一种高压开关用铬青铜触指型材的制造工艺的制作方法

本发明涉及高压开关，具体是涉及一种高压开关用铬青铜触指型材的制造工艺。

背景技术：

1、高压开关是指额定电压35kv及以上主要用于开断和关合导电回路的电器，而触指是这种高压开关离合机构中的一种重要零件，主要用于两个相对运动导体之间的通电接触。触指的特性优劣直接影响到高压开关的功能实现。

2、铬青铜具有高导电性、高耐磨性及适中的力学性能，是生产高压开关触指的主要材料，触指型材可用于生产高压开关触指。现有的大多数厂家的原材料制备采用一般的半连续铸造，生产效率低，材料利用率低；再通过热挤压获得型材，由于热挤压过程的不均匀变形，制造的型材机械性能、金相组织一致性低，生产过程能耗大；热挤压后的型材表面质量不稳定，表面夹杂、起皮、挤压纹等缺陷多，处理过程复杂且影响产品质量。另外，热挤压方法生产的型材尾部不可避免会产生挤压缩尾缺陷，该缺陷只能通过工艺去尽量减少不可彻底解决。缩尾缺陷的存在破坏了材料的致密性和连续性，严重影响了材料的性能，一般通过肉眼及超声波探伤检测去除。但由于缺陷不规则不稳定，有检测盲区，存在未识别出的风险，且在后续加工中无法压合，产品存在一定的质量风险，可能会给后续企业带来经济损失。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供了一种高压开关用铬青铜触指型材的制造工艺。

2、本发明的技术方案是：一种高压开关用铬青铜触指型材的制造工艺，包括以下步骤：

3、s1、制备上引铬青铜杆

4、s1-1、按重量百分比计，称取0.6～1.2％的cr以及余量的cu进行配料；cr以cr包芯线的形式加入，cu以无氧cu杆的形式加入；其中铬含量不能太高也不能太低，铬含量太低会影响其力学性能，太高会使铸杆表面产生裂纹；

5、s1-2、将s1-1中的配料加入上引连铸炉石墨坩埚中熔化，保持溶液温度为1150-1350℃；铸造温度太低会使熔液流动性变差，上引铸杆中会有缺陷，铸造温度太高会使铬容易氧化，同时铬含量也不易控制；

6、s1-3、通过立式连续铸造机对步骤s1-2获得的溶液进行上引连铸，得到上引铸造铬青铜杆；然后将上引铸造铬青铜杆通过盘卷机进行盘卷，得到盘卷铬青铜杆，盘卷直径为1600～2400mm；铸造过程中每2h取炉前样检测化学成分，并在铸造开始及结束时在上引铸造铬青铜杆头尾取样检测化学成分；盘卷可以保证大长度的生产，盘卷直径为1600～2400mm保证了生产效率的同时，又兼顾了后续的加工设备；

7、s2、连续挤压

8、将在300-500℃下预热20～30min后的挤压模具装入挤压模腔中，通过开卷机对步骤s1-3得到的盘卷铬青铜杆开卷并送入挤压模腔中，打开连续挤压机对开卷后的铬青铜杆连续挤压，获得铬青铜触指挤压型材；连续挤压参数为：升高主轴转速至转速为5～15r/min，挤压温度为500～700℃，挤压比为6～10，挤压时间为30～90min；

9、s3、冷拔拉

10、将步骤s2获得的铬青铜触指挤压型材进行1～2次冷拉拔处理，获得铬青铜触指拉拔型材；

11、s4、定尺锯断

12、将步骤s3获得的铬青铜触指拉拔型材根据需求定尺锯断，获得具有固定尺寸的铬青铜触指型材；

13、s5、时效热处理

14、在保护气氛作用下对步骤s4获得的铬青铜触指型材进行时效热处理，然后随炉冷却至室温，对获得时效热处理后的铬青铜触指型材取样检测；

15、s6、后处理备用

16、将经过检测且符合制造要求的铬青铜触指型材后处理并进行成品检验，获得所述高压开关用铬青铜触指型材；符合制造要求的标准为：电导率以及力学性能均符合制造要求。

17、进一步地，步骤s1-3中，上引连铸参数为：铸杆长度方向的连铸速度为300～650mm/min，上引连铸铬铜杆的直径为25～30mm；

18、说明：上引速度不可过快，也不易过慢，过快的上引速度会导致产品质量下降，过慢的上引速度会导致生产效率的下降。

19、进一步地，步骤s2中，连续挤压工艺为：通过挤压轮将开卷后的铬青铜杆连续不断的送入挤压模腔中，再结晶后从挤压模中挤出；然后通过冷却水槽进行冷却，待铬青铜杆冷却到室温后通过收卷机收卷在工字轮上；最后采用99.9％wt的氮气对铬青铜杆表面吹扫处理5～10min；

20、说明：通过水槽冷却，可以使料温降到接近室温，保证材料不高温氧化。冷却时间没有要求，只要通过冷却水槽就可以，吹扫处理能够对铜杆表面快速干燥，避免材料表面残留的水分发生氧化的同时也能够对铬青铜杆表面进行清理。

