Медный литейный сплав для асинхронных машин

Изобретение относится к медным литейным сплавам и может быть использовано для изготовления методом литья токопроводящих конструкционных деталей, в частности короткозамкнутых роторов для асинхронных машин. Литейный медный сплав содержит, мас.%: Ag от 0,05 до 0,5, в каждом случае от 0,05 до 0,5 по меньшей мере двух элементов из группы, состоящей из Ni, Zn, Sn и Al, необязательно от 0,01 до 0,2 одного или нескольких элементов из группы, которая состоит из Mg, Ti, Zr, B, P, As, Sb, Cu, и неизбежные примеси – остальное. Кроме того, изобретение относится к токопроводящей конструкционной детали, а также к короткозамкнутому ротору с многочисленными проводящими стержнями и двумя замыкающими кольцами, которые отлиты из медного сплава в виде цельной детали. Изобретение направлено на повышение прочности и проводимости токопроводящих конструкционных деталей, а также улучшение литейных качеств медного сплава. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 1 табл.

 

Изобретение относится к медным литейным сплавам, а также изготовленным из них способом первичного формообразования токопроводящим конструкционным деталям. В частности, изобретение относится к литым короткозамкнутым роторам для асинхронных машин.

Уже из описания изобретения к патенту DE 503 187 известно изготовление короткозамкнутых роторов для асинхронных машин одновременным литьем стержней и замыкающих колец ротора. При этом стержни и замыкающие кольца ротора формируются в виде цельной конструкционной детали, материал которой находится в литом состоянии. В качестве возможных способов литья указаны, например, литье под давлением согласно патентному документу DE 43 29 679 С2, литье по выжигаемым моделям согласно патентному документу US 7337526 В2, и центробежное литье согласно патентному документу US 2304067. Медь и медные сплавы вследствие их высокой электрической проводимости являются важными материалами для изготовления литых короткозамкнутых роторов. Поскольку материал находится в литом состоянии, он легко деформируется. Поэтому большое значение приобретает повышение прочности медного материала посредством легирующих элементов. С другой стороны, желательно, чтобы электрическая проводимость лишь незначительно снижалась из-за легирующих элементов. Кроме того, материал должен иметь хорошие литейные свойства. В качестве легирующих компонентов часто используются цирконий и/или хром. В документе JP 56010059 А предложен медный сплав для литья под давлением, который содержит цинк, хром, цирконий и титан.

Другие медные сплавы для короткозамкнутых роторов известны в связи со способом изготовления, в котором короткозамкнутый ротор отливается не в виде цельной детали, а собирается из отдельных компонентов. При этом проводящие стержни и/или замыкающие кольца изготавливаются с помощью технологии обработки давлением. Так, например, в документе GB 949,570 для токопроводящих деталей предлагается подвергаемый холодному формованию и термической обработке медный сплав, который содержит между 0,1% и 0,25% циркония. В документе JP 58006950 А предлагается медный сплав, который содержит железо, цинк и, необязательно, олово и фосфор. Изготовленный из этого сплава короткозамкнутый ротор выполнен из горячекатаной полосы. В документе DE 100 14 643 С2 для замыкающих колец предлагаются сплавы CuCrZr и CuNi, причем к последнему для достижения повышенной посредством дисперсионного упрочнения прочности могут быть добавлены дополнительные элементы, например, такие как кремний. В документе DE 10 2009 018 951 А1 предлагаются короткозамкнутые роторы, в которых замыкающие кольца состоят из медно-серебряного сплава. Документ DE 33 24 687 А1 вносит предложение изготавливать проводящие стержни из медно-серебряного сплава. В том же описании изобретения в качестве альтернативного варианта предлагается медно-цинковый сплав. Документ EP 0 652 624 А1 описывает многокомпонентную конструкцию проводящих стержней. Для наружной в радиальном направлении клиновидной части предлагаются различные медные сплавы, проводимость которых характеризуется по меньшей мере 20% IACS (единиц удельной электрической проводимости отожженной меди). Специалист не может почерпнуть из этого описания изобретения никаких сведений о литейных свойствах сплавов.

Подвергнутые обработке по технологии формования давлением медные сплавы отличаются более высокой прочностью, чем медные материалы в литом состоянии. Из вышеуказанного уровня техники специалист также не может заимствовать никаких указаний о том, какой медный сплав также в литом состоянии имеет благоприятную комбинацию свойств в отношении электрической проводимости и прочности.

Поэтому в основу изобретения положена задача создания улучшенных в отношении прочности, проводимости и пригодности для литья медных литейных сплавов, а также улучшенных в отношении прочности и проводимости токопроводящих конструкционных деталей. В частности, изобретение должно представить усовершенствованные отлитые в форме цельной детали короткозамкнутые роторы для асинхронных машин. При этом выбор легирующих элементов должен проводиться также с учетом воздействий на здоровье и окружающую среду. В частности, должны быть исключены свинец и кадмий.

