ARTUR KAWECKI TADEUSZ KNYCH ANDRZEJ MAMALA Rudy Metale R53 2008 nr 3 UKD 669.333:537.31:539:337:536.2 TECHNOLOGIA PRODUKCJI ORAZ WŁASNOŚCI MECHANICZNE PRZEWODÓW JEZDNYCH TYPU Ri65 Z MIEDZI ELEKTROLITYCZNEJ W GATUNKU ETP W artykule przedstawiono wyniki prac badawczych prowadzonych przez naukowców z Wydziału Metali Nieżelaznych AGH we współpracy z technologami Krakowskich Zakładów Kablowych TELE-FONIKA S.A. Oddział Rybitwy, dotyczących opracowania technologii produkcji przewodów jezdnych typu Ri65 o przekroju 65 mm 2 z miedzi elektrolitycznej gat. ETP. W szczególności, przybliżono koncepcję przetwarzania materiału wsadowego na przewód jezdny, zaprezentowano schemat odkształceń, parametry technologiczne linii ciągarniczej. W warunkach produkcji przemysłowej dokonano pomiarów temperatury odkształcanego metalu oraz określono wpływ prędkości ciągnienia na własności mechaniczne i elektryczne wyrobu. Przedstawiono sposób przeprowadzenia i wyniki prób technologicznych mających na celu wykrycie wad ukrytych w przewodach jezdnych. Przedstawiono również wstępne wyniki badania odporności cieplnej przewodów testowanych w różnej konfiguracji temperatura-czas ekspozycji. Słowa kluczowe: przewód jezdny, miedź elektrolityczna, ciągnienie, odkształcenie, odporność cieplna PRODUCTION TECHNOLOGY AND MECHANICAL PROPERTIES OF TROLLEY WIRES Ri65 TYPE MADE FROM ELECTROLYTIC COPPER ETP GRADE In the paper are presented test results conducted by scientists from Non-Ferrous Metals Faculty University of Science and Technology AGH in Kraków in co-operation with TELE-FONIKA S.A. Kraków-Rybitwy. The test concerned to devise production method of trolley wires Ri65 type, diameter 65 mm made form electrolytic cooper ETP grade. Particularly it is focused on conception of rod processed to trolley wire; scheme of plastic deformation is presented and technological parameters of drawing line. In production conditions temperature of forming metal measurement was conducted and speed of drawing process on mechanical and electrical properties of the final product was defined. Method and results of technological tests to detect hidden defect is presented. Preliminary results for heat treatment research are shown. Tests were conducted in different configuration of temperature and time exposition. Keywords: trolley wire, electrolytic copper, drawing, plastic deformation, heat treatment Wprowadzenie Przewody jezdne, zwane również trolejami, stosowane są szeroko wszędzie tam, gdzie ma miejsce przekazywanie energii elektrycznej z sieci trakcyjnej do urządzenia lub pojazdu z silnikiem elektrycznym, przy czym przekazywanie prądu elektrycznego następuje w warunkach tarcia ślizgowego przewodu z nakładkami stykowymi odbieraka prądu. Przewody jezdne stosowane są przede wszystkim w transporcie torowym kolejowym lub miejskim (tramwaje i trolejbusy), ale także w sieciach jezdnych w kopalniach i w sieci dla pracy suwnic. W ogólności, spośród całej gamy szerokiego przeznaczenia przewodów jezdnych, największe ich zastosowanie ma miejsce w transporcie torowym kolejowym lub miejskim (tramwaje, trolejbusy) ale także w górnictwie, w sieciach jezdnych w kopalniach, w instalacjach wind, zasilania suwnic itp. W zależności od budowy, przeznaczenia przewodów, odpowiednie normy branżowe określają ich typoszereg o polu przekroju poprzecznego zawierającym się od 65 do 150 mm 2 (np. 65, 80, 100, 107, 20, 150 mm 2 ) o różnym kształcie przekroju poprzecznego (kołowy, owalny, prostokątny). Wybór konkretnego typu przewodu jezdnego jest konsekwencją