專利名稱：一種高壓開關(guān)Cu-Cr合金觸頭、觸指或觸頭座類零件的加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高壓開關(guān)用Cu-Cr合金零件加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高壓開關(guān)Cu-Cr合金觸頭、觸指或觸頭座類零件的加工方法。
背景技術(shù)：
Cu-Cr合金由于具有強(qiáng)度硬度高、導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性好以及抗腐蝕性強(qiáng)等優(yōu)點而廣泛應(yīng)用于制備電阻電極、觸頭材料、集成電路引框架等要求高導(dǎo)電率高強(qiáng)度的產(chǎn)品，尤其是在大功率真空高壓開關(guān)中Cu-Cr合金更顯示出廣闊的應(yīng)用前景。近年來，國家投入大量資金對城鄉(xiāng)電網(wǎng)進(jìn)行改造，對高壓開關(guān)類產(chǎn)品的需求量大 增，國內(nèi)各高壓開關(guān)制造廠在引進(jìn)技術(shù)的同時，研制生產(chǎn)了各類高電壓等級的開關(guān)類新產(chǎn)品。高壓開關(guān)中的各主要工作零件如觸頭、觸指和觸頭座類零件，由于要求高的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性和相應(yīng)的機(jī)械性能，一般均采用純銅或Cu-Cr合金制造。高壓開關(guān)觸頭用Cu-Cr合金的理想性能為導(dǎo)電率彡80% IACS，抗拉強(qiáng)度彡450MPa，硬度彡110HB，要求Cr含量為O. 6 O. 8%最為合適。由于原材料價格高，因此零件制造過程中材料的利用率對成本影響很大。目前，采用Cu-Cr合金制備高壓開關(guān)觸頭、觸指或觸頭座類零件的傳統(tǒng)加工工藝是將鑄錠經(jīng)多道次加熱、擠壓獲得最終產(chǎn)品。目前的加工方法工序多、能耗大、產(chǎn)品利用率低、成本高。因此，迫切需要開發(fā)一種高壓開關(guān)用Cu-Cr合金觸頭、觸指或觸頭座類零件的短流程低成本加工技術(shù)，以在滿足產(chǎn)品使用要求的前提下，降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種高壓開關(guān)Cu-Cr合金觸頭、觸指或觸頭座類零件的加
工方法。為了實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種高壓開關(guān)Cu-Cr合金觸頭、觸指或觸頭座類零件的加工方法，包括以下步驟(I)熔煉步驟在木炭層覆蓋下加熱熔化電解銅板，加熱溫度為1150 12501，力口熱持續(xù)時間為40 60分鐘，待電解銅板熔化后升溫至1350 1500°C并加入純鉻或Cu-Cr中間合金繼續(xù)進(jìn)行熔煉，加入純鉻或Cu-Cr中間合金2 5分鐘后攪拌一次，熔煉10 15分鐘后出爐；(2)保溫步驟將步驟(I)熔煉制得的熔液轉(zhuǎn)移至保溫爐內(nèi)進(jìn)行保溫儲存，并進(jìn)行充分扒渣，保溫溫度為1250 1400°C ；(3)澆注擠壓步驟采用壓力下凝固結(jié)晶成型技術(shù)，先將擠壓模具預(yù)熱，預(yù)熱溫度為300 400°C，之后將保溫爐內(nèi)的熔液澆注到所述擠壓模具的型腔內(nèi)，澆注溫度為1200 1300°C，然后開啟壓機(jī)下行，進(jìn)行液態(tài)下直接擠壓成型，單位擠壓力控制為300MPa lOOOMPa，保壓時間為I 2分鐘，然后壓機(jī)回程，制得坯料；(4)機(jī)加工步驟將步驟(3)制得的坯料按高壓開關(guān)用Cu-Cr合金觸頭、觸指或觸頭座類零件的尺寸進(jìn)行機(jī)加工，制得高壓開關(guān)Cu-Cr合金觸頭、觸指或觸頭座類零件。優(yōu)選的，步驟(3)中，單位擠壓力控制為900MPa lOOOMPa，保壓時間為2分鐘。本發(fā)明提供的高壓開關(guān)Cu-Cr合金觸頭、觸指或觸頭座類零件的加工方法采用壓力下凝固結(jié)晶成型技術(shù)，即在澆注擠壓步驟中采用液態(tài)下的直接擠壓成型方法制備坯料。因此本發(fā)明提供的高壓開關(guān)Cu-Cr合金觸頭、觸指或觸頭座類零件的加工方法具有以下優(yōu)點工藝流程短，材料利用率高，產(chǎn)品性能優(yōu)異，生產(chǎn)成本低。本發(fā)明提供的高壓開關(guān)Cu-Cr合金觸頭、觸指或觸頭座類零件的加工方法主要用于制造高壓開關(guān)自力型觸指、觸頭、觸頭座等產(chǎn)品，具有很好的市場前景。