Изобретение выполнено в отношении медного сплава согласно признакам пункта 1 формулы, относительно конструкционных деталей согласно признакам пункта 11 формулы изобретения, и в отношении короткозамкнутого ротора согласно признакам пункта 12 формулы. Дополнительные зависимые пункты формулы изобретения относятся к предпочтительным вариантам осуществления и усовершенствованиям изобретения.

Изобретение заключается в том, что предлагаются медные сплавы со следующим составом в мас.%:

в каждом случае от 0,05 до 0,5 по меньшей мере трех элементов из группы, которая состоит из Ag, Ni, Zn, Sn и Al,

с остальным количеством из Cu, а также неизбежных примесей,

необязательно от 0,01 до 0,2 одного или многих элементов из группы, которая состоит из Mg, Ti, Zr, B, P, As, Sb.

При этом изобретение исходит из того соображения, что прочность металлов повышается в результате внедрения примесных (отличных от основного элемента) атомов. В частности, этот эффект представляет интерес для литейных сплавов, поскольку этим путем высокие характеристики прочности уже могут быть достигнуты без дополнительных стадий формования. Особенно сильное влияние на упрочнение твердого кристаллического раствора в случае меди оказывают элементы Al, Sn, Ni и Zn. Когда прочность чистой меди должна быть повышена упрочнением твердого раствора, в особенности целесообразно добавление Al и Sn. Кроме того, известно, что добавление легирующих элементов в принципе ухудшает характеристики электрической проводимости и теплопроводности чистой меди. Однако в части образования твердого раствора, такие как элементы, как Zn, Ag, Ni, Sn и Al, оказывают относительно малое влияние на проводимость меди. Если электрическая проводимость меди должна ухудшаться по возможности незначительно, в особенности целесообразно добавление Zn и Ag. Надлежащим выбором по меньшей мере трех элементов из группы, которая состоит из элементов Ag, Ni, Zn, Sn и Al, можно разработать литейный материал, который имеет особенно благоприятное сочетание прочности и проводимости. При этом содержание отдельных элементов должно составлять по меньшей мере 0,05 мас.% и не более 0,5 мас.%. При уровнях содержания элементов менее 0,05 мас.% действие легирующих элементов является слишком слабым. Также при наличии менее пяти легирующих элементов суммарное содержание элементов предпочтительно может быть по меньшей мере 0,25 мас.%. При уровнях содержания элементов свыше 0,5 мас.% это может приводить к нежелательной ликвации в сплаве и, соответственно, к сегрегациям. Чтобы надежно предотвратить такие эффекты, содержание отдельных элементов может составлять предпочтительно не более 0,3 мас.%. Путем легирования тремя или более элементами получается сплав, интервал плавления которого является более широким, чем интервал плавления сплавов с меньшим количеством элементов. Это оказывает благоприятное действие на литейные свойства материала. Медный сплав предпочтительно содержит по меньшей мере один из элементов Ag или Sn. Благодаря этому получаются особенно благоприятные свойства. Особенно предпочтительно медный сплав содержит элемент Ag. Благодаря этому получаются особенно хорошие свойства в отношении электрической проводимости. Необязательно к сплаву может быть добавлено от 0,01 до 0,2 мас.% одного или многих элементов из группы, которая состоит из Mg, Ti, Zr, В, Р, As, Sb. Эти элементы обусловливают измельчение зерен литой структуры и повышают тем самым прочность литейного материала. Кроме того, в результате раскисления расплава они могут снижать газопоглощение. Чтобы избежать нежелательных взаимодействий между элементами, суммарное содержание элементов Mg, Ti, Zr, В, Р, As, Sb может быть ограничено до максимальной величины 0,5 мас.%. В альтернативном варианте, содержание отдельных элементов может быть ограничено максимальным значением 0,07 мас.%.

Медный сплав предпочтительно может иметь следующий состав, мас.%:

в каждом случае от 0,05 до 0,5 трех элементов из группы, которая состоит из Ag, Ni, Zn, Sn и Al,

с остальным количеством из Cu, а также неизбежных примесей,

необязательно от 0,01 до 0,2 одного или многих элементов из группы, которая состоит из Mg, Ti, Zr, B, P, As, Sb.

Добавление в точности трех легирующих элементов из группы, которая состоит из элементов из Ag, Ni, Zn, Sn и Al, обеспечивает возможность достаточной вариации параметров, чтобы найти литейный материал, который имеет особенно благоприятное сочетание прочности и проводимости. При ровно трех легирующих элементах сплав может быть изготовлен в легко контролируемом режиме. Медный сплав предпочтительно содержит элемент Ag. Благодаря этому получаются особенно благоприятные свойства в отношении электрической проводимости. Тогда оба других легирующих элемента должны быть выбраны из группы, которая состоит из элементов Ni, Zn, Sn и Al. Особенно привлекательными оказались следующие комбинации легирующих элементов:

а) медный сплав в каждом случае с 0,05-0,5 мас.% из Ag, Ni, Zn

b) медный сплав в каждом случае с 0,05-0,5 мас.% из Ag, Sn, Ni

с) медный сплав в каждом случае с 0,05-0,5 мас.% из Ag, Zn, Al

При этом содержание Ag предпочтительно составляет максимально 0,15 мас.%.

