一种高铁电气连接器插针的冷挤压工艺的制作方法

一种高铁电气连接器插针的冷挤压工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及冷锻加工的技术领域，具体属于一种高铁连接器插针的冷挤压工艺。
【背景技术】
[0002]近年来，中国领导人出访，都会大力推广中国的高铁技术。高铁已经成为了中国的一张名片，事实上，中国高铁的确值得自豪。很多国外的技术都被中国转化和吸收，其中作为重要零部件的连接器，一直被外资企业垄断。
[0003]目前，随着中国高铁的飞速发展，对高铁连接器插针的要求也是在不断的提高，传统的高铁连接器插针都是通过将棒料直接利用数控车床进行加工而成，所选用的材料为紫铜，而该种材料其导电效果不好，塑形差，并且紫铜在加热的过程汇中，容易出现氢病的现象，导致在加工过程中使得零件出现破裂，影响高铁连接器插针的整体强度。
[0004]因此，为了提高高铁连接器的导电能力和防止氢病现象的出现，很多厂家在生产的过程中会选择采用在紫铜混入银，加工制成如TP1-Y磷脱氧铜，然后以其为原材料，采用数控车床直接加工制成高铁连接器插针，但是采用该方式成型后的高铁连接器插针虽然导电性能增强了，同时也能防止氢病现象的出现，但是由于银材质较软，而且整个加工过程没有对高铁连接器插针的内部结构进行改善，从而导致其抗拉强度较低，经过多次实验表明，通过采用棒料直接加工的方式得到的零件经测试抗拉强度270mpa，而高铁在高速行驶的过程中会对高铁连接器器插针产生强大的拉力，在长时间运行过程中，如果高铁连接器的抗拉强度不够，高铁连接器插针就无法保持良好的连接稳定性，因此采用传统的加工工艺很难满足高铁在高速行驶过程中所需要的抗拉强度的要求。

【发明内容】

[0005]针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种可以提高高铁电气连接器插针的抗拉强度的冷挤压工艺。
[0006]为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案:一种高铁电气连接器插针的冷挤压工艺，其特征在于包括如下步骤:
(1)选取坯料:TPl-Y磷脱氧铜；
(2)制坯:将TPl-Y磷脱氧铜棒料进行截取形成胚料；
(3)将截取好的TPl-Y磷脱氧铜坯料置于真空热处理炉中进行退火处理，加热至700-800°C保温2~3小时，温度降至250°C以下取出空冷得到半成品；
(4)润滑处理:在TPl-Y磷脱氧铜坯料表面涂刷水溶性润滑剂；
(5)将润滑后的TPl-Y磷脱氧铜半成品置于模具包套中密封后，采用液压机进行第一次冷挤压得到初品；
(6)将第一次冷挤压后的TPl-Y磷脱氧铜坯料反向进行第二次冷挤压加工；
(7)去应力退火:将TPl-Y磷脱氧铜工件加热到400~500°C，保温2~4小时，然后停火进行空冷使TPl-Y磷脱氧铜工件冷却至室温。
[0007]作为优选，步骤(5)中，冷挤压的压力为150~300MPa。
[0008]作为优选，所述步骤(4)的处理工艺包括:
(a)将TPl-Y磷脱氧铜坯料表面清洗；
(b)将清洗好的TPl-Y磷脱氧铜坯料均匀涂刷或者浸蘸该冷挤压润滑剂；
(c)将涂刷好的TPl-Y磷脱氧铜坯料进行烘干处理。
[0009]作为优选，在TPl-Y磷脱氧铜坯料表面均匀涂刷或者浸蘸该冷挤压润滑剂的厚度为 0.1—0.3mm。