具體實施例方式實施例I
本實施例高壓開關(guān)Cu-Cr合金觸頭零件的加工方法,包括以下步驟(I)熔煉步驟先向有芯感應(yīng)電爐中加入電解銅板，然后立即加入木炭，木炭的覆蓋厚度約100mm，在木炭層覆蓋下加熱熔化電解銅板，在加熱熔化電解銅板的過程中保證熔融液面被木炭完全覆蓋，通過木炭覆蓋層隔絕大部分空氣來實現(xiàn)電解銅板的熔化過程在微氧化氣氛下進(jìn)行，加熱溫度為1150°C，加熱持續(xù)時間為60分鐘，待電解銅板熔化后升溫至1500°C并加入純鉻繼續(xù)進(jìn)行熔煉，加入純鉻2分鐘后攪拌一次，熔煉15分鐘后出爐；制得的熔液中Cr的重量百分比含量為O. 8% ;(2)保溫步驟將步驟(I)熔煉制得的熔液轉(zhuǎn)移至保溫爐內(nèi)進(jìn)行保溫儲存，并進(jìn)行充分扒渣，保溫溫度為1400°C ；(3)澆注擠壓步驟先將擠壓模具預(yù)熱，預(yù)熱溫度為400°C，之后將保溫爐內(nèi)的熔液澆注到所述擠壓模具的型腔內(nèi)，澆注溫度為1300°C，然后開啟壓機(jī)下行，進(jìn)行液態(tài)下直接擠壓成型，單位擠壓力控制為300MPa，保壓時間為I分鐘，然后壓機(jī)回程，制得坯料；(4)機(jī)加工步驟將步驟⑶制得的坯料按高壓開關(guān)用Cu-Cr合金觸頭零件的尺寸進(jìn)行機(jī)加工，制得高壓開關(guān)Cu-Cr合金觸頭零件。實施例2本實施例高壓開關(guān)Cu-Cr合金觸指零件的加工方法,包括以下步驟(I)熔煉步驟先向有芯感應(yīng)電爐中加入電解銅板，然后立即加入木炭，木炭的覆蓋厚度約120mm，在木炭層覆蓋下加熱熔化電解銅板，在加熱熔化電解銅板的過程中保證熔融液面被木炭完全覆蓋，通過木炭覆蓋層隔絕大部分空氣來實現(xiàn)電解銅板的熔化過程在微氧化氣氛下進(jìn)行，加熱溫度為1250°C，加熱持續(xù)時間為40分鐘，待電解銅板熔化后升溫至13500C并加入Cu-Cr中間合金繼續(xù)進(jìn)行熔煉，加入Cu-Cr中間合金5分鐘后攪拌一次，熔煉10分鐘后出爐；制得的熔液中Cr的重量百分比含量為O. 6% ；(2)保溫步驟將步驟(I)熔煉制得的熔液轉(zhuǎn)移至保溫爐內(nèi)進(jìn)行保溫儲存，并進(jìn)行充分扒渣，保溫溫度為1250°C ；(3)澆注擠壓步驟先將擠壓模具預(yù)熱，預(yù)熱溫度為300°C，之后將保溫爐內(nèi)的熔液澆注到所述擠壓模具的型腔內(nèi)，澆注溫度為1200°C，然后開啟壓機(jī)下行，進(jìn)行液態(tài)下直接擠壓成型，單位擠壓力控制為lOOOMPa，保壓時間為I分鐘，然后壓機(jī)回程，制得坯料；(4)機(jī)加工步驟將步驟(3)制得的坯料按高壓開關(guān)用Cu-Cr合金觸指零件的尺寸進(jìn)行機(jī)加工，制得高壓開關(guān)Cu-Cr合金觸指零件。實施例3本實施例高壓開關(guān)Cu-Cr合金觸頭座零件的加工方法,包括以下步驟(I)熔煉步驟先向有芯感應(yīng)電爐中加入電解銅板，然后立即加入木炭，木炭的覆蓋厚度約150mm，在木炭層覆蓋下加熱熔化電解銅板，在加熱熔化電解銅板的過程中保證熔融液面被木炭完全覆蓋，通過木炭覆蓋層隔絕大部分空氣來實現(xiàn)電解銅板的熔化過程在微氧化氣氛下進(jìn)行，加熱溫度為1200°C，加熱持續(xù)時間為60分鐘，待電解銅板熔化后升溫至1450°C并加入純鉻繼續(xù)進(jìn)行熔煉，加入純鉻3分鐘后攪拌一次，熔煉15分鐘后出爐；制得的熔液中Cr的重量百分比含量為O. 7% ;(2)保溫步驟將步驟(I)熔煉制得的熔液轉(zhuǎn)移至保溫爐內(nèi)進(jìn)行保溫儲存，并進(jìn)行充分扒渣，保溫溫度為1300°C ；