Неожиданно к сплаву с благоприятными свойствами привела также следующая комбинация элементов:

d) медный сплав в каждом случае с 0,05-0,5 мас.% из Sn, Zn, Al.

К вышеуказанным сплавам, обозначенным а), b), с) и d), необязательно может быть добавлено от 0,01 до 0,2 мас.% одного или нескольких элементов из группы, которая состоит из Mg, Ti, Zr, B, P, As, Sb.

Медный сплав предпочтительно может иметь следующий состав, мас.%:

в каждом случае от 0,06 до 0,3 трех элементов из группы, которая состоит из Ag, Ni, Zn, Sn и Al,

с остальным количеством из Cu, а также неизбежных примесей,

необязательно от 0,01 до 0,2 одного или нескольких элементов из группы, которая состоит из Mg, Ti, Zr, B, P, As, Sb.

В отношении элементов из группы, которая состоит из Ag, Ni, Zn, Sn и Al, при уровнях содержания менее 0,06 мас.% повышение прочности не всегда является достаточным. При уровнях содержания свыше 0,3 мас. % может быть слишком сильно снижена проводимость, например, ниже 70% IACS. Суммарное содержание элементов из группы, которая состоит из Ag, Ni, Zn, Sn и Al, предпочтительно составляет по меньшей мере 0,20 мас.%, и максимально 0,75 мас.%. При этом получаются сплавы с особенно благоприятными комбинациями свойств в отношении прочности и электрической проводимости в литом состоянии. Из соображений стоимости содержание Ag особенно предпочтительно составляет максимально 0,15 мас.%.

В особенности предпочтительно медный сплав может иметь следующий состав в мас.%:

в каждом случае от 0,06 до 0,15 трех элементов из группы, которая состоит из Ag, Ni, Zn, Sn и Al,

с остальным количеством из Cu, а также неизбежных примесей,

необязательно от 0,01 до 0,2 одного или нескольких элементов из группы, которая состоит из Mg, Ti, Zr, B, P, As, Sb.

В отношении элементов из группы, которая состоит из Ag, Ni, Zn, Sn и Al, при уровнях содержания менее 0,06 мас.% повышение прочности не всегда является достаточным. При уровнях содержания свыше 0,15 мас.% может быть слишком сильно снижена проводимость, например, ниже 75% IACS. Суммарное содержание элементов из группы, которая состоит из Ag, Ni, Zn, Sn и Al, предпочтительно составляет по меньшей мере 0,20 мас.%, и максимально 0,35 мас.%.

Для соответствующего изобретению медного сплава уровни содержания легирующих элементов предпочтительно могут быть выбраны таким образом, чтобы соотношение долей двух любых легирующих элементов из группы, которая состоит из Ag, Ni, Zn, Sn и Al, составляло максимально 1,5. При этом чаще всего оба легирующих элемента образуют числители рассчитываемых соотношений. В особенности предпочтительно это соотношение составляет максимально 1,3. В отношении прочности и проводимости в литом состоянии оказалось благоприятным, когда элементы, которые выбраны для данного в каждом случае сплава из группы, которая состоит из Ag, Ni, Zn, Sn и Al, добавлены в приблизительно одинаковых долях.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения медный сплав может иметь следующий состав в мас.%:

Ag: от 0,06 до 0,5

Ni: от 0,06 до 0,5

Zn: от 0,06 до 0,5

с остальным количеством из Cu, а также неизбежных примесей,

необязательно от 0,01 до 0,2 мас.% одного или нескольких элементов из группы, которая состоит из Mg, Ti, Zr, B, P, As, Sb. Подобный сплав имеет электрическую проводимость по меньшей мере 68% IACS, и может превосходить прочность чистой меди на величину до 35%.

В особенно предпочтительном варианте осуществления изобретения медный сплав может иметь следующий состав в мас.%:

Ag: от 0,06 до 0,15

Ni: от 0,06 до 0,15

Zn: от 0,06 до 0,15

с остальным количеством из Cu, а также неизбежных примесей,

необязательно от 0,01 до 0,2 одного или нескольких элементов из группы, которая состоит из Mg, Ti, Zr, B, P, As, Sb. Такой сплав имеет электрическую проводимость приблизительно 90% IACS, и примерно равнозначен медному сплаву, который содержит 1% Ag (CuAg1). Повышение прочности сравнительно с чистой медью составляет в литом состоянии приблизительно 20%. Тем самым такой сплав имеет очень благоприятную комбинацию свойств. Относительное повышение прочности является более высоким, чем относительное снижение проводимости. Вследствие незначительной степени легирования сплав по уровню стоимости соответствует имеющимся в продаже на рынке медным сплавам.