[0010]本发明相比现有技术具有下述优点:通过采用TPl磷脱氧铜其焊接性能和冷弯性能好，与现有技术中的普通紫铜相比，一般无“氢病”倾向，在加热时TPl-Y磷脱氧铜不会与氢或一氧化碳易与晶界的氧化亚铜(CU20)作用而产生高压水蒸气或二氧化碳气体，保证TP1-Y磷脱氧铜坯料不会发生破裂。可在还原性气氛中加工，使用冷挤压的方法可以很大程度上提高零件的抗拉强度，与现有技术相比，经过冷挤压工艺方式处理后的抗拉强度为352MPa，强度增加30~40%，可以有效的满足高铁列车在恶劣环境中行驶的需要。
【具体实施方式】
[0011]实施例1
一种高铁电气连接器插针的冷挤压工艺，包括如下步骤:
(1)选取坯料TPl-Y磷脱氧铜；
(2)将TPl-Y磷脱氧铜利用自动带锯床进行截取，每一次截取的长度为70mm;
(3)将截取好的TPl-Y磷脱氧铜坯料置于真空热处理炉中进行退火处理，加热至700°C保温2小时，温度降至250°C以下时，将TPl-Y磷脱氧铜坯料取出进行1~2个小时的空冷使TPl-Y磷脱氧铜坯料冷却到室温；
(4)润滑处理:在TPl-Y磷脱氧铜坯料表面涂刷水溶性润滑剂；
(5)将润滑后的TPl-Y磷脱氧铜半成品置于模具包套中密封后，采用液压机进行第一次冷挤压得到初品；
(6)将第一次冷挤压后的TPl-Y磷脱氧铜坯料反向再进行第二次冷挤压加工，得到成品的尚铁电气连接器插针；
(7)去应力退火:将TPl-Y磷脱氧铜工件加热到400°C，保温2小时，然后停火进行空冷使TPl-Y磷脱氧铜工件冷却至室温。
[0012]采用上述实施例1的生产工艺，可以使高铁电气连接器插针的抗拉强度达到300MPa，与现有技术先比，使高铁电气连接器插针强度提高30%，可以满足高铁列车在高速运行时的环境需要，保证高铁列车在高速行驶的过程中电气连接器插针之间具有良好的接触性能，避免在行驶过程中发生因为接触不良的现象，在退火过程中，其温度加热至700°C后保温2小时，这样可以消除因金属切削加工、校直处理、冷成形等产生的残余应力，稳定零件在长期使用时的形状及尺寸精度，相比现有加工工艺的退火温度600度，可以提高TPl-Y磷脱氧铜的塑性，保证TPl-Y磷脱氧铜在挤压过程中不会发生破裂，同时，还会细化金属颗粒，使TPl-Y磷脱氧铜能获得比较大的变形量，方便挤压成形。采用的TPl-Y磷脱氧铜一般无“氢病”倾向，在加热时TPl-Y磷脱氧铜不会与氢或一氧化碳易与晶界的氧化亚铜(Cu20)作用而产生高压水蒸气或二氧化碳气体，保证TPl-Y磷脱氧铜坯料不会发生破裂。为了抑制TPl-Y磷脱氧铜自由碳化物的析出使其获得伪共析组织，利用鼓风或者油冷使其TPl-Y磷脱氧铜的温度降至250°C时，取出进行1~2个小时的空冷使TPl-Y磷脱氧铜坯料冷却到室温。通过将TPl-Y磷脱氧铜工件加热到400°C的去应力退火，可以去除部分在冷挤压过程中产生的内应力，然后进行2小时的保温，可以减小变形和开裂的问题，然后停火进行空冷使TPl-Y磷脱氧铜工件冷却至室温，提高了高铁电气连接器插针的整体结构的稳定性。
[0013]实施例2
一种高铁电气连接器插针的冷挤压工艺，包括如下步骤:
(1)选取坯料TPl-Y磷脱氧铜；
(2)将TPl-Y磷脱氧铜利用自动带锯床进行截取，每一次截取的长度为70mm;
(3)将截取好的TPl-Y磷脱氧铜坯料置于真空热处理炉中进行退火处理，加热至750°C保温3小时，温度降至250°C以下时，将TPl-Y磷脱氧铜坯料取出进行1~2个小时的空冷使TPl-Y磷脱氧铜坯料冷却到室温；