przyjętego rozwiązania konstrukcji sieci, planowanej prędkości jazdy i obciążalności prądowej, systemu zasilania, kraju stosowania itp. W zależności od przeznaczenia, wymagań użytkowników, warunków eksploatacji, przewody jezdne produkowane są z różnych gatunków materiałów, zazwyczaj z miedzi lub miedzi stopowej. Rzadziej spotykane są przewody jezdne wykonane z bimetali, wśród których najczęściej są to połączenia miedź-stal, miedź-aluminium. Spośród pierwiastków stopowych do miedzi, mających zastosowanie w szeroko rozumianej trakcji elektrycznej, o przeznaczeniu na elementy nośno-przewodzące sieci trakcyjnych wymienić należy m.in. srebro, magnez, cynę, kadm, cyrkon, chrom, tellur, fosfor, żelazo, cynk, ołów, beryl, kobalt, nikiel, krzem. Jednakże nie wszystkie gatunki stopów miedzi nadają się do każdego typu sieci trakcyjnej. Specyfika lokalnych rozwiązań konstrukcyjnych w zakresie sys- Dr inż. Artur Kawecki, dr hab. inż. Tadeusz Knych, prof. nzw., dr inż. Andrzej Mamala Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Metali Nieżelaznych, Katedra Przeróbki Plastycznej i Metaloznawstwa Metali Nieżelaznych, Kraków. 143
temu zasilania trakcji, projektowanej dopuszczalnej prędkości jazdy, charakteru obciążenia, ilości pobieranej mocy z sieci oraz rangi danej linii sprawia, że wybór materiału na elementy przewodzące sieci trakcyjnej nie jest łatwy. Dodatek nawet niewielkiej ilości pierwiastków stopowych z jednej strony wpływa korzystnie na poziom własności mechanicznych, z drugiej zaś powoduje obniżenie przewodności elektrycznej, co w przypadku przewodów jezdnych jest sprawą kluczową, ponieważ zazwyczaj wymagana wysoka przewodność elektryczna minimalizuje straty przesyłu energii zasilania trakcji elektrycznej i dlatego konieczne jest umiejętne wypośrodkowanie cech materiałowych, aby uzyskać najlepszy efekt końcowy. Charakterystyka procesu ciągnienia przewodów jezdnych Specjalistyczne normy przedmiotowe ściśle określają wymagania wobec przewodów jezdnych, zwłaszcza jeśli chodzi o skład chemiczny, parametry geometryczne, wytrzymałość na rozciąganie, wydłużenie, technologiczne testy skręcania, przeginania i nawijania, przewodność elektryczną. Normy stanowią zatem wyznacznik do projektowania technologii wytwarzania przewodów jezdnych i z tego względu, poprzez odpowiedni dobór parametrów procesu, w sposób świadomy można sterować własnościami wyrobu gotowego. Jednym z głównych czynników wpływających na stan cieplny ciągnionego metalu, a w konsekwencji na własności mechaniczne wyrobu, jest schemat odkształceń w poszczególnych ciągach oraz kształt ciągadeł, który decyduje dodatkowo o pracy sił tarcia. Przewody jezdne profilowe charakteryzują się dużą niejednorodnością odkształcenia wynikającą z asymetrii podziału kształtu między dolną (roboczą) a górną (nośną) częścią wyrobu. Proces produkcji przewodów jezdnych odbywa się najczęściej na drodze ciągnienia, rzadziej walcowania i zakłada stopniową redukcję kołowego przekroju poprzecznego materiału wsadowego z jednoczesną zmianą jego kształtu na trolejowy. Z tym wiąże się cała trudność projektowania odpowiedniego schematu odkształcenia wsadu, gdyż stopniowe nacinanie przekroju kołowego na trolejowy powoduje w rezultacie wzrost parametrów siłowych procesu, zwiększenie siły ciągnienia, wzrost niejednorodności naprężeń i odkształceń na przekroju poprzecznym ciągnionego metalu. Następstwem tego jest wzrost temperatury metalu i narzędzia, skutkujący zmniejszeniem stabilności cieplnej układu wielociągu oraz spadkiem własności mechanicznych