一种高强度铜铬锆接触线的生产装置
阅读说明：本技术 一种高强度铜铬锆接触线的生产装置 (Production device of high-strength copper-chromium-zirconium contact line ) 是由 冯岳军 卞方宏 赵强 谷正行 程胜 于 2021-09-30 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种高强度铜铬锆接触线的生产装置,包括依次设置的放线架、校直机、清洁机、连续挤压机、冷却装置和收线架,所述连续挤压机设有压实轮、挤压轮和挤压成型模具,所述挤压成型模具包括模座,所述模座由内向外依次设有通孔、模具容纳腔和模套容纳腔,所述模具容纳腔内设有模具,所述模套容纳腔内设有模套,模套将模具限位在模具容纳腔内。本发明通过在模座上分别设置模具容纳腔和模套容纳腔,在模座外形(轴向尺寸)不变的情况下,模具前置,挤压通道变短,所需挤压压力变小,挤压电流下降20%,晶粒没有完全破碎,出现晶粒分层现象,内外晶粒度大小完全不一样,生产出来的产品强度和韧性都有提高,完全满足工业化生产要求。(The invention relates to a production device of a high-strength copper-chromium-zirconium contact line, which comprises a pay-off stand, a straightening machine, a cleaning machine, a continuous extruding machine, a cooling device and a take-up stand which are sequentially arranged, wherein the continuous extruding machine is provided with a compaction wheel, an extrusion wheel and an extrusion forming die, the extrusion forming die comprises a die holder, the die holder is sequentially provided with a through hole, a die accommodating cavity and a die sleeve accommodating cavity from inside to outside, a die is arranged in the die accommodating cavity, a die sleeve is arranged in the die sleeve accommodating cavity, and the die is limited in the die accommodating cavity by the die sleeve. According to the invention, the die containing cavity and the die sleeve containing cavity are respectively arranged on the die holder, under the condition that the shape (axial dimension) of the die holder is not changed, the die is arranged in front, the extrusion channel is shortened, the required extrusion pressure is reduced, the extrusion current is reduced by 20%, the crystal grains are not completely crushed, the phenomenon of crystal grain layering occurs, the sizes of the inner and outer crystal grains are completely different, the strength and toughness of the produced product are improved, and the industrial production requirements are completely met.)