(4)润滑处理:在TPl-Y磷脱氧铜坯料表面涂刷水溶性润滑剂；
(5)将润滑后的TPl-Y磷脱氧铜半成品置于模具包套中密封后，采用液压机进行第一次冷挤压得到初品；该初品的高度为50mm ；
(6)将第一次冷挤压后的TPl-Y磷脱氧铜坯料反向再进行第二次冷挤压加工，得到成品的尚铁电气连接器插针；
(7)去应力退火:将TPl-Y磷脱氧铜工件加热到450°C，保温3小时，然后停火进行空冷使TPl-Y磷脱氧铜工件冷却至室温。
[0014]采用上述实施例2的生产工艺，可以使高铁电气连接器插针的抗拉强度达到375MPa，与现有技术先比，使高铁电气连接器插针强度提高33%，可以更好的满足高铁列车在高速运行时的环境需要，在退火过程中，其温度加热至750°C后保温3小时，这样可以较好的消除因金属切削加工、校直处理、冷成形等产生的残余应力，稳定零件在长期使用时的形状及尺寸精度，相比实施例一，可以较大的提高TPl-Y磷脱氧铜的塑形，保证TPl-Y磷脱氧铜在挤压过程中不会发生破裂，同时，还会细化金属颗粒，使TPl-Y磷脱氧铜能获得更大的变形量。采用的TPl-Y磷脱氧铜一般无“氢病”倾向，在加热时TPl-Y磷脱氧铜不会与氢或一氧化碳易与晶界的氧化亚铜(Cu20)作用而产生高压水蒸气或二氧化碳气体，保证TPl-Y磷脱氧铜坯料不会发生破裂。为了抑制TPl-Y磷脱氧铜自由碳化物的析出使其获得伪共析组织，利用鼓风或者油冷使其TPl-Y磷脱氧铜的温度降至250°C时，取出进行1~2个小时的空冷使TPl-Y磷脱氧铜坯料冷却到室温。通过将TPl-Y磷脱氧铜工件加热到450°C的去应力退火，可以去除全部在冷挤压过程中产生的内应力，然后进行 3小时的保温，可以减小变形和开裂的问题，然后停火进行空冷使TPl-Y磷脱氧铜工件冷却至室温，提高了高铁电气连接器插针的整体结构的稳定性。
[0015]实施例3
一种高铁电气连接器插针的冷挤压工艺，包括，
(1)选取坯料TPl-Y磷脱氧铜；
(2)将TPl-Y磷脱氧铜利用自动带锯床进行截取，每一次截取的长度为70mm;
(3)将截取好的TPl-Y磷脱氧铜坯料置于真空热处理炉中进行退火处理，加热至800°C保温4小时，温度降至250°C以下时，将TPl-Y磷脱氧铜坯料取出进行1~2个小时的空冷使TPl-Y磷脱氧铜坯料冷却到室温；
(4)润滑处理:在TPl-Y磷脱氧铜坯料表面涂刷水溶性润滑剂；
(5)将润滑后的TPl-Y磷脱氧铜半成品置于模具包套中密封后，采用液压机进行第一次冷挤压得到初品；该初品的高度为50mm ；
(6)将第一次冷挤压后的TPl-Y磷脱氧铜坯料反向再进行第二次冷挤压加工，得到成品的尚铁电气连接器插针；
(7)去应力退火:将TPl-Y磷脱氧铜工件加热到500°C，保温4小时，然后停火进行空冷使TPl-Y磷脱氧铜工件冷却至室温。