21、进一步地，步骤s3中，单道次冷拉拔的冷形变量为10～15％，累计冷形变量为15～35％；

22、说明：通过实验证明，10％以上，可以保证型材充分变形，15％以内，可以保证型材不会被拉裂。当累计冷变形量超过35％时含铬青铜型材的内部组织会产生不均匀现象，所以将累计冷变形量控制在35％以内。

23、进一步地，步骤s4中，定尺锯断工艺为：先根据高压开关触指长度标准和截面尺寸标准对铬青铜触指型材进行定尺，再采用锯切加工方式将铬青铜触指型材锯断，加工过程同时通过冷却液进行冷却，保持加工温度为20～25℃；

24、说明：锯断过程中通过冷却液进行冷却至20～25℃之间，可防止导条因加工升温而影响产品质量。

25、进一步地，冷却液按照质量百分比计包括以下成分：15～25％的二甘醇、0.01～0.2％的缓蚀剂、0.5～1.5％的竹材漂白液、1～3％的消泡剂以及余量的去离子水；所述缓蚀剂由甲苯基三氮唑与氢氧化钠按照质量比为1：1混合而成，所述消泡剂由聚苯醚、3-乙氧基丙酸乙酯按照1：1混合而成；

26、所述竹材漂白液的制备工艺如下：将竹子放入1～3wt.％漂白粉溶液中浸泡50～70min，取出后放入5～7wt.％醋酸与0.5～1.5wt.％柠檬酸按照1：1混合后的酸性溶液中，在80～100℃蒸煮30～50min，再取出竹子用清水洗涤3～5次，漂去附在竹子上的药液收集进容器瓶，密封；

27、说明：甲苯基三氮唑吸附在金属表面形成一层很薄的膜，保护铬青铜免受大气及水中有害介质的腐蚀，不影响导条的质量，加入的氢氧化钠与甲苯基三氮唑混合制备的缓蚀剂能够对铬青铜触指型材进行有效保护，防止或减缓材料腐蚀的同时对多余的竹材漂白液中酸性溶液得以去除，按照上述成分制备得到的冷却液中加入的竹材漂白液除具备降温功能外还可以对铬青铜触指型材表面进行去油脱脂处理，同时干燥速度快，便于后续时效热处理。

28、进一步地，步骤s5中，时效热处理的工艺参数为：按照5～10℃/min的升温速率升至温度为400～550℃，保温时间为2～6h；

29、说明：实验结果可得，在上述温度范围内进行时效处理能够对经过冷拉拔、定尺锯断的铬青铜触指构件进行消除残余应力，稳定铬青铜触指型材的组织和尺寸。

30、进一步地，步骤s6中，后处理工艺包括以下步骤：

31、s6-1、抛光处理

32、采用机械抛光机对步骤s5获得的铬青铜触指型材抛光处理至表面各部位粗糙度达1.5～3μm；

33、s6-2、人工冷矫直

34、将步骤s6-1获得的铬青铜触指型材放置在矫直平台上，然后在室温下用塑胶榔头沿铬青铜触指型材的两端向中心处人工矫直至所需形状；

35、说明：冷矫直可以对铬青铜触指型材形状上的缺陷进行有效调整，提前进行机械抛光能够有效改善型材质量，避免出现表面划痕从而影响成品质量。

36、进一步地，步骤s6中，成品检验步骤为：取样检测成品的尺寸公差、外观、化学成分、电导率、硬度、强度、延伸率；其中化学成分以步骤s1-1中铸杆化学成分作为依据，电导率、硬度、强度、延伸率以步骤s5时效热处理后的检测结果作为依据；

37、说明：对经时效热处理的触指型材取样检测电导率和力学性能，对于电导率和力学性能符合预期的触指型材可流转至下道工序；电导率低于预期的触指型材进行回炉时效热处理，热处理工艺参数根据检测结果而定；电导率高于预期，且力学性能低于预期的触指型材直接报废处理，生产过程中的抽检可以及时排除废品，及时发现问题，有利于提高生产效率和产品的合格率；上述检验内容能够有效衡量成品各项性能，从而有效提升制备效率。

38、本发明的有益效果是：

39、(1)本发明采用连续上引铸造技术制备铬青铜杆，并且通过后续盘卷的步骤对铸杆直接进行拉伸成卷，不但具备外观光洁，表面圆整的优势，也能够保证大长度的生产，在兼顾了后续的加工设备的同时有效提升了铬青铜触指型材的制造效率。

40、(2)本发明在定尺锯断工艺过程中添加了特定的冷却液使得加工温度得以控制，一方面可防止导条因加工升温而影响产品质量，另一方面还可以对铬青铜触指型材表面进行去油脱脂处理，保护铬青铜免受大气及水中有害介质的腐蚀，不影响导条的质量，便于后续时效热处理。

41、(3)本发明制备得到的冷却液中增加了竹材漂白液的成分，能够有效降温的同时具备干燥速度快，减缓腐蚀的作用，便于后续时效热处理，竹材漂白液的加入还可以对铬青铜触指型材表面进行去油脱脂处理，从而有效提高铬青铜触指型材的制造合格率。