技术领域
本发明涉及电气化铁路及轨道交通接触网技术领域，具体涉及一种高强度铜铬锆接触线的生产装置。
背景技术
随着电气化铁路的高速发展，对接触网线材的要求越来越高。要求接触网线材在拥有高强度的同时又有高导电率。线材的高强度可以增加列车运行的安全性和稳定性，高导电率可以节省电能在传输过程中的损耗。传统的铜铬锆合金生产工艺（卧式挤压、连续挤压、连铸连轧）生产出来的铜铬锆接触线晶粒度比较均匀，随着强度提高，其韧性会变差，很难达到标准要求，即使能做出合格的产品，性能也在临界状态，无法工业化生产。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供了一种高强度铜铬锆接触线的生产装置，通过在模座上分别设置模具容纳腔和模套容纳腔，且模具容纳腔设置在模套容纳腔内侧，在模座外形（轴向尺寸）不变的情况下，模具前置，挤压通道变短，所需挤压压力变小，挤压电流下降20%，晶粒没有完全破碎，出现晶粒分层现象，内外晶粒度大小完全不一样，生产出来的产品强度和韧性都有提高，完全满足工业化生产要求。
本发明的目的是这样实现的：
一种高强度铜铬锆接触线的生产装置，包括依次设置的放线架、校直机、清洁机、连续挤压机、冷却装置和收线架，所述连续挤压机设有压实轮、挤压轮和挤压成型模具，铜铬锆铜杆依次经过放线架、校直机和清洁机后进入连续挤压机，压实轮将铜铬锆铜杆压入挤压轮，通过挤压轮的转动将铜铬锆铜杆带入挤压成型模具，挤压出的铜铬锆接触线经冷却装置冷却，冷却后的产品由收线架收卷；所述挤压成型模具包括模座，所述模座由内向外依次设有通孔、模具容纳腔和模套容纳腔，所述模具容纳腔内设有模具，所述模套容纳腔内设有模套，模套将模具限位在模具容纳腔内。
优选的，所述模具内设有喇叭孔，所述喇叭孔的小径端与通孔连通，所述喇叭孔和通孔构成挤压通道。
优选的，所述冷却装置设有氧化管，所述氧化管充满冷却水，充满冷却水的氧化管对铜铬锆铜杆进行冷却，同时起到防止氧化的作用。
优选的，连续挤压机的挤压参数为挤压转速5m/min，挤压电流310-330A。
优选的，挤压出来的铜铬锆接触线包括中心的晶粒度为0.5mm的粗晶粒区和外层的晶粒度为0.05mm的细晶粒区，所述外层的细晶粒区单边厚度为1mm。
本发明的有益效果是：
本发明通过在模座上分别设置模具容纳腔和模套容纳腔，且模具容纳腔设置在模套容纳腔内侧，在模座外形（轴向尺寸）不变的情况下，模具前置，挤压通道变短，所需挤压压力变小，挤压电流下降20%，晶粒没有完全破碎，出现晶粒分层现象，内外晶粒度大小完全不一样，生产出来的产品强度和韧性都有提高，完全满足工业化生产要求。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为实施例的挤压成型模具的结构示意图。
图3为模座的结构示意图。
图4为实施例挤压出来产品的截面示意图。
图5为实施例挤压出来产品粗晶粒区的金相分析照片。
图6为实施例挤压出来产品细晶粒区的金相分析照片。
图7为对比例的挤压成型模具的结构示意图。
其中：放线架1；校直机2；清洁机3；连续挤压机4；冷却装置5；收线架6；压实轮7；挤压轮8；挤压成型模具9；模座9.1；通孔9.1.1；模具容纳腔9.1.2；模套容纳腔9.1.3；维修孔9.1.4；模具9.2；喇叭孔9.2.1；模套9.3；挡料块9.4；铜铬锆铜杆10；铜铬锆接触线11；粗晶粒区11.1；细晶粒区11.2。
具体实施方式
实施例1：
参见图1-6，本发明涉及一种高强度铜铬锆接触线的生产装置，包括依次设置的放线架1、校直机2、清洁机3、连续挤压机4、冷却装置5和收线架6，所述连续挤压机4设有压实轮7、挤压轮8和挤压成型模具9。
铜铬锆铜杆10依次经过放线架1、校直机2和清洁机3后进入连续挤压机4，压实轮7将铜铬锆铜杆10压入挤压轮8，通过挤压轮8的转动将铜铬锆铜杆10带入挤压成型模具9，挤压出的铜铬锆接触线11经冷却装置5冷却，冷却后的产品由收线架收卷。
