高强铜合金动端导电筒。2.根据权利要求1所述的一种高导高强铜合金动端导电筒的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，熔炼过程中，待铜水熔化清后，测得温度在1150
±
10℃时，用石墨坩埚取样检测Cr含量，并根据检测结果调整熔体成分直至铬含量达到目标值；熔炼同时向熔体液面吹入氩气15min，氩气压力保持在7Pa。3.根据权利要求1所述的一种高导高强铜合金动端导电筒的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，铸造前调整结晶器冷却水流量为6.0～8.0m3/h，铸造过程中调整结晶器冷却水流量为30～35m3/h，冷却水温度为20～40℃。4.根据权利要求3所述的一种高导高强铜合金动端导电筒的制备方法，其特征在于，结晶器水冷的同时对凝固后拔出的铸锭喷水，进...

【专利技术属性】
技术研发人员：苟锁，杨亚明，李潇，赵智荣，周斌，孙君鹏，刘向东，陈浩军，梁建斌，王文斌，
申请(专利权)人：西安斯瑞先进铜合金科技有限公司，
类型：发明
国别省市：