В одном дополнительном предпочтительном варианте осуществления изобретения медный сплав может иметь следующий состав в мас.%:

Ag: от 0,06 до 0,15

Sn: от 0,06 до 0,15

Ni: от 0,06 до 0,15

с остальным количеством из Cu, а также неизбежных примесей,

необязательно от 0,01 до 0,2 одного или многих элементов из группы, которая состоит из Mg, Ti, Zr, B, P, As, Sb. Такой сплав имеет электрическую проводимость приблизительно 85% IACS. Повышение прочности сравнительно с чистой медью составляет в литом состоянии приблизительно 20%. Тем самым такой сплав имеет очень благоприятную комбинацию свойств. Относительное повышение прочности является более высоким, чем относительное снижение проводимости. Вследствие незначительной степени легирования сплав по уровню стоимости соответствует имеющимся в продаже на рынке медным сплавам.

В одном дополнительном предпочтительном варианте осуществления изобретения медный сплав может иметь следующий состав в мас.%:

Ag: от 0,06 до 0,15

Zn: от 0,06 до 0,15

Al: от 0,06 до 0,15

с остальным количеством из Cu, а также неизбежных примесей,

необязательно от 0,01 до 0,2 одного или многих элементов из группы, которая состоит из Mg, Ti, Zr, B, P, As, Sb. Такой сплав имеет электрическую проводимость приблизительно 85% IACS. Повышение прочности сравнительно с чистой медью составляет в литом состоянии приблизительно 10%. Вследствие применения элементов Zn и Al этот сплав представляет собой экономически выгодную альтернативу.

В одном дополнительном предпочтительном варианте осуществления изобретения медный сплав может иметь следующий состав в мас.%:

Sn: от 0,06 до 0,15

Zn: от 0,06 до 0,15

Al: от 0,06 до 0,15

с остальным количеством из Cu, а также неизбежных примесей,

необязательно от 0,01 до 0,2 одного или многих элементов из группы, которая состоит из Mg, Ti, Zr, B, P, As, Sb. Такой сплав имеет электрическую проводимость приблизительно 80% IACS. Повышение прочности сравнительно с чистой медью составляет в литом состоянии приблизительно 10%. Поскольку этот сплав не содержит серебро, он представляет собой особенно экономически выгодную альтернативу.

Дополнительный аспект изобретения относится к токопроводящим конструкционным деталям из медных сплавов, причем конструкционные детали изготовлены способом первичного формообразования, и причем медные сплавы имеют следующий состав в мас.%: в каждом случае от 0,05 до 0,5 по меньшей мере трех элементов из группы, которая состоит из Ag, Ni, Zn, Sn и Al, с остальным количеством из Cu, а также неизбежных примесей, необязательно от 0,01 до 0,2 одного или многих элементов из группы, которая состоит из Mg, Ti, Zr, B, P, As, Sb. Такие конструкционные детали могут представлять собой, например, переключатели, коллекторы, шлифовальные круги, токоподводящие шины, контакты, контактные щетки, перемычки, компоненты коммутационных устройств, проводящие стержни или замыкающие кольца короткозамкнутых роторов, или другие конструктивные элементы. Под способом первичного формообразования подразумеваются способы литья, например, такие как литье под давлением, точное литье, литье по выжигаемым моделям, или другие способы. В отличие от литья в кокиль, преимущественно с исходным материалом для изготовления полуфабрикатов, при вышеуказанных способах литья отливка уже имеет по существу форму желательной конструкционной детали. Способами резания могут быть проведены одна или многие стадии дополнительной обработки, в которых незначительно изменяется форма конструкционной детали. Примерами этого являются удаление литника или дополнительная обработка поверхности конструкционной детали. Однако не предусматриваются последующие стадии обработки формованием, посредством которых материал конструкционной детали переводится в другое состояние. Поэтому готовая конструкционная деталь остается в литом состоянии. Соответствующие изобретению медные сплавы в литом состоянии вследствие упрочнения твердого раствора имеют более высокую прочность, чем чистая медь. Электрическая проводимость сравнительно с чистой медью снижается относительно мало. Кроме того, соответствующие изобретению сплавы проявляют хорошую пригодность для литья: они показывают лишь незначительную тенденцию к газопоглощению, и отличаются хорошей способностью заполнять литейную форму. Надлежащим выбором легирующих элементов и состава сплава может быть получен приспособленный к данному варианту применения сплав. В частности, содержание Ag может быть ограничено до величины 0,15 мас.%. Затраты на металлы для соответствующих изобретению сплавов по сравнению с чистой медью повышаются максимально на 15%. Для изготовленных способом первичного формообразования конструкционных деталей требуются меньшие издержки, нежели для конструкционных деталей, которые выполнены из полуфабрикатов. Таким образом, совокупные расходы на соответствующие изобретению конструкционные детали могут оказаться более благоприятными, чем общие затраты на другие конструктивные элементы. Соответствующий изобретению сплав необязательно может содержать от 0,01 до 0,2 мас.% одного или многих элементов из группы, которая состоит из Mg, Ti, Zr, B, P, As, Sb. Эти элементы обусловливают измельчение зерен литой структуры и повышают тем самым прочность литейного материала. Кроме того, в результате раскисления расплава они могут снижать газопоглощение.

