[发明专利]一种用于火车异步电机的铜锆端环材料的制备方法

说明书

本发明提供了一种用于火车异步电机的铜锆端环材料的制备方法，铜锆端环材料由以下重量百分比的成分组成：Zr为0.05～0.2％，Cu+Ag为99.75～99.90％，余量为不可避免的杂质，制备方法包括：S1：按照上述重量百分比取原材料，再按照Zr烧损率额外取铜锆母合金备用；S2：控制熔炼温度在1380±20℃对原材料进行熔炼；S3：对合金溶液进行除气脱氧，浇注入水冷结晶器中冷却脱模后得到合金铸锭；S4：将合金铸锭进行表面处理，热锻冲孔后碾环机碾环，固溶时效热处理后得到合金环坯；S5：依据设计图纸要求，将合金环坯机械加工成端环产品。

技术领域

本发明属于新材料制备技术领域，具体是涉及一种用于火车异步电机的铜锆端环材料的制备方法。

背景技术

目前，电气化铁路的高速化已经成为国家经济发展水平和铁路现代化的主要标志之一。国务院批准的《中长期铁路网规划》明确指出，到2020年，我国铁路总里程将达到100000公里，其中电气化50000公里。今后铁路主要干线大都实现电气化，电力牵引将承担铁路的主要运输任务，在中国铁路运输中处于主导地位。

随着电气化列车向高速、重载的发展，对动力牵引系统异步电机性能提出了更高的要求，异步电机向大驱动、大功率发展。端环材料在异步电机中与转子导条连接形成绕组，闭合电流回路与旋转磁场相互作用，磁力矩切割绕组转动，用来实现电能与机械能和机械能与电能的转换。因此需要发开出导电性能优异、强度硬度较高的端环材料，来满足产品及市场需求。

现有轨道交通异步三相电机多为鼠笼式电机。端环材料大多使用纯铜材料，纯铜材料导电性能优异，与转子导条形成闭合电流回路。也有使用CuCr1材料作为电机端环，该材料抗拉强度340MPa，导电率80％IACS，硬度110HB。

纯铜材料作为火车异步电机端环材料，因其强度、硬度等相对本发明的铜锆端环材料较低，其缺点在于在旋转的电子磁场中输出转矩较小，动力不够，CuCr1材料作为火车异步电机端环材料，导电率只有纯铜的80％，导电率较低。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明提供了一种用于火车异步电机的铜锆端环材料的制备方法。

本发明的技术方案是：一种用于火车异步电机的铜锆端环材料的制备方法，所述铜锆端环材料由以下重量百分比的成分组成：Zr为0.05～0.2％，Cu+Ag为99.75～99.90％，余量为不可避免的杂质；

优选地，所述铜锆端环材料的原材料为电解无氧铜板和铜锆母合金，铜锆母合金可以避免锆在熔炼过程中烧损率过高，导致铜锆端环材料性能降低，且制备成本过高。

用于上述铜锆端环材料的制备方法，主要包括以下步骤：

S1：配料

按照上述重量百分比分别取原材料铜锆母合金和电解无氧铜板，再按照10％～30％的Zr烧损率额外取铜锆母合金备用；

S2：熔炼

控制熔炼温度在1380±20℃对S1的原材料进行熔炼，熔炼后得到均匀的合金溶液；

S3：浇注

对S2得到的合金溶液进行除气脱氧，然后将除气脱氧后的合金溶液浇注入石墨内衬水冷结晶器中进行冷却结晶，浇注温度1350±10℃，浇注速度50～100mm/min，冷却脱模后得到合金铸锭；

S4：热锻、碾环及热处理

将S3得到的合金铸锭进行表面处理，然后用热锻机分道次进行热锻冲孔，控制单道次变形量≤10％，冲孔后的合金铸锭用碾环机碾环得到合金环，将所述合金环进行固溶时效热处理，冷却后得到合金环坯；

S5：机械加工

依据设计图纸要求，将S5得到的合金环坯机械加工成端环产品，得到铜锆端环材料。