wyrobu gotowego. W celu ograniczenia tych niekorzystnych zjawisk prowadzi się prace projektowe nad kształtem części roboczej ciągadeł, w której zasadniczą rolę odgrywa część kształtująca rowek przewodu, w celu optymalizacji maksymalnych odkształceń jednostkowych w poszczególnych ciągach. Takie podejście pozwala na obniżenie siły ciągnienia w poszczególnych ciągach, a poprzez to także wytężenia materiału, co w efekcie umożliwia obniżenie temperatury ciągnionego materiału, a wyrób, jakim jest przewód jezdny, uzyskuje wyższe własności mechaniczne. Istotnym czynnikiem rzutującym na uzyskanie odpowiedniej jakości wyrobu jest zapewnienie wydajnego układu chłodzenia maszyny oraz ciągnionego metalu, tak aby dla różnych prędkości ciągnienia temperatura metalu w każdym etapie jego kształtowania nie przekraczała dopuszczalnej wartości, przy której mógłby nastąpić spadek własności mechanicznych przewodu na drodze aktywowanej cieplnie dynamicznej przebudowy struktury odkształcanego materiału. Znajomość wpływu zmiennych warunków przeróbki plastycznej, a ściślej ujmując, różnych parametrów procesu ciągnienia na wzrost i zróżnicowanie temperatury metalu w poszczególnych ciągach, a w konsekwencji na finalne własności mechaniczne przewodów jezdnych posiada, zwłaszcza w warunkach przemysłowych, bardzo istotne znaczenie. Materiał. Parametry procesu ciągnienia Badania prowadzono podczas prób technologicznych ciągnienia przewodów jezdnych o przekroju 65 mm 2, z walcówki z miedzi elektrolitycznej wyprodukowanej przez ColataContinua Italiana S.p.A. Walcówka z miedzi gatunku ETP o średnicy 17,5 mm, wykonana według norm ASTM 49/98, UNI EN 1977:2000 ma wytrzymałość na rozciąganie R m = 224, wydłużenie A 100 = 46 % oraz rezystywność 17,01 nωm, co odpowiada 101,4 % IACS (według DIN 43140 dopuszczalna rezystancja przewodów jezdnych gatunku ETP o przekroju poprzecznym 65 mm 2 wynosi 0,1786 Ω/km). W tablicy 1 zamieszczono skład chemiczny walcówki według atestu producenta, a w tablicy 2 zamieszczono jej własności mechaniczne (R m, R 0,2, A 100, HB) oraz elektryczne (σ, ρ). Projektowanie zestawu ciągadeł oraz sam proces ciągnienia prowadzono opierając się na wymaganiach norm DIN 44 140 Fahrdrähte. Technische Lieferbedingungen i DIN 43141 Fahrdrähte. Rillen-Fahdrähte fur elektrische Bahnen Maße und Dauerstrombelastbarkeit. Na rysunku 1 przedstawiono uproszczony schemat profilu wyjściowego ciągadeł do ciągnienia przewodów jezdnych typu Ri65, a na rysunku 2 wymiary geometryczne przekroju poprzecznego przewodu jezdnego. W tablicy 3 zamieszczono parametry procesu ciągnienia walcówki na przewód jezdny, a mianowicie schemat jednostkowych i całkowitych wydłużeń i odkształceń względnych materiału na poszczególnych stopniach ciągarniczych. Wyniki analizy składu chemicznego walcówki (wg atestu producenta) Material chemical composition of rod made from electrolytic copper Tablica 1 Table 1 Miedź Zawartość pierwiastków towarzyszących, ppm Cu, % Se Te Bi Co Mn Sb As Pb Sn Ni Fe Si Zn Ag S O 2 99,97 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,7 0,1 1,5 0,7 0,7 1,6 1,0 0,5 6,9 1,1 283 144