Дополнительный аспект изобретения относится к короткозамкнутому ротору с многочисленными проводящими стержнями и двумя замыкающими кольцами, которые отлиты из медного сплава в виде единой цельной детали. Согласно изобретению, медный сплав имеет следующий состав в мас.%: в каждом случае от 0,05 до 0,5 по меньшей мере трех элементов из группы, которая состоит из Ag, Ni, Zn, Sn и Al, с остальным количеством из Cu, а также неизбежных примесей, необязательно от 0,01 до 0,2 одного или многих элементов из группы, которая состоит из Mg, Ti, Zr, B, P, As, Sb.

При этом изобретение исходит из той предпосылки, что проводящие стержни и замыкающие кольца отливаются в виде единой цельной детали. Пригодными для этого способами литья могут быть литье под давлением, точное литье, литье по выжигаемым моделям, и другие способы. Благодаря своей высокой электрической проводимости медные сплавы весьма пригодны для изготовления короткозамкнутых роторов. Поскольку вследствие высокого числа оборотов асинхронных машин большие нагрузки воздействуют в особенности на проводящие стержни короткозамкнутого ротора, применяемые медные сплавы должны иметь высокую прочность уже в литом состоянии. Поэтому особенно пригодными являются медные сплавы, которые имеют следующий состав в мас.%: в каждом случае от 0,05 до 0,5 по меньшей мере трех элементов из группы, которая состоит из Ag, Ni, Zn, Sn и Al, с остальным количеством из Cu, а также неизбежных примесей. Соответствующие изобретению медные сплавы в литом состоянии вследствие упрочнения твердого раствора имеют более высокую прочность, чем чистая медь. Электрическая проводимость сравнительно с чистой медью снижается относительно мало. Кроме того, соответствующие изобретению сплавы проявляют хорошую пригодность для литья: они показывают лишь незначительную тенденцию к газопоглощению, и отличаются хорошей способностью заполнять литейную форму. Соответствующий изобретению сплав необязательно может содержать от 0,01 до 0,2 мас.% одного или многих элементов из группы, которая состоит из Mg, Ti, Zr, B, P, As, Sb. Эти элементы обусловливают измельчение зерен литой структуры и тем самым повышают прочность литейного материала. Надлежащим выбором легирующих элементов и состава сплава может быть получен приспособленный к данному варианту применения сплав. В частности, благоприятными оказались следующие сплавы:

медный сплав со следующим составом, мас.%:

Ag: от 0,06 до 0,15

Ni: от 0,06 до 0,15

Zn: от 0,06 до 0,15

с остальным количеством из Cu, а также неизбежных примесей;

альтернативно: медный сплав со следующим составом, мас.%:

Ag: от 0,06 до 0,15

Sn: от 0,06 до 0,15

Ni: от 0,06 до 0,15

с остальным количеством из Cu, а также неизбежных примесей;

альтернативно: медный сплав со следующим составом, мас.%:

Ag: от 0,06 до 0,15

Zn: от 0,06 до 0,15

Al: от 0,06 до 0,15

с остальным количеством из Cu, а также неизбежных примесей;

альтернативно: медный сплав со следующим составом, мас.%:

Sn: от 0,06 до 0,15

Zn: от 0,06 до 0,15

Al: от 0,06 до 0,15

с остальным количеством из Cu, а также неизбежных примесей.

К каждому из вышеуказанных сплавов необязательно могут быть добавлены от 0,01 до 0,2 мас.% одного или многих элементов из группы, которая состоит из Mg, Ti, Zr, B, P, As, Sb. Расходы на металлы для соответствующих изобретению сплавов по сравнению с чистой медью повышаются максимально на 15%.

Изобретение более подробно разъясняется с помощью нижеследующих примеров исполнения.

Таблица 1 показывает состав испытанных сплавов. Для каждого сплава приведены состав образца, измеренный предел Rm прочности при растяжении в литом состоянии, и относительная электрическая проводимость, выраженная значением IACS. Затраты на металлы, которые приведены как расчетные значения сообразно составу сплава, нормированы по стоимости металла для чистой меди (Образец № 1).

