PL214960B1 - Sposób wytwarzania elementów osprzętu trakcji elektrycznej - Google Patents

Abstract

Wynalazek dotyczy sposobu wytwarzania elementów osprzętu trakcji elektrycznej ze stopu miedzi, według którego profil ze stopu miedzi o zawartości wagowej niklu 1-5% i krzemu 0,4-3% ogrzany do temperatury 850-950°C poddaje się kuciu matrycowemu, a uzyskaną odkuwkę umieszcza się w chłodziwie i chłodzi do temperatury poniżej 80°C, a następnie poddaje się obróbce wykańczającej, po czym uformowany element osprzętu wygrzewa się.

Description

Wynalazek dotyczy sposobu wytwarzania elementów osprzętu trakcji elektrycznej, zwłaszcza elementów osprzętu trakcji kolejowych i tramwajowych.

Znany jest sposób wytwarzania elementów osprzętu trakcji elektrycznej polegający na topieniu metalu, korzystnie brązu aluminiowego w gatunku BA1032 lub brązu krzemowego w gatunku BK331, jego uszlachetnianiu, odlewaniu, wybijaniu odlewu, a następnie obcinaniu układów zlewowych i obróbce wykańczającej. Wymagania techniczne dla odlewanego osprzętu trakcji elektrycznej określają w szczególności normy branżowe nr BN-81/9317-12, BN-81/9317-08.

Znany sposób wytwarzania elementów osprzętu trakcji elektrycznej poprzez ich odlewanie pozwala na uzyskanie elementów o znacząco niższych własnościach mechanicznych, a zwłaszcza bardzo niskiej przewodności elektrycznej, co skutkuje przegrzewaniem elementów nośno-przewodzących, a co za tym idzie może prowadzić do utraty własności mechanicznych elementów nośno-przewodzących oraz awarii sieci.

Zagadnieniem technicznym jest opracowanie nowej metody wytwarzania elementów osprzętu trakcji elektrycznej pozwalającej na osiągnięcie znacząco wyższych własności mechanicznych tych elementów, a zatem zmniejszenie ich wymiarów i masy oraz uzyskanie dużo wyższej niż dotychczasowa przewodności elektrycznej tych elementów. Mniejsza masa osprzętu wpływa bowiem korzystnie na parametry sieci trakcyjnej, w tym mniejsze zróżnicowania jej elastyczności. Natomiast zwiększona przewodność elektryczna elementów osprzętu pozwala na dostarczenie do pojazdu szynowego znacznie wyższych prądów trakcyjnych z jednoczesnym zmniejszeniem temperatury pracy tych układów.

Sposób wytwarzania elementów osprzętu trakcji elektrycznej ze stopu miedzi, według wynalazku charakteryzuje się tym, że profil ze stopu miedzi o zawartości wagowej niklu 1-5% i krzemu 0,4-3% ogrzany do temperatury 850-950°C poddaje się kuciu matrycowemu, a uzyskaną odkuwkę umieszcza się w chłodziwie i chłodzi do temperatury poniżej 80°C, a następnie poddaje się obróbce wykańczającej, po czym uformowany element osprzętu wygrzewa się.

Korzystnie, profil ze stopu miedzi nagrzewa się do temperatury 850-950°C, po czym kieruje się do procesu kucia tak, aby zachować temperaturę wsadu 850-950°C.

W szczególności, kucie matrycowe korzystnie przeprowadza się w trzech operacjach.

Korzystnie, odkuwkę umieszcza się w chłodziwie w czasie nie przekraczającym 1 minuty od zakończenia kucia. Chłodziwem, zwłaszcza, jest woda.

W szczególności, obróbka wykańczająca polega na okrawaniu i/lub dziurowaniu i/lub kalibrowaniu.

Korzystnie, element osprzętu wygrzewa się w temperaturze 450-550°C przez okres 2-12 godzin, w atmosferze ochronnej. W szczególności, element osprzętu wygrzewa się w temperaturze 480-520°C przez okres 3-6 godzin.

Korzystnie, wygrzewanie prowadzi się do uzyskania wytrzymałości na rozciąganie 560-670 MPa, granicy plastyczności 460-550 MPa, twardości 82-95 HRB przy zachowaniu przewodności elektrycznej właściwej 24-28 MS/m.

W szczególności, wytworzony element osprzętu oczyszcza się z zanieczyszczeń i/lub tlenków oraz obrabia mechanicznie. Obróbka mechaniczna, zwłaszcza, polega na frezowaniu, wierceniu i/lub gwintowaniu.

Korzystnie, oczyszczenie z zanieczyszczeń i/lub tlenków prowadzi się poprzez perełkowanie, piaskowanie i/lub śrutowanie.