Proces ciągnienia w warunkach przemysłowych prowadzono z różną prędkością w celu określenia, w jakim stopniu wzrost temperatury ciągnionego metalu, będący skutkiem zwiększania prędkości ciągnienia, przy istniejącym rzeczywistym sposobie chłodzenia, wpłynie na własności mechaniczne przewodów jezdnych. Proces ciągnienia realizowano z prędkością od 10 do 20 m/min, przy czym intensywność chłodzenia zarówno ciągadeł, jak i ciągnionego metalu dobrano tak jak do ciągnienia z prędkością 20 m/min. Smarowanie materiału przed wejściem do komory ciągadła realizowano wykorzystując typowy smar ciągarniczy. Do chłodzenia materiału wychodzącego z ciągadła oraz nawiniętego na koła ciągowe zastosowano płyn chłodzący (woda + olej). Komory z ciągadłami, znajdujące się w specjal- Tablica 2 Własności mechaniczne i elektryczne materiału wsadowego do produkcji przewodów jezdnych: walcówka z miedzi w gatunku ETP, 17,5 mm Table 2 Mechanical and electrical properties of based material to trolley wire production; 17.5 mm diameter rod made from electrolytic copper ETP grade Materiał R m Własności mechaniczno-elektryczne R 0,2 A 100 % HB śr p. poprzeczny σ MS/m ρ nωm CuETP 224 115 46 64 58,78 17,01 Ri 65 O17,5 Rys. 1. Uproszczony schemat zestawu ciągadeł do ciągnienia przewodów jezdnych typu Ri65 według DIN 43140-141 Fig. 1. Scheme of dies set for trolley wire drawing Tablica 3 Zestawienie zmian przekroju poprzecznego, współczynników wydłużenia oraz wartości odkształcenia względnego materiału po poszczególnych ciągach Table 3 Combination of changes in cross sections, elongation coefficient and deformation value after the drawing Nr ciągu A mm 2 λ i λ c ε i ε c walcówka 240,5 0 0 0 0 1 170,5 1,41 1,41 0,29 0,29 2 127,8 1,34 1,88 0,25 0,47 3 100,2 1,28 2,40 0,22 0,58 4 79,3 1,26 3,03 0,21 0,67 Ri65 65 1,22 3,70 0,18 0,73 nym pojemniku, chłodzone były wodą z wymuszonym obiegiem cieczy. Pomiarów temperatury bieżącej ciągnionego materiału przed wejściem i po wyjściu metalu z poszczególnych ciągadeł dokonywano przy użyciu czujnika z termoparą typu K po przeciągnięciu 1500 m przewodu, co gwarantowało stabilizację stanu cieplnego ciągarki. Wyniki technologicznych prób ciągnienia przewodu jezdnego typu Ri65 Próby ciągnienia przewodów jezdnych Ri65 przeprowadzono na linii ciągarniczej (rys. 3) zainstalowanej w ZK Tele-Fonika S.A., składającej się z następujących podzespołów: poziomej, pięciostopniowej ciągarki liniowej HENRICH Model HTH-05-01-SL, poziomej nawijarki trawersowej HENRICH Model GSO-1600-G-N-HY, zgrzewarki zimnej Model PWM-P 1500, akcesoriów do produkcji przewodów jezdnych profilowych. Próby prowadzono z trzema prędkościami ciągnienia, a mianowicie: 10, 15, 20 m/min. 50 5,61 5,14 3,5 26 R0,4 R4,7 R0,3 S=64,25 mm2 Rys. 2. Wymiary geometryczne przekroju poprzecznego przewodu jezdnego Ri 65 według DIN 43140-41 dla ciągadła finalnego Fig. 2. Geometry dimensions on transversal cross-section of trolley wire Ri65 type Rys. 3. Ciągarka liniowa, widok ogólny Fig. 3. General view on rod drawing machine 145
W tablicy 4 zamieszczono wartości średnie temperatur ciągnionego materiału przed i za ciągadłem dla poszczególnych stopni schematu odkształcenia. Zgodnie z przyjętą procedurą mierzono również temperaturę materiału wsadowego oraz przewodu jezdnego nawijanego na bęben. W tablicy 5 zamieszczono zestawienie własności mechanicznych (R m, R 0,2, A 250, HB) materiału wsadowego, wyrobu finalnego oraz materiału po każdym etapie schematu ciągnienia z prędkością 20 m/min, co pozwoliło na sporządzenie krzywej umocnienia materiału. W tablicy 6 przedstawiono wpływ prędkości ciągnienia walcówki na własności mechaniczne oraz elektryczne przewodu jezdnego (Pomiaru rezystancji przewodów jezdnych dokonywano zgodnie z IEC 60468:1994 Method of measurement of resistivity of metallic materials przy użyciu mostka do pomiaru oporności TETTEX Instruments, typ 2226 QH). Na rysunkach 5 i 6 przedstawiono zbiorcze zestawienie zmian temperatury metalu