Таблица 1

Характеристика испытанных образцов
Сплав Cu Ag Sn Ni Zn Al Прочности при растяжении, Rm IACS Стоимость
Мас.% Мас.% Мас.% Мас.% Мас.% Мас.% Нормированная
1 Cu 100 0 0 0 0 0 161 99% 1
2 CuAg1 99,0 1,00 0 0 0 0 233 92% 2,27
3 CuAgNiZn 98,6 0,48 0 0,45 0,48 0 215 68% 1,61
4 CuAgNiZn 99,7 0,10 0 0,10 0,11 0 192 91% 1,13
5 CuAgSnNi 99,7 0,12 0,13 0,09 0 0 193 84% 1,15
6 CuAgZnAl 99,7 0,10 0 0 0,10 0,09 170 84% 1,13
7 CuSnZnAl 99,7 0 0,12 0 0,11 0,12 174 78% 1

Образец № 2 представляет собой сравнительный сплав с 99% меди и 1% серебра. Этот сплав в отношении прочности и проводимости имеет привлекательные свойства, однако вследствие высокой стоимости металлов он может быть использован в совершенно специальных вариантах применения.

Образец № 3 представляет собой медный сплав с приблизительно 0,5% серебра, 0,5% никеля и 0,5% цинка. С этим сплавом достигается прочность, которая примерно на 35% превосходит прочность чистой меди. Электрическая проводимость составляет 68% IACS.

Образец № 4 представляет собой медный сплав с приблизительно 0,1% серебра, 0,1% никеля и 0,1% цинка. С этим сплавом достигается прочность, которая примерно на 20% превосходит прочность чистой меди. Электрическая проводимость составляет 91% IACS. Таким образом, относительное повышение прочности является явно более высоким, чем относительное снижение электрической проводимости. Эта неожиданная комбинация свойств сплава не может быть прогнозирована по индивидуальным вкладам отдельных легирующих элементов. Относительное возрастание стоимости металлов является меньшим, нежели относительное повышение прочности, и тем самым может быть компенсировано, например, сокращением поперечного сечения проводящих стержней. К тому же этот сплав обеспечивает привлекательное сочетание свойств для применения в литых короткозамкнутых роторах асинхронных машин.

Образец № 5 представляет собой медный сплав приблизительно с 0,1% серебра, 0,13% олова и 0,1% никеля. С этим сплавом достигается прочность, которая примерно на 20% превосходит прочность чистой меди. Электрическая проводимость составляет 84% IACS. Таким образом, относительное повышение прочности является более высоким, чем относительное снижение электрической проводимости. Эта неожиданная комбинация свойств сплава не может быть прогнозирована по индивидуальным вкладам отдельных легирующих элементов. Относительное возрастание стоимости металлов является меньшим, нежели относительное повышение прочности.

Образец № 6 представляет собой медный сплав приблизительно с 0,1% серебра, 0,1% цинка и 0,1% алюминия. С этим сплавом достигается прочность, которая примерно на 6% превосходит прочность чистой меди. Электрическая проводимость составляет 84% IACS. Вследствие применения элементов Zn и Al этот сплав представляет собой экономически выгодную альтернативу.

Образец № 7 представляет собой медный сплав приблизительно с 0,1% олова, 0,1% цинка и 0,1% алюминия. С этим сплавом достигается прочность, которая примерно на 8% превосходит прочность чистой меди. Электрическая проводимость составляет 78% IACS. Поскольку этот сплав не содержит серебро, он представляет собой особенно экономически выгодную альтернативу.

1. Литейный медный сплав, имеющий следующий состав, мас.%:

Ag: от 0,05 до 0,5,

в каждом случае от 0,05 до 0,5 по меньшей мере двух элементов из группы, которая состоит из Ni, Zn, Sn и Al,

Cu и неизбежные примеси - остальное,

необязательно от 0,01 до 0,2 одного или нескольких элементов из группы, которая состоит из Mg, Ti, Zr, B, P, As, Sb.

2. Литейный медный сплав по п. 1, который имеет следующий состав, мас.%:

Ag: от 0,05 до 0,5,

в каждом случае от 0,05 до 0,5 двух элементов из группы, которая состоит из Ni, Zn, Sn и Al,

Cu и неизбежные примеси - остальное,

необязательно от 0,01 до 0,2 одного или нескольких элементов из группы, которая состоит из Mg, Ti, Zr, B, P, As, Sb.

3. Литейный медный сплав по п. 2, который имеет следующий состав, мас.%:

Ag: от 0,06 до 0,3,

в каждом случае от 0,06 до 0,3 двух элементов из группы, которая состоит из Ni, Zn, Sn и Al,

Cu и неизбежные примеси - остальное,

необязательно от 0,01 до 0,2 одного или нескольких элементов из группы, которая состоит из Mg, Ti, Zr, B, P, As, Sb.

4. Литейный медный сплав по п. 3, который имеет следующий состав, мас.%:

Ag: от 0,06 до 0,15,

в каждом случае от 0,06 до 0,15 двух элементов из группы, которая состоит из Ni, Zn, Sn и Al,

Cu и неизбежные примеси - остальное,

необязательно от 0,01 до 0,2 одного или нескольких элементов из группы, которая состоит из Mg, Ti, Zr, B, P, As, Sb.