[0016]采用上述实施例3的生产工艺，可以使高铁电气连接器插针的抗拉强度达到400MPa，与现有技术先比，使高铁电气连接器插针强度提高35%，可以更好的满足高铁列车在高速运行时的环境需要，在退火过程中，其温度加热至800°C后保温3小时，这样可以有效的消除因金属切削加工、校直处理、冷成形等产生的残余应力，极大的提高零件在长期使用时的形状及尺寸精度，相比实施例二，可以使TPl-Y磷脱氧铜的塑形效果达到最佳状态，保证TPl-Y磷脱氧铜在挤压过程中不会发生破裂，同时，还会细化金属颗粒，使TPl-Y磷脱氧铜能获得更大的变形量。采用的TPl-Y磷脱氧铜一般无“氢病”倾向，在加热时TPl-Y磷脱氧铜不会与氢或一氧化碳易与晶界的氧化亚铜(Cu20)作用而产生高压水蒸气或二氧化碳气体，保证TPl-Y磷脱氧铜坯料不会发生破裂。为了抑制TPl-Y磷脱氧铜自由碳化物的析出使其获得伪共析组织，利用鼓风或者油冷使其TPl-Y磷脱氧铜的温度降至250°C时，取出进行1~2个小时的空冷使TPl-Y磷脱氧铜坯料冷却到室温。通过将TPl-Y磷脱氧铜工件加热到500°C的去应力退火，可以去除部分在冷挤压过程中产生的内应力，然后进行4小时的保温，可以减小变形和开裂的问题，然后停火进行空冷使TPl-Y磷脱氧铜工件冷却至室温，极大的提高了高铁电气连接器插针的整体结构的稳定性。
[0017]进一步优化上述技术方案，步骤(5)中，冷挤压的压力为150~300MPa。在该压力下的进行第一次冷挤压时，可以保证TP1-Y磷脱氧铜坯料在挤压时能保持良好的形变量，使得TPl-Y磷脱氧铜坯料不会因为压力过大而导致内部结构损坏，影响冷挤压成型效果。
[0018]进一步优化上述技术方案，在TPl-Y磷脱氧铜坯料表面涂刷冷挤压润滑剂；在本实施例中所选用的冷挤压润滑剂为HR-35A水溶性润滑剂，在使用时，首先对TPl-Y磷脱氧铜坯料进行表面清洗，使TPl-Y磷脱氧铜坯料表面不会残留有过多的杂质，影响润滑效果，然后将清洗好的TPl-Y磷脱氧铜坯料表面均匀的涂刷或者将其浸蘸HR-35A水溶性润滑剂内，使TPl-Y磷脱氧铜坯料表面完全覆盖有HR-35A水溶性润滑剂，这样可以保证在冷挤压时，TPl-Y磷脱氧铜坯料表面不会产生动力消耗和模具的磨损，最好将表面覆盖有HR-35A水溶性润滑剂的TPl-Y磷脱氧铜坯料利用热风机进行烘干。通过采用该润滑剂耐压能力要达到200MPa以上，润滑剂要充分覆盖于金属挤压表面上，保持极低的摩擦系数，同时也成功地取代磷化-皂化处理工艺(除油锈一水清洗一酸洗一水清洗一磷化一水清洗一干燥一皂化一风干)，可满足有色金属冷成形对润滑的苛刻要求。并将一次完成:表面处理一水加温一浸涂本剂一干燥等系列工序。适用于引伸度大、变形率高、曲面复杂的工件加工生产，有效保证产品加工精度，提高工件表面质量，最大限度保护模具表面，延长模具的使用寿命。润滑剂形成的涂膜薄，单件润滑成本低，成本比磷化-皂化的成本节省30%~45% 。
[0019]进一步优化上述技术方案，在TPl-Y磷脱氧铜坯料表面均匀涂刷或者浸蘸该冷挤压润滑剂的厚度为0.1~0.3_。这样可以使TPl-Y磷脱氧铜坯料表面形成润滑层，可以使TP1-Y磷脱氧铜坯料在冷挤压过程中其表面不会因为摩擦系数过大而导致挤压效果差的问题，同时，该TPl-Y磷脱氧铜坯料表面的冷挤压润滑剂的厚度不易过厚。
[0020]在实施例一、实施例二以及实施例三中采用的液压机的单位为100T，电机功率为
7.5KW，压制速度为6-15Mm/s，回程速度为150Mm/s。满足TPl-Y磷脱氧铜坯料冷挤压所需要的挤压力和压制速度。