mierzonej odpowiednio przed wejściem i po wyjściu z kolejnych ciągadeł w linii po przeciągnięciu 1500 m przewodu. W ogólności, podczas ciągnienia przewodu Ri65 z walcówki o średnicy 17,5 mm, zwłaszcza z prędkością 10 m/min nie obserwowano niebezpiecznego wzrostu temperatury metalu, która maksymalnie wynosiła ok. 80 C. Zwiększenie prędkości ciągnienia do 15 m/min przełożyło się na wzrost maksymalnej temperatury do ok. 95 C. Ciągnienie z najwyższą prędkością wynoszącą 20 m/min, skutkowało największym przyrostem temperatury ciągnionego materiału (102 107 C). Na podstawie uzyskanych wyników można stwierdzić, że wzrost prędkości ciągnienia skutkujący wyższą temperaturą metalu prowadzi do niewielkiego obniżenia własności mechanicznych wyrobu finalnego. Najwyższe oczywiście wła- sności mechaniczne wykazywał przewód ciągniony z prędkością równą 10 m/min (R m = 391 ), a wzrost prędkości ciągnienia do 20 m/min obniżył własności wytrzymałościowe do poziomu R m = 385, przy praktycznie niezmienionym poziomie wydłużenia. Znajduje to swoje odzwierciedlenie w kształcie krzywych rozciągania przewodów jezdnych ciągnionych z różnymi prędkościami (rys. 7). Na rysunku 8 przedstawiono krzywe rozciągania walcówki, przewodu jezdnego oraz materiału z etapów pośrednich procesu, natomiast na rysunku 9 zależność charakterystyk Tablica 4 Zestawienie zmian temperatury ciągnionego metalu mierzonej przed wejściem do ciągadła i po wyjściu z ciągadła. Dane rejestrowane dla różnych prędkości ciągnienia Table 4 Combination of changes in temperature before and after entrance from die. Data recorded for different drawing speed Temperatura metalu przed wejściem (T1) i po wyjściu (T2) z ciągadła; pomiar (dla różnych Numer prędkości ciągnienia V c ) po 1500 m przewodu, T, C ciągu V c = 10 m/min V c = 15 m/min V c = 20 m/min T1 T2 T1 T2 T1 T2 1 19 60 19 60 19 62 2 36 75 38 83 46 94 3 40 80 50 95 64 107 4 42 81 48 81 65 96 5 40 82 45 97 50 102 Tablica 5 Własności mechaniczne materiału wsadowego, wyrobu oraz etapów pośrednich ciągnienia z prędkością 20 m/min Table 5 Mechanical properties of rod made from electrolytic copper, trolley wire and intermediate stage of drawing process Nr ciągu A Parametry geometryczne Ri65 R m R 0,2 A 250 mm 2 % D, mm B, mm E, mm HB walcówka 244,6 225 115 46,5 64,5 1 170,1 323 285 8,7 101 2 127,3 360 325 7,2 109 3 99,8 375 348 6,2 114 4 78,1 380 356 5,8 118 Ri 65 63,95 9,38 5,68 7,38 385 365 5,9 123 Tablica 6 Własności mechaniczne i elektryczne przewodów jezdnych typu Ri65 po ciągnieniu z różnymi prędkościami Mechanical and electrical properties of trolley wires Ri65 type after different drawing speed Table 6 V c m/min A mm 2 R m R 0,2 A 250 % HB R Ω-km ρ nωm γ MS/m 10 63,95 391 368 5,6 127 0,2701 17,27 57,8 15 63,95 390 368 6,9 124 0,2699 17,26 57,9 20 63,95 385 365 5,9 123 0,2679 17,13 58,3 146
mechanicznych odkształcanego metalu w funkcji odkształcenia. Na rysunkach 10 i 11 przedstawiono charakterystyki rozciągania przewodów jezdnych wygrzewanych odpowiednio w temperaturze od 100 do 280 C w czasie 1 h oraz w temperaturze od 100 do 220 C w czasie 10 h. Zauważyć można, że temperatura 140 C powoduje początek spadku wytrzymałości na rozciąganie i granicy plastyczności. Wydłużanie czasu ekspozycji przewodów jezdnych w danej temperaturze obniża, rzecz jasna, temperaturę rekrystalizacji badanych materiałów. Porównując przebiegi charakterystyk zmiany własności mechanicznych przewodów jezdnych (rys. 12 i 13) wygrzewanych w różnych temperaturach w czasie 1 i 10 h można zauważyć, że temperatura