Zaletami sposobu według wynalazku jest osiągnięcie znacząco wyższych własności mechanicznych uzyskanych elementów osprzętu trakcji elektrycznej, a zatem zmniejszenie ich wymiarów i masy. Ponadto elementy wytworzone sposobem według wynalazku posiadają dużo wyższą niż dotychczasowa przewodność elektryczną. Mniejsza masa osprzętu wpływa korzystnie na parametry sieci trakcyjnej, w tym mniejsze zróżnicowanie jej elastyczności. Natomiast zwiększona przewodność elektryczna pozwala na dostarczenie do pojazdu szynowego znacznie wyższych prądów trakcyjnych z jednoczesnym zmniejszeniem temperatury pracy tych układów. Dzięki wysokim własnościom mechaniczno-elektrycznym osprzętu może być on stosowany w sieciach trakcyjnych dużej prędkości jazdy oraz dużych mas przewożonych towarów. Elementy osprzętu trakcji elektrycznej wytworzone sposobem według wynalazku charakteryzują się ponadto wysoką odpornością na korozję. Sposób według wynalazku pozwala również na eliminację szeregu wad wewnętrznych i zewnętrznych wytwoPL 214 960 B1 rzonych elementów, które powstają podczas odlewania, a w szczególności eliminację struktur dendrytycznych, gruboziarnistości, porowatości, zagazowań lub wad powierzchni.

P r z y k ł a d I: Wsad w postaci profilu ze stopu miedzi o zawartości wagowej niklu od 1 do 5% i krzemu 0,4 do 1,5% o średnicy 20 mm i masie 0,24 kg nagrzano do temperatury 850°C, przetransportowano na matrycę prasy, po czym przystąpiono do kucia elementu. Tak uzyskaną odkuwkę w ciągu 5 s wrzucono do chłodziwa i schłodzono do temperatury 35°C. Tak schłodzoną odkuwkę okrojono. Z jednej odkuwki otrzymano 6 sztuk szczęk lewych uchwytu wieszakowego, po czym poddano je kalibrowaniu w celu uzyskania końcowych wymiarów założonych w technologii produkcji. Tak otrzymane szczęki poddano sztucznemu starzeniu poprzez umieszczenie ich w piecu z atmosferą ochronną w postaci argonu, w temperaturze 500°C na okres 2,5 godziny. Następnie otrzymany osprzęt oczyszczono z zanieczyszczeń i tlenków poprzez piaskowanie oraz obrobiono mechanicznie. Wytworzone szczęki charakteryzowały się następującymi własnościami mechaniczno-elektrycznymi: wytrzymałość na rozciąganie 640 MPa, granica plastyczności 500 MPa, twardość 88 HRB oraz przewodność elektryczna właściwa 24,2 MS/m.

P r z y k ł a d II: Wsad w postaci profilu ze stopu miedzi o zawartości wagowej niklu od 1 do 5% i krzemu 1,7 do 3% o średnicy 25 mm i masie 0,32 kg nagrzano do temperatury 900°C, przetransportowano na matrycę prasy, po czym przystąpiono do kucia elementu. Tak uzyskaną odkuwkę w ciągu 8 s wrzucono do chłodziwa i schłodzono do temperatury 25°C. Tak schłodzoną odkuwkę okrojono. Po okrawaniu z jednej odkuwki otrzymano 1 szczękę lewą uchwytu do połączeń równoległych lin nośnych, po czym poddano ją kalibrowaniu w celu uzyskania końcowych wymiarów założonych w technologii produkcji. Po czym poddano ją sztucznemu starzeniu poprzez umieszczenie w piecu w temperaturze 450°C na czas 12 godzin. Następnie szczękę oczyszczono z zanieczyszczeń i tlenków poprzez piaskowanie oraz obrobiono mechanicznie. Wytworzona szczęka charakteryzowała się następującymi własnościami mechaniczno-elektrycznymi: wytrzymałość na rozciąganie 650 MPa, granica plastyczności 530 MPa, twardość 92 HRB oraz przewodność elektryczna właściwa 27 MS/m.

