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DE2438177C2 - Leiterdraht aus einer Aluminiumlegierung - Google Patents

Leiterdraht aus einer Aluminiumlegierung

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Publication number
DE2438177C2
DE2438177C2 DE2438177A DE2438177A DE2438177C2 DE 2438177 C2 DE2438177 C2 DE 2438177C2 DE 2438177 A DE2438177 A DE 2438177A DE 2438177 A DE2438177 A DE 2438177A DE 2438177 C2 DE2438177 C2 DE 2438177C2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
percent
weight
content
conductor wire
alloy
Prior art date
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Expired
Application number
DE2438177A
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English (en)
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DE2438177A1 (de
Inventor
Rees Jenkin Burnaby British Columbia Llewellyn
Peter Michael Harrow Middlesex Raw
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Balfour Beatty PLC
Original Assignee
BICC PLC
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Filing date
Publication date
Application filed by BICC PLC filed Critical BICC PLC
Publication of DE2438177A1 publication Critical patent/DE2438177A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE2438177C2 publication Critical patent/DE2438177C2/de
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    • C22C21/00—Alloys based on aluminium
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    • H01B11/00—Communication cables or conductors
    • H—ELECTRICITY
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    • H01B5/00—Non-insulated conductors or conductive bodies characterised by their form
    • H01B5/08—Several wires or the like stranded in the form of a rope
    • H01B5/10—Several wires or the like stranded in the form of a rope stranded around a space, insulating material, or dissimilar conducting material
    • H01B5/102—Several wires or the like stranded in the form of a rope stranded around a space, insulating material, or dissimilar conducting material stranded around a high tensile strength core
    • H01B5/104—Several wires or the like stranded in the form of a rope stranded around a space, insulating material, or dissimilar conducting material stranded around a high tensile strength core composed of metallic wires, e.g. steel wires
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Description

1. Leiterdraht aus einer Aluminiumlegierung, die aus einem Aluminiumanteil zwischen 98,0 und 99,5