197259. lajstromszámú szabadalom • Érintkező vezeték villamos járművekhez, valamint eljárás annak előállítására
3 197259 4 A találmány tárgya érintkező vezeték villamos járművekhez, amely kopásálló nagyszilárdságú aluminiumötvözetből készül, elsősorban villamosok, vonatok, trolibuszok és hasonlók felsóvezetékeként használható, valamint eljárás annak előállítására. Korábban keményre húzott rézből vagy rèzôtvôzetbôl készített huzalokat használtak villamos járművek érintkező vezetékeiként, minthogy a réz igen jó villamos vezetőképességgel és korrózióállósággal rendelkezik. Minthogy azonban az ára meglehetősen magas, felmerült az igény megfelelő érintkező huzalok egyéb fémekből, például alumíniumból történő előállítására. Jóllehet az alumínium vezetőképessége jó, szilárdsága és kopásállósága viszonylag csekély. Ezen ellentmondás kiküszöbölésére főként felsővezetékek készítéséhez javasoltak olyan acélhuzallal kombinált alumíniumvezetéket, ahol az acélhuzal mag biztosítja a szükséges szilárdságot, míg az alumínium bevonat a jó vezetőképességet. A 2 143 190 lajstromszámú GB-beli szabadalmi leírás ismertet ilyen kombinált vezetéket, ahol az acélmagot tökéletesen körülveszi az alumíniumötvözet borítás, és ahol legalábbis az érintkező felületet olyan kopásálló alumíniumötvözetből készítik, amely szilíciumot, nikkelt és cériumot tartalmaz. A 3 437 871 lajstromszámú DE közzétételi iratban olyan érintkező sín szerepel, amely ugyancsak villamos jármüvek áramszolgáltatását biztosítja. Az érintkező sín olyan alumínium-szilícium ötvözetből van, mely 10- -13,5 t% szilíciumot, valamint célszerűen 0,2- -1 t% magnéziumot tartalmaz. A jelen találmánnyal olyan érintkező vezeték kialakítása a célunk villamos járművekhez, elsősorban felsővezetőkként történő alkalmazásra, amely elegendő szakítószilárdsággal rendelkezik ahhoz, hogy teljes mértékben alumínium ötvözetből lehessen előállítani anélkül, hogy acélhuzal alkalmazása szükségessé válnék. A jelen találmány alapja az a felismerés, hogy ha egy, a villamos járművekhez alkalmazott érintő vezetéket teljes egészében nagymennyiségű szilíciumot tartalmazó alumínium ötvözetből készítünk, az a fenti feltételeket kielégíti. A kitűzött feladatot tehát olyan alumínium ötvözettel oldottuk meg, amely az alumíniumon és 0,2-1 t% magnéziumon kívül 1-7 t% szilíciumot, valamint véletlen szennyezőelemeket tartalmaz. A szilícium mennyisége célszerűen 1,5 és 5 t% között van. A nagymennyiségű, azaz fölös szilícium mennyiségét úgy lehet kiszámítani, hogy a teljes szilícium tartalomból kivonjuk az Mg2Si-ben sztöchiometrikus arányban (1,73 Mg : 1 Si) lévő szilícium, valamint az ötvözetben jelenlévő vashoz kapcsolódó (AlFeSi) szilicium mennyiségét. Az utóbbi fázisban lévő szilícium nem állandó mennyiség, a 3 Fe : 1 Si érték körül ingadozik. A fentieknek megfelelően a fölös szilícium mennyiségét az alábbi képlettel lehet kiszámítani: fölös szilicium = A találmány szerinti ötvözetben célszerűen a fölös szilicium mennyisége legalább 0,o%. Tekintettel arra, hogy a szilicium viszonylag korlátozottan oldódik az alumíniumban, a fölös mennyiség többnyire finoman eloszlott fém szilicium szemcseként található a szövetszerkezeiben. Ezek a szemcsék keményebbek, mint az aluminium és kiváló kopásállóságot biztosítanak. A szilicium tartalom függvényében növekszik a villamos vezetőképesség, de a ridegség is. Minthogy a vezetékek, különösen a felsővezetékek nem csupán ,ó villamos vezetőképességgel és jó kopásállósággal kell rendelkezzenek, hanem megfelelő képlékenységgel is, az előállításukra szolgáló eljárás lépései a találmány szerint a következők: Az ötvözetet folyamatos tuskóöntéssel öntjük, utána a tuskókat melegen hengereljük közbenső hűtés nélkül, a melegen hengereit rudakat gyorsan lehűtjük és hidegalakítást végzünk, végül pedig a hidegen alakított rudat mesterségesen öregitjük. Az eljárás egy célszerű foganatosítási módja szerint az ötvözetet folyamatosan öntjük és közvetlenül meleghengereljük rúd alakú termékké, aminek során egy közbülső folyamatos hevitési lépés van beiktatva, ha a meleghengerléshez 500 °C vagy annál magasabb hőmérséklet szükséges. A meleghengerlésl késedelem nélkül kell végezni és a rudat vizben, vagy vízbázisú emulzióban hűtjük le közvetlenül a hengerműből történő kilépésnél. A hengerelt tuskó átmérője általában 13-25 mm. A melegen hengerelt rudat ezután hidegen hengereljük vagy húzzuk, illetve hengereljük és húzzuk, hogy a termék hidegalakítási lépéseket is tartalmazzon. Általában hornyokat is hengerlünk a rudakba, hogy a kész érintkező vezeték felfüggesztése megoldható legyen. A korábbi gyártás során a hornyok kialakítása problémákat okozott, mert ennek során a lokális deformáció következtében repedések keletkeztek. Ezért a megmunkálás során egy közbülső hevítést kellett beiktatni, ami viszont a késztermék szakítószilárdságát csökkentette. A találmány szerinti eljárás egy célszerű foganatosítása során a hornyolt rész hidegalakítását a minimálisra lehet csökkenteni azáltal, hogy a meleghengerlés alatt már a hornyok elóalakitását is elvégezzük. Ehhez 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
