[实用新型]用合金材料包裹碳纤维芯的接触线缆

说明书

技术领域

本实用新型涉及输变电电缆，具体涉及用于高速铁路中带有加强芯的接触线缆。

背景技术

随着铁路大幅度提速，运营任务的加重和竞争日趋激烈，铁路重载化、高速化(300Km/h以上)已成为世界铁路行业的发展趋势，铁路运营中使用的接触线是轮轨式铁路高速化的关键装备之一。目前所用的纯铜和铜银合金接触线强度仅为350-400MPa，只适合于中低速(250Km/h以下)铁路，难于满足高速铁路的服役条件。

国内外现有的供中低速铁路用的接触线，一般采用上引连铸，配合冷加工强化，使其强度能达到铁路运行的要求。材料成分主要以纯铜、铜银合金、铜锡合金以及铜镁合金等为主中间加入钢丝芯，用以提高接触线缆的拉伸强。这类基础线缆的加工工艺方法简单高效，但其致命的弱点是材料组织不够致密，线缆自重较大，线缆架设后下垂严重，线缆在拉拔过程中组织变形不彻底，心部组织晶粒比较粗大；且上引连铸工艺大多用来生产简单合金，对于复杂合金来说，上引连铸难以实施，因此缺陷很多。但随着铁路高速化运行，简单的冷加工强化已经无法满足其要求。

国际上目前能满足高速铁路接触线要求的导线材料很少，德国联邦股份公司(DBAG)的Re330型铜镁合金接触线较为先进，抗拉强度达503MPa，电导率为68.1％，软化温度为385℃。国内引进德国的接触线材料也是Cu-Mg合金，其强度和导电率也与上述数值接近，这些参数对于高速铁路来说不算太高。我国目前高速铁路导线尚未形成体系，研发具有独立知识产权的高速铁路接触线刻不容缓。

高速铁路接触线要求材料同时具有高的强度和导电性能，必须通过特殊的成分设计和加工技术才能实现。通过固溶强化、沉淀强化、细晶强化和形变强化等手段来强化铜基体，要求加强芯的材料因该具备拉伸强度高，重量轻，导电性好，耐高温、耐低温性能好等特点。并且还应具备技术较成熟，工艺较简单，成本较低，适宜规模化生产，但现有的各类接触线缆所得材料强度一般低于550MPa，电导率一般难于超过75％IACS。人工复合和自生复合法是另一类重要的强化方法。人工复合材料是通过人工加入第二相的颗粒、晶须、纤维强化铜基体或依靠强化相本身强度来增加铜材料强度(粉末冶金和塑性变形法)。自生复合材料法是往铜中加入合金元素，通过超大变形工艺，在铜合金内部原位生成增强相，与基体铜一起构成纤维复合材料，并且增强体与基体铜在加工前就以两种材料形式存在。复合法制备的铜合金抗拉强度可达2000MPa以上，但存在着工艺复杂、质量难以控制、生产成本太高，难以工业化，并无法用于生产能适合电气化铁路接触线要求的大长度(1500m)接触线，不利于工业化生产。

合金化方法的核心技术是通过向铜基体中添加一定的合金元素，以形成固溶体或过饱和固溶体，使铜基体发生晶格畸变或时效析出强化相，来获得高强度和高导电性能兼备的铜合金.用合金化法制得的铜材强度σb在350～650MPa之间，电导率可以高达60-90％IACS，但要使二者同时具有较高的水平就需要配合其它技术.综上所述采用现有技术生产出的各类接触线缆无法满足快发展的铁路运输业的要求，因此有必要对现有接触电缆的结构和加工工艺进行改进.

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中的缺陷，设计一种用合金材料包裹碳纤维芯的接触线缆。使该接触线缆与同样直径的ACSR电缆相比，可以提供双倍的载流容量，有效解决电缆下垂问题；可以在更高的温度下工作，最高可达200摄氏度；线芯可以抗腐蚀，而且没有双金属间腐蚀问题；因为可以提供更高的载流容量，同时也有效的降低了工程成本；与相同直径传统电缆相比可以多容纳导体；高强度线芯可以有效减少电缆架的数量，或降低电缆架的高度；有效减少电缆下垂，使地面生物更加安全。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案是采用一种用合金材料包裹碳纤维芯的接触线缆，在所述线缆的中心设有碳纤维芯，在所述碳纤维芯的外表包裹有合金层；所述合金与所述碳纤维芯在水平连铸机内，或在扎压包覆机内，或在合金侵涂装置内复合成线缆。

其中，在所述水平连铸机内，或在扎压包覆机内，或在合金侵涂装置内设有使碳纤维芯位于线缆中心的定位架。

其中，所述合金为铜合金或铝合金。

其中，所述铜合金为银铜合金、或为锡铜合金、或为铬锆铜合金、或为镉铜合金、或为镁铜合金。

其中，所述线缆表面经冷轧和冷拔处理后截面形状为圆形。

其中，在所述圆形截面左右两侧对称的，设有冷拔模具内拔出的两个V形挂线槽。