5. Литейный медный сплав по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что соотношение массовых долей двух легирующих элементов из группы, состоящей из Ag, Ni, Zn, Sn и Al, составляет максимально 1,5.

6. Литейный медный сплав по п. 2, который имеет следующий состав, мас.%:

Ag: от 0,06 до 0,5

Ni: от 0,06 до 0,5

Zn: от 0,06 до 0,5

Cu и неизбежные примеси - остальное,

необязательно от 0,01 до 0,2 одного или многих элементов из группы, которая состоит из Mg, Ti, Zr, B, P, As, Sb.

7. Литейный медный сплав по п. 5, который имеет следующий состав, мас.%:

Ag: от 0,06 до 0,5

Ni: от 0,06 до 0,5

Zn: от 0,06 до 0,5

Cu и неизбежные примеси - остальное,

необязательно от 0,01 до 0,2 одного или многих элементов из группы, которая состоит из Mg, Ti, Zr, B, P, As, Sb.

8. Литейный медный сплав по п. 6 или 7, который имеет следующий состав, мас.%:

Ag: от 0,06 до 0,15

Ni: от 0,06 до 0,15

Zn: от 0,06 до 0,15

Cu и неизбежные примеси - остальное,

необязательно от 0,01 до 0,2 одного или нескольких элементов из группы, которая состоит из Mg, Ti, Zr, B, P, As, Sb.

9. Литейный медный сплав по п. 4, который имеет следующий состав, мас.%:

Ag: от 0,06 до 0,15

Sn: от 0,06 до 0,15

Ni: от 0,06 до 0,15

Cu и неизбежные примеси - остальное,

необязательно от 0,01 до 0,2 одного или многих элементов из группы, которая состоит из Mg, Ti, Zr, B, P, As, Sb.

10. Литейный медный сплав по п. 4, который имеет следующий состав, мас.%:

Ag: от 0,06 до 0,15

Zn: от 0,06 до 0,15

Al: от 0,06 до 0,15

Cu и неизбежные примеси - остальное,

необязательно от 0,01 до 0,2 одного или нескольких элементов из группы, которая состоит из Mg, Ti, Zr, B, P, As, Sb.

11. Литейный медный сплав по п. 5, который имеет следующий состав, мас.%:

Ag: от 0,06 до 0,15

Sn: от 0,06 до 0,15

Ni: от 0,06 до 0,15

Cu и неизбежные примеси - остальное,

необязательно от 0,01 до 0,2 одного или многих элементов из группы, которая состоит из Mg, Ti, Zr, B, P, As, Sb.

12. Литейный медный сплав по п. 5, который имеет следующий состав, мас.%:

Ag: от 0,06 до 0,15

Zn: от 0,06 до 0,15

Al: от 0,06 до 0,15

Cu и неизбежные примеси - остальное,

необязательно от 0,01 до 0,2 одного или нескольких элементов из группы, которая состоит из Mg, Ti, Zr, B, P, As, Sb.

13. Литая токопроводящая конструкционная деталь, выполненная из литейного медного сплава, отличающаяся тем, что она получена литьем литейного медного сплава по любому из пп. 1-12.

14. Короткозамкнутый ротор, полученный литьем из литейного медного сплава, отличающийся тем, что короткозамкнутый ротор выполнен в виде цельной детали, состоящей из проводящих стержней и двух замыкающих колец, при этом проводящие стержни и замыкающие кольца отлиты из литейного медного сплава по любому из пп. 1-12.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в системах электромеханического преобразования энергии, а именно в асинхронных машинах. Техническим результатом является автоматическое формирование оптимальной механической характеристики на всех режимах без применения реостатов, дросселей, реакторов, коммутационной аппаратуры, а также каких-либо электронных устройств.

Изобретение относится к короткозамкнутому ротору для электрической машины, включающему в себя пакет сердечника ротора, который имеет паз (6), прилитое на осевом конце (7) пакета сердечника ротора короткозамыкающее кольцо (8), которое имеет материал (108), являющийся алюминием, стержень (9), который расположен в пазе (6) и имеет конец (14) стержня, который вдается в материал (108) и имеет, по меньшей мере, одну прорезь (10).

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат – повышение КПД.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к ротору для электрической машины. Технический результат – повышение качества ротора.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к ротору для электрической машины. Технический результат – повышение качества ротора.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к ротору электродвигателя. Технический результат – повышение максимальной частоты вращения и мощности электродвигателя.

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для применения в мощных асинхронных электродвигателях, работающих с источниками питания ограниченной мощности.

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для применения в асинхронных электродвигателях, работающих в электроприводах с тяжелыми условиями пуска.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к ротору и способу изготовления ротора электрической машины. Технический результат - улучшение механических свойств ротора.

