Cf-Cu復合材料接觸網(wǎng)導線結構設計及成型工藝研究.pdf

1、高鐵接觸網(wǎng)導線使用過程中承受著高電壓、大電流、高速摩擦、大懸掛張力等綜合作用。目前高鐵接觸網(wǎng)導線材料存在三個主要矛盾，即高強度與高導電性的矛盾，如純Cu、 Cu-Mg等導線;高性能與低成本的矛盾，如Cu-Cr-Zr導線;高速與輕量化的矛盾，如Cu-Sn導線。因此，高強、高導、輕量化的接觸網(wǎng)導線成為高鐵接觸網(wǎng)領域的研究熱點之一。
　　本文依托中國鐵路總公司科技研究開發(fā)計劃項目(2014J013-A)，通過有限元仿真技術和試驗研究相結

2、合，開展了碳纖維增強銅基(Cf/Cu)復合材料接觸網(wǎng)導線研究，以碳纖維增強芯顯著提高導線力學性能和降低導線重量及成本、以銅基體保持優(yōu)異導電性，實現(xiàn)接觸網(wǎng)導線的高強、高導、輕量化的目標。重點研究內容和取得的成果如下:
　　(1)基于Ansys有限元分析，結合導線的實際服役條件，完成了碳纖維增強芯的受力分析和結構設計，并針對給定的碳纖維型號，計算出了增強芯的直徑及其碳纖維所占比例;
　　(2)采用Qform擠壓仿真分析技術，探討

3、了擠壓輪轉速、擠壓輪個數(shù)、送料孔個數(shù)、模具預熱溫度等對Cf/Cu復合材料導線成型質量的影響，確定了合理的工藝參數(shù);
　　(3)提出了制備Cf/Cu復合材料導線的工藝路線，即上引連鑄-兩重絞合-連續(xù)擠壓-拉拔成形，重點分析了“兩重絞合”和“連續(xù)擠壓”對復合接觸線的影響，結果表明，碳纖維損傷程度、張力均勻性、對中性、主擠壓輪轉速和進料孔數(shù)量對導線的綜合性能影響最大。
　　Cf/Cu復合材料導線在保證高性能的前提下，能夠實現(xiàn)輕量化