所述挤压成型模具9包括模座9.1，所述模座9.1由内向外依次设有通孔9.1.1、模具容纳腔9.1.2和模套容纳腔9.1.3，所述模具容纳腔9.1.2内设有模具9.2，所述模套容纳腔9.1.3内设有模套9.3，模套9.3将模具9.2限位在模具容纳腔9.1.2内。
所述模具9.2内设有喇叭孔9.2.1，所述喇叭孔9.2.1的小径端与通孔9.1.1连通，所述喇叭孔9.2.1和通孔9.1.1构成挤压通道。通过在模座上分别设置模具容纳腔9.1.2和模套容纳腔9.1.3，且模具容纳腔9.1.2设置在模套容纳腔9.1.3内侧，在模座9.1外形（轴向尺寸）不变的情况下，模具前移13-16mm，（模具前移15mm晶粒分层效果好）挤压通道变短，所需挤压压力变小，挤压电流下降20%。
所述通孔9.1.1的内侧下方设有挡料块9.4，随挤压轮8转动的铜铬锆铜杆10经挡料块9.4限位后进入挤压成型模具9的挤压通道。
所述模座9.1上设有维修孔9.1.4，所述维修孔9.1.4与挡料块9.4相对应。当挡料块9.4寿命到期后，由于挡料块9.4或多或少有点变形，挡料块9.4会拿不出来，此时用顶针从维修孔9.1.4外侧伸入把变形的挡料块9.4顶出来。
所述冷却装置5设有氧化管，所述氧化管充满冷却水，由于挤压出来的铜铬锆铜杆温度很高，充满冷却水的氧化管对铜铬锆铜杆进行冷却，同时起到防止氧化的作用。
连续挤压机4的挤压参数为挤压转速5m/min，挤压电流310-330A。
如图4-6，挤压出来的铜铬锆接触线11包括中心的晶粒度为0.5mm的粗晶粒区11.1和外层的晶粒度为0.05mm的细晶粒区11.2，所述外层的细晶粒区11.2单边厚度为1mm。
对比例1：
参见图7，现有挤压成型模具如图7所示，所述挤压成型模具9的模座9.1由内向外依次设有通孔9.1.1和模套容纳腔9.1.3，模套容纳腔9.1.3内设有模套9.3，模套9.3内嵌设有模具，所述模具9.2内设有喇叭孔9.2.1，所述喇叭孔9.2.1的小径端与通孔9.1.1连通，所述喇叭孔9.2.1和通孔9.1.1构成挤压通道，模座上没有单独设置模具容纳腔，挤压通道长其余结构与实施例1相同。
将实施例与对比例生产数据进行对比，结果件表1。
从试验数据可以看出，实施例生产的产品硬度比对比例生产的产品提高7HB，实施例所需挤压电流下降了80A左右，这样节省了能耗，由于挤压电流低，说明在挤压过程中挤压力偏低，挤压温度相比较对比例来说是偏低的，这个从挤压出来的产品的导电率也可以看出来。如果挤压温度高，导电率还会偏高，说明铜杆在挤压过程中合金元素有析出现象，挤压出来的铜杆导电率越低，说明其固溶度越好，后续加工时效强化效果越好。
对实施例和对比例挤压出来的产品进行拉制实验，性能参数见表2。
从表1，2可以看出，挤压出来的产品在冷加工速度5m/min的情况下，冷加工变形量60%性能如下，通过冷加工的话，硬度有所提高，导电率下降1.5%左右。
将冷加工好的产品进行热处理，热处理的目的是将铬、锆等元素从铜基体中析出，这样能继续提高硬度，同时提高导电率。具体数据见表3。
从表3数据可以看出，由于新工装生产出来的产品固溶度效果好（导电率低）通过时效强化后产品的硬度提高的幅度更大。
将时效后的产品进行二次冷加工，最终加工成成品，具体数据见表4。
通过数据比较可以发现，原工装生产出来的产品抗拉强度和反复弯曲都是在临界状态，新工装生产出来的产品抗拉强度和反复弯曲均大幅度提高，符合产品要求。
由于对比例挤压通道较长，加上铜铬锆高温抗软化能力强，挤压时挤压电流特别大，达到400A，对工装模具都造成很大的损坏，产品也无法批量生产。通过改变模腔结构，使挤压变形区变短，这样挤压时电流320A，能耗下降了20%，挤压力变小，产品能顺利生产出来。
生产出来的铜铬锆接触线的晶粒度内外大小不一致，这种异构造型和传统构型相比，强度和韧性都会提高。强度主要依靠外层细晶层，韧性依靠中间未破碎的大晶粒来实现。通过对比试验，在同等冷变形加工条件上，异构造型抗拉强度提高50MPa，反复弯曲提高1~2开。
除上述实施例外，本发明还包括有其他实施方式，凡采用等同变换或者等效替换方式形成的技术方案，均应落入本发明权利要求的保护范围之内。
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