P r z y k ł a d III: Wsad w postaci profilu ze stopu miedzi o zawartości wagowej niklu od 3 do 5% i krzemu 1,5 do 3% o średnicy 30 mm i masie 0,2 kg nagrzano do temperatury 950°C, przetransportowano na matrycę prasy, po czym przystąpiono do kucia elementu. Tak uzyskaną odkuwkę w ciągu 60 s wrzucono do chłodziwa i schłodzono do temperatury 79°C. Tak schłodzoną odkuwkę okrojono. Po okrawaniu z jednej odkuwki otrzymano 2 sztuki szczęk lewych uchwytu przegubowego do ramion odciągowych, po czym poddano je kalibrowaniu w celu uzyskania końcowych wymiarów założonych w technologii produkcji. Tak otrzymane szczęki poddano sztucznemu starzeniu poprzez umieszczenie ich w piecu próżniowym w temperaturze 550°C na czas 2 godziny. Następnie otrzymany osprzęt oczyszczono z zanieczyszczeń i tlenków poprzez piaskowanie oraz obrobiono mechanicznie. Wytworzone szczęki charakteryzowały się następującymi własnościami mechaniczno-elektrycznymi: wytrzymałość na rozciąganie 620 MPa, granica plastyczności 500 MPa, twardość 86 HRB oraz przewodność elektryczna właściwa 24,8 MS/m.

P r z y k ł a d IV: Wsad w postaci profilu ze stopu miedzi o zawartości wagowej niklu od 1,6 do 2,5% i krzemu 0,4 do 1,8% o średnicy 20 mm i masie 0,24 kg nagrzano do temperatury 900°C, przetransportowano na matrycę prasy, po czym przystąpiono do kucia elementu. Tak uzyskaną odkuwkę w ciągu 2 s wrzucono do chłodziwa i schłodzono do temperatury 20°C. Tak schłodzoną odkuwkę okrojono. Z jednej odkuwki otrzymano 6 sztuk szczęk lewych uchwytu wieszakowego, po czym poddano je kalibrowaniu w celu uzyskania końcowych wymiarów założonych w technologii produkcji. Tak otrzymane szczęki poddano sztucznemu starzeniu poprzez umieszczenie ich w piecu z atmosferą ochronną w postaci argonu, w temperaturze 500°C na okres 5 godziny. Następnie otrzymany osprzęt oczyszczono z zanieczyszczeń i tlenków poprzez piaskowanie oraz obrobiono mechanicznie. Wytworzone szczęki charakteryzowały się następującymi własnościami mechaniczno-elektrycznymi: wytrzymałość na rozciąganie 650 MPa, granica plastyczności 550 MPa, twardość 93 HRB oraz przewodność elektryczna właściwa 25 MS/m.

Claims (12)

1. Sposób wytwarzania elementów osprzętu trakcji elektrycznej ze stopu miedzi, znamienny tym, że profil ze stopu miedzi o zawartości wagowej niklu 1-5% i krzemu 0,4-3% ogrzany do temperatury 850-950°C poddaje się kuciu matrycowemu, a uzyskaną odkuwkę umieszcza się w chłodziwie

PL 214 960 B1 i chłodzi do temperatury poniżej 80°C, a następnie poddaje się obróbce wykańczającej, po czym uformowany element osprzętu wygrzewa się.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że profil ze stopu miedzi nagrzewa się do temperatury 850-950°C, po czym kieruje się do procesu kucia tak, aby zachować temperaturę wsadu 850-950°C.

3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że kucie matrycowe korzystnie przeprowadza się w trzech operacjach.

4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że odkuwkę umieszcza się w chłodziwie w czasie nie przekraczającym 1 minuty od zakończenia kucia.

5. Sposób według zastrz. 1 albo 4, znamienny tym, że chłodziwem jest woda.

6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że obróbka wykańczająca polega na okrawaniu i/lub dziurowaniu i/lub kalibrowaniu.

7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że element osprzętu wygrzewa się w temperaturze 450-550°C przez okres 2-12 godzin, w atmosferze ochronnej.

8. Sposób według zastrz. 7, znamienny tym, że element osprzętu wygrzewa się w temperaturze 480-520°C przez okres 3-6 godzin.

9. Sposób według zastrz. 1 albo 7, albo 8, znamienny tym, że wygrzewanie prowadzi się do uzyskania wytrzymałości na rozciąganie 560-670 MPa, granicy plastyczności 460-550 MPa, twardości 82-96 HRB przy zachowaniu przewodności elektrycznej właściwej 24-28 MS/m.

10. Sposób według zastrz. 1 albo 7, albo 8, znamienny tym, że wytworzony element osprzętu oczyszcza się z zanieczyszczeń i/lub tlenków oraz obrabia mechanicznie.

11. Sposób według zastrz. 10, znamienny tym, że obróbka mechaniczna polega na frezowaniu, wierceniu i/lub gwintowaniu.

12. Sposób według zastrz. 10, znamienny tym, że oczyszczenie z zanieczyszczeń i/lub tlenków prowadzi się poprzez perełkowanie, piaskowanie i/lub śrutowanie.