Изобретение применяется в регулируемых безредукторных асинхронных электроприводах лифтовых установок. Безредукторный электропривод лифта содержит полиспастную подвеску кабины, преобразователь частоты (9) с возможностью формирования напряжений с пониженными по отношению к частоте сети (10) частотами и низкочастотный асинхронный двигатель (1), подключенный к выходу преобразователя частоты (9) и предназначенный для работы с указанными напряжениями.

Группа изобретений относится к изготовлению токосъемных элементов. Спеченный материал содержит пропитанную маслом с ультрадисперсными алмазами спеченную смесь, состоящую из гранул, содержащих медь и графит, волокон и нитей углеродных, ультрадисперсных алмазов, порошков железа, графита, меди, упрочненной хромистым чугуном, шунгита, интеркаляционных соединений дисульфид молибдена и упрочняюще-легирующих компонентов.

Изобретение относится к получению электроконтактного композитного материала на основе меди, содержащего кластеры на основе частиц тугоплавкого металла. Способ включает механическую обработку смеси порошков меди и тугоплавного металла в атмосфере аргона при соотношении масс шаров и смеси порошков 20:1-40:1, скорости вращения планетарного диска планетарной мельницы 694-900 об/мин и продолжительности обработки 5-90 минут с получением нанокомпозиционных частиц с размером кристаллитов тугоплавкого металла от 5 нм до 100 мкм, и последующее искровое плазменнное спекание активированной смеси порошков в камере в вакууме или в атмосфере инертного газа с пропусканием через спекаемую смесь порошков импульсного электрического тока 500-5000 А под нагрузкой до 50 МПа, при температуре 700-1000°C и продолжительности спекания 5-15 минут.

Изобретение относится к получению композиционного металломатричного материала, армированного сверхупругими сверхтвердыми углеродными частицами. Способ включает приготовление смеси порошков металла и фуллеритов и ее прессование при давлении 5-8 ГПа и температурах 800-1000°С с обеспечением образования сверхтвердых углеродных частиц.

Изобретение относится к спеченным фрикционным материалам на основе меди, предназначенным для работы в узлах трения машин и механизмов в условиях жидкостного трения.

Изобретение относится к получению композитного материала на основе медной матрицы. На поверхность углеродных нанотрубок химически осаждают металл из ряда, включающего медь, свинец, олово, цинк, алюминий и серебро, с получением модифицированных углеродных нанотрубок, которые затем смешивают с порошком меди, имеющим размер фракции 3-10 мкм.

Изобретение относится к области цветной металлургии, а именно к составам сплавов на основе меди, которые могут быть использованы для изготовления деталей различных машин и инструментов, предметов быта.

Изобретение относится к области цветной металлургии, а именно к составам сплавов на основе меди, которые могут быть использованы для изготовления деталей различных машин и инструментов, предметов быта.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к медным сплавам для коллекторов электрических машин. Сплав содержит, мас.%: магний 0,1-0,6, серебро 0,02-0,1, примеси не более 0,2, медь остальное.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к медным сплавам для коллекторных пластин электрических машин. Сплав содержит, мас.%: теллур 0,15-0,80, серебро 0,07-0,12, фосфор не более 0,04, примеси не более 0,2, медь - остальное.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к медным сплавам для коллекторных пластин электрических машин. Сплав содержит, мас.%: теллур 0,15-0,80, титан 0,05-0,3, фосфор не более 0,04, примеси не более 0,2, медь - остальное.

Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к технологии производства алюминиевых сплавов. Способ получения алюминиевого сплава, легированного кремнием, включает введение в расплав алюминия кремния и тугоплавких металлов, при этом перед введением в расплав алюминия жидкий кремний подвергают окислительному рафинированию от кальция и фосфора, смешивают с жидким алюминием, тугоплавкие металлы вводят в расплав в виде легкоплавких лигатур, после чего зеркало сплава в ковше укрывают расплавленным силикатом натрия, транспортируют, заливают в миксер и добавляют необходимое для получения заданного состава сплава количество алюминия.

Изобретение относится к медным литейным сплавам и может быть использовано для изготовления методом литья токопроводящих конструкционных деталей, в частности короткозамкнутых роторов для асинхронных машин. Литейный медный сплав содержит, мас.: Ag от 0,05 до 0,5, в каждом случае от 0,05 до 0,5 по меньшей мере двух элементов из группы, состоящей из Ni, Zn, Sn и Al, необязательно от 0,01 до 0,2 одного или нескольких элементов из группы, которая состоит из Mg, Ti, Zr, B, P, As, Sb, Cu, и неизбежные примеси – остальное. Кроме того, изобретение относится к токопроводящей конструкционной детали, а также к короткозамкнутому ротору с многочисленными проводящими стержнями и двумя замыкающими кольцами, которые отлиты из медного сплава в виде цельной детали. Изобретение направлено на повышение прочности и проводимости токопроводящих конструкционных деталей, а также улучшение литейных качеств медного сплава. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 1 табл.

Наверх