(3)澆注擠壓步驟先將擠壓模具預(yù)熱，預(yù)熱溫度為400°C，之后將保溫爐內(nèi)的熔液澆注到所述擠壓模具的型腔內(nèi)，澆注溫度為1300°C，然后開啟壓機(jī)下行，進(jìn)行液態(tài)下直接擠壓成型，單位擠壓力控制為900MPa，保壓時間為2分鐘，然后壓機(jī)回程，制得坯料；(4)機(jī)加工步驟將步驟(3)制得的坯料按高壓開關(guān)用Cu-Cr合金觸頭座零件的尺寸進(jìn)行機(jī)加工，制得高壓開關(guān)Cu-Cr合金觸頭座零件。本發(fā)明實施例I-實施例3制得的高壓開關(guān)Cu-Cr合金觸頭、觸指和觸頭座零件主要應(yīng)用于220kv以上大功率真空斷路器開關(guān)觸頭行業(yè)，是遠(yuǎn)距離高壓輸電設(shè)備的必要元件。實施例I提供的高壓開關(guān)Cu-Cr合金觸頭零件的導(dǎo)電率為81% IACS，抗拉強(qiáng)度470MPa，硬度110HB。實施例2提供的高壓開關(guān)Cu-Cr合金觸指零件的導(dǎo)電率80% IACS,抗拉強(qiáng)度480MPa，硬度113HB。實施例3提供的高壓開關(guān)Cu-Cr合金觸頭座零件的導(dǎo)電率84% IACS,抗拉強(qiáng)度4650MPa，硬度112HB。實施例I-實施例3提供的高壓開關(guān)Cu-Cr合金零件均滿足高壓開關(guān)產(chǎn)品性能指標(biāo)要求。本發(fā)明實施例I-實施例3提供的加工方法均采用壓力下凝固結(jié)晶成型技術(shù)制備高壓開關(guān)Cu-Cr合金觸頭、觸指和觸頭座零件，較之傳統(tǒng)的熱擠壓塑性成型加工方法，降低了擠壓力，縮短了生產(chǎn)流程，并且節(jié)約了原材料，降低了生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率。
權(quán)利要求
1.一種高壓開關(guān)Cu-Cr合金觸頭、觸指或觸頭座類零件的加工方法，其特征在于，包括以下步驟 (1)熔煉步驟在木炭層覆蓋下加熱熔化電解銅板，加熱溫度為1150 12501，加熱持續(xù)時間為40 60分鐘，待電解銅板熔化后升溫至1350 1500°C并加入純鉻或Cu-Cr中間合金繼續(xù)進(jìn)行熔煉，加入純鉻或Cu-Cr中間合金2 5分鐘后攪拌一次，熔煉10 15分鐘后出爐； (2)保溫步驟將步驟(I)熔煉制得的熔液轉(zhuǎn)移至保溫爐內(nèi)進(jìn)行保溫儲存，并進(jìn)行充分扒渣，保溫溫度為1250 1400°C ； (3)澆注擠壓步驟先將擠壓模具預(yù)熱，預(yù)熱溫度為300 400°C，之后將保溫爐內(nèi)的熔液澆注到所述擠壓模具的型腔內(nèi)，澆注溫度為1200 1300°C，然后開啟壓機(jī)下行，進(jìn)行液態(tài)下直接擠壓成型，單位擠壓力控制為300MPa lOOOMPa，保壓時間為I 2分鐘，然后壓機(jī)回程，制得坯料； (4)機(jī)加工步驟將步驟(3)制得的坯料按高壓開關(guān)用Cu-Cr合金觸頭、觸指或觸頭座類零件的尺寸進(jìn)行機(jī)加工，制得高壓開關(guān)Cu-Cr合金觸頭、觸指或觸頭座類零件。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高壓開關(guān)Cu-Cr合金觸頭、觸指或觸頭座類零件的加工方法，其特征在于，步驟(3)中，單位擠壓力控制為900MPa lOOOMPa，保壓時間為2分鐘。
全文摘要
本發(fā)明涉及高壓開關(guān)用Cu-Cr合金零件加工技術(shù)領(lǐng)域，具體公開了一種高壓開關(guān)Cu-Cr合金觸頭、觸指或觸頭座類零件的加工方法。高壓開關(guān)Cu-Cr合金觸頭、觸指或觸頭座類零件加工方法步驟為熔煉在木炭層覆蓋下加熱熔化電解銅板，然后加入純鉻或Cu-Cr中間合金繼續(xù)進(jìn)行熔煉得熔液；保溫將熔液轉(zhuǎn)移至保溫爐內(nèi)進(jìn)行保溫儲存，并進(jìn)行充分扒渣；澆注擠壓將保溫爐內(nèi)的熔液澆注到所述擠壓模具的型腔內(nèi)，然后開啟壓機(jī)下行，進(jìn)行液態(tài)下直接擠壓成型制得坯料；經(jīng)機(jī)加工制得高壓開關(guān)Cu-Cr合金觸頭、觸指或觸頭座類零件。本發(fā)明提供的加工方法采用壓力下凝固結(jié)晶成型技術(shù)，工藝流程短，材料利用率高，產(chǎn)品性能優(yōu)異，生產(chǎn)成本低。
文檔編號B22D18/02GK102672421SQ20121000734
公開日2012年9月19日 申請日期2012年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月12日
發(fā)明者劉亞民, 周延軍, 國秀花, 宋克興, 張彥敏, 李紅霞, 賈淑果, 趙培峰, 郜建新 申請人:河南科技大學(xué)