[0021]通过采用上述实施例中加工工艺，在退火处理后可以消除TPl-Y磷脱氧铜坯料的残余应力，提高TPl-Y磷脱氧铜坯料的形状及尺寸精度，避免在后续加工过程中因为TPl-Y磷脱氧铜坯料的应力而导致挤压效果不佳的问题，然后在其表面涂刷HR-35A水溶性润滑剂，可以使TPl-Y磷脱氧铜坯料形成润滑薄膜，为即将放入模具内的TPl-Y磷脱氧铜坯料做好润滑准备，减少TPl-Y磷脱氧铜坯料在模具内进行第一次冷挤压时的摩擦系数，使TPl-Y磷脱氧铜坯料表面不会产生动力消耗和模具的磨损，提高TPl-Y磷脱氧铜坯料的成形质量，然后采用反挤压进行第二次冷挤压可以在第一次冷挤压的基础上极大的提高了 TP1-Y磷脱氧铜坯料的成形效果，最后进行去应力退火可以消除TP1-Y磷脱氧铜坯料在两次冷挤压过程中的残余应力，提高了高铁电气连接器插针的整体结构的稳定性，使得高铁电气连接器插针的抗拉强度满足高铁列车在行驶过程中要求。
[0022]以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种高铁电气连接器插针的冷挤压工艺，其特征在于包括如下步骤: (1)选取坯料:TPl-Y磷脱氧铜； (2)制坯:将TPl-Y磷脱氧铜棒料进行截取形成胚料； (3)将截取好的TPl-Y磷脱氧铜坯料置于真空热处理炉中进行退火处理，加热至700-800°C保温2~3小时，温度降至250°C以下取出空冷得到半成品； (4)润滑处理:在TPl-Y磷脱氧铜坯料表面涂刷水溶性润滑剂； (5)将润滑后的TPl-Y磷脱氧铜半成品置于模具包套中密封后，采用液压机进行第一次冷挤压得到初品； (6)将第一次冷挤压后的TPl-Y磷脱氧铜坯料反向进行第二次冷挤压加工； (7)去应力退火:将TPl-Y磷脱氧铜工件加热到400~500°C，保温2~4小时，然后停火进行空冷使TPl-Y磷脱氧铜工件冷却至室温。2.根据权利要求1所述的一种高铁电气连接器插针的冷挤压工艺，其特征在于:步骤(5)中，冷挤压的压力为150~300MPa。3.根据权利要求1所述的一种高铁电气连接器插针的冷挤压工艺，其特征在于:所述步骤(4)的处理工艺包括: (a)将TPl-Y磷脱氧铜坯料表面清洗； (b)将清洗好的TPl-Y磷脱氧铜坯料均匀涂刷或者浸蘸该冷挤压润滑剂； (c)将涂刷好的TPl-Y磷脱氧铜坯料进行烘干处理。4.根据权利要求3所述的一种高铁电气连接器插针的冷挤压工艺，其特征在于:在TPl-Y磷脱氧铜坯料表面均匀涂刷或者浸蘸该冷挤压润滑剂的厚度为0.1-0.3mm。
【专利摘要】本发明公开了一种高铁电气连接器插针的冷挤压工艺；解决了高铁电气连接器插针的抗拉强度低不能满足高铁列车在高速行驶中所需要抗拉强度的问题；其技术要点是：一种高铁电气连接器插针的冷挤压工艺，将截取好的TP1-Y磷脱氧铜坯料置于真空热处理炉中进行退火处理，加热至700-800℃保温2~3小时；在TP1-Y磷脱氧铜坯料表面涂刷水溶性润滑剂；将TP1-Y磷脱氧铜坯料置于模具包套中密封后，采用液压机进行第一次冷挤压；将第一次冷挤压后的TP1-Y磷脱氧铜坯料反向进行第二次冷挤压加工；将TP1-Y磷脱氧铜工件加热到400~500℃，保温2~4小时，然后停火进行空冷；本发明的优点是经过冷挤压工艺方式处理后的抗拉强度为300-400MPa，强度增加30~40%，可以有效的满足高铁列车在恶劣环境中行驶的需要。
【IPC分类】H01R43/16
【公开号】CN104882767
【申请号】CN201510288065
【发明人】宋杏平, 姚运好
【申请人】苏州云龙精密成形有限公司
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年5月30日