połówkowej rekrystalizacji przewodów jezdnych po 1 h ekspozycji wynosi ok. 190 C, a w przypadku 10 h ekspozycji już tylko 160 C. Kształt krzywych zmian twardości przewodów jezdnych poddanych obróbce cieplnej pozostaje, co zrozumiałe, w pełnej zgodności z przebiegami zmian własności wytrzymałościowych. Analizując przedstawione dane można stwierdzić, że dłuższy czas wygrzewania przewodów, wynoszący 10 h sprawia, że bezpieczna temperatura z punktu widzenia zachowania wysokich własności wytrzymałościowych przewodu Ri65 spada poniżej 120 C. Ma to istotne znaczenie Rys. 6. Krzywe rozciągania przewodów jezdnych ciągnionych z różnymi prędkościami Fig. 6. Characteristic of extension trolley wires after different speed drawing process Rys. 4. Zmiana temperatury ciągnionego metalu mierzonej przed wejściem do kolejnych ciągadeł w linii ciągarniczej Fig. 4. Temperature changes of drawing metal measured before successive dies on drawing line Rys. 7. Krzywe rozciągania walcówki, przewodów jezdnych oraz metalu z etapów pośrednich procesu ciągnienia Fig. 7. Characteristic of extension rod, trolley wires and specimens from intermediate stages of drawing process Rys. 5. Zmiana temperatury ciągnionego metalu mierzonej po wyjściu z kolejnych ciągadeł w linii ciągarniczej Fig. 5. Temperature changes of drawing metal measured after successive dies on drawing line Rys. 8. Charakterystyki mechaniczne materiału w funkcji odkształcenia walcówki 17, 5 mm na przewód jezdny typu Ri65 metodą ciągnienia Rys. 8. Mechanical characteristics of intermediate stages from rod to trolley wire drawing process 147
Rys. 9. Wykresy rozciągania przewodów jezdnych poddanych ekspozycji w temperaturach 100 280 C w czasie 1 h Fig. 9. Schemes of tensile strength trolley wires which undergo exposure at temperatures 100 280 C in 1 h Rys. 12. Zmiana własności mechanicznych przewodów jezdnych poddanych ekspozycji temperatury od 100 do 220 C w czasie 1 h Rys. 12. Evolution of mechanical properties trolley wires submitted on temperature exposition 100 220 C for 10 h a b c Rys. 10. Wykresy rozciągania przewodów jezdnych poddanych ekspozycji w temperaturach 100 220 C w czasie 10 h Fig. 10. Schemes of tensile strength trolley wires which undergo exposure at temperatures 100 220 C in 10 h Rys. 13. Przewód jezdny Ri65 po technologicznych próbach: a skręcania, b przeginania, c nawijania Fig. 13. View on trolley wire Ri65 type after technological tests: a torsion, b inflexion, c winding Rys. 11. Zmiana własności mechanicznych przewodów jezdnych poddanych ekspozycji temperatury od 100 do 280 C w czasie 1 h Rys. 11. Evolution of mechanical properties trolley wires submitted on temperature exposition 100 280 C for 1 h praktyczne, z punktu widzenia zachowania się materiału podczas eksploatacji w sieci trakcyjnej, gdzie poddawany jest on krótkotrwałym cyklicznym narażeniom cieplnym. Wyniki testów technologicznych przewodów jezdnych Na rysunkach 13a c przedstawiono fotografie doku- mentujące efekty przeprowadzenia, zgodnie z odpowiednimi normami testów technologicznych skręcania, przeginania oraz nawijania przewodów jezdnych w celu ujawnienia potencjalnych ukrytych wad materiałowych mogących powstać podczas procesu ciągnienia. Badania przeprowadzono dla przewodów ciągnionych z prędkością 20 m/min. Technologiczna próba skręcania (rys. 13a) przewodów jezdnych zakończyła się wynikiem pozytywnym. Po wymaganym przez normę 5-krotnym skręceniu przewodu nie stwierdzono złuszczeń oraz rozwarstwień metalu. Technologiczna próba przeginania (rys. 13b) przewodów jezdnych dała wynik pozytywny, przewód jezdny wytrzymał bez widocznych zmian powierzchniowych 6-krotne przeginanie, spełniając w ten sposób wymagania normy. Próba przeginania przewodu do początku jego rozdzielenia wyniosła 12 przegięć, do całkowitego rozdzielenia przewód wytrzymał 16 przegięć. Technologiczna próba nawijania (rys. 13c) przewodów jezdnych również przyniosła wynik pozytywny, przewód wytrzymał wymagane przez normę 5 nawinięć na trzpień równy jego średnicy, nie wykazując wad ukrytych oraz rozwarstwień. 148
Podsumowanie W artykule przedstawiono koncepcję kształtowania walcówki o średnicy 17,5 mm wykonanej z miedzi elektrolitycznej w gat. ETP na przewód jezdny typu Ri65 o polu przekroju poprzecznego 65 mm 2, przeznaczony do rozwieszenia i eksploatacji w miejskiej trakcji trolejbusowej. Zaprojektowano i wykonano zestaw ciągadeł, których schemat zapewnił podczas technologicznych prób ciągnienia, prowadzonych w warunkach przemysłowych, uzyskanie wyrobu całkowicie spełniającego wymagania odpowiednich norm branżowych DIN 43140 i DIN 43141 dotyczących tego segmentu wyrobów. Dokonano analizy wpływu prędkości ciągnienia na zmianę temperatury odkształcanego metalu, a w efekcie na zmianę własności mechanicznych wyrobu. Stwierdzono, że dla docelowej prędkości ciągnienia wynoszącej 20 m/min, przy istniejącym systemie chłodzenia, możliwe jest otrzymanie przewodu jezdnego spełniającego z naddatkiem wymagania norm (np. wymagania normy: R m min = 360, A 250 min = 3,5 %, ρ max = 17,86 nωm i odpowiednio własności przewodu Ri65: R m = 385, A 250 = 5,9 %, ρ max = 17,13 nωm). Wykonane zgodnie z obowiązującymi normami testy technologiczne nawijania, skręcania i przeginania przewodu jezdnego zakończyły się wynikiem pozytywnym, nie stwierdzono wad ukrytych materiału oraz rozwarstwień. Na podstawie przeprowadzonych badań odporności cieplnej przewodów jezdnych Ri65 stwierdzono, że początek spadku własności wytrzymałościowych dla ekspozycji 1 h ma miejsce powyżej 140 C, natomiast wydłużenie czasu ekspozycji do 10 h obniża tę granicę do 120 C. Całkowita utrata przez przewód jezdny własności mechanicznych, uzyskanych na skutek umocnienia odkształceniowego, ma miejsce dla ekspozycji 1 h powyżej 220 C, wydłużenie czasu ekspozycji do 10 h obniża tę granicę o ok. 40 C. Uzyskane wyniki badań mogą być użyteczne przy projektowaniu technologii produkcji innych typów przewodów jezdnych, wykonanych z różnych gatunków materiału, przy różnym schemacie odkształceń, w szczególności, jeśli chodzi o ustalanie optymalnych parametrów procesu w linii ciągarniczej. Literatura 1. DIN 43140 Fahrdrähte. Technische Lieferbedingungen. 2. DIN 43141 Fahrdrähte. Rillen-Fahdrähte für elektrische Bahnen Maße und Dauerstrombelastbarkeit. 3. PN-ISO 7800:1984 Metale, Drut, Próba jednokierunkowego skręcania. 4. PN-ISO 7802:2002 Metale, Drut, Próba nawijania. 5. PN-ISO 7801:1984 Metale, Drut, Próba przeginania dwukierunkowego. 6. IEC 60468:1994 Method of measurement of resistivity of metallic materials. ZAPRASZAMY DO REKLAMOWANIA SWOICH WYROBÓW NA NASZYCH ŁAMACH Redakcja RUDY I METALE NIEŻELAZNE przyjmuje odpłatnie wszelkie ogłoszenia i informacje na temat górniczo-hutniczego przemysłu metali nieżelaznych oraz innych podmiotów gospodarki zainteresowanych produkcją i handlem wyrobami z metali nieżelaznych, a także o organizowaniu narad, sympozjów i zjazdów. Podajemy nasz adres: Redakcja czasopisma Rudy i Metale Nieżelazne, 40-019 Katowice ul. Krasińskiego 13, skr. poczt. 221, tel./fax 032 / 256-17-77 149