目前高速铁路用接触线材料种类繁多,主要的接触线有:铜银合金接触线,铜锡合金接触线,铜铬锆合金接触线,铜铬合金接触线,铜镁合金接触线等,其中一部分仍在进行试验或者处于试用阶段。我国铁道部根据我国具体情况,制订了“电气化铁道用铜及铜合金接触线”标准,其中包含了铜,铜银合金,铜镁合金( Mg0.2%),铜镁合金( Mg0.5%),铜锡合金。
高速铁路接触线要求材料具有高强度和高导电性。一般来说,加入合金成分可以对材料进行强化,从而提高铜材的强度,但这样就会使铜材的导电率降低; 而要追求高的导电率,接触线的强度又会降低。人们在解决接触线铜材高导电率和高强度之间矛盾的时候,以尽可能保持导电率不降低为前提,使用各种强化方法来提高铜材的强度。
(1)高速铁路接触线材料最为重要的则是接触线:铜银合金接触线,铜锡合金接触线,铜铬锆合金接触线,铜铬合金接触线,铜镁合金接触线[4],其中一些接触线仍然在考察的阶段中。对于中国的情况,中国铁道部还是比较了解的,所以对于铜和铜合金接触线这种电气化的发展,中间也包括了铜、铜银合金、铜和铜锡合金[5]。
(2)纯铜接触线,这类接触线加工时的强化方式只有冷作硬化,虽然具有较高的导电性,但是接触线强度很低,抗软化温度低,耐热性能差。只适合时速低于200km的铁路上应用。
(3)铜合金型接触线: 铜银合金,铜锡合金、铜镁合金接触线等,这类接触线虽然由于合金元素的加入使得导电性能稍有下降,但它的抗软化性能,机械性能和耐磨性与纯铜相比有很大的提高。世界各国由于各自的高速铁路的时速不同,因而在高速铁路上所用的接触线材料也各不相同,例如法国在时速350km的高速列车上使用铜锡接触线,德国在时速250 km 列车上使用银铜合金线,在时速300km以上使用铜镁合金线,我国在时速350km的京津城际,武广高铁,郑西高铁使用铜镁合金线。
接触线担负着把从牵引变电所获得的电能直接输送给电力机车使用的重要任务。因此接触线的质量和工作状态将直接影响着电气化铁道的运输能力。由于接触线是露天设置,没有备用,线路上的负荷又是随着电力机车的运行而沿接触线移动和变化的,对接触线提出以下要求:
(1)在高速运行和恶劣的气候条件下,能保证电力机车正常取流,要求接触线在机械结构上具有稳定性和足够的弹性。
(2)接触线设备及零件要有互换性,应具有足够的耐磨性和抗腐蚀能力并尽量廷长设备的使用年限。
(3)要求接触线对地绝缘好,安全可靠。
(4)设备结构尽量简单,便于施工,有利于运营及维修。在事故情况下,便于抢修和迅速恢复送电。
(5)尽可能地降低成本,特别要注意节约有色金属及钢材。
总的来说,要求接触线无论在任何条件下,都能保证良好地供给电力机车电能,保证电力机车在线路上安全,高速运行,并在符合上述要求的情况下,尽可能地节省投资、结构合理、维修简便、便于新技术的应用。文献综述
1.2 高铁用接触线的生产方法
连铸,连铸连轧,电镀,浸涂,conform挤压法五种工艺,主要介绍其中最为常用[6]的三种。
1.2.1 上引连铸法-冷轧法
上引连铸-冷轧法是较早使用的接触线生产方法。由于连续铸造和熔炼的过程都是在无氧条件下进行的,所以生产出的产品含氧量很低,夹杂物少,产品具有较好的韧性。由于上引炉体积相对较小,可以达到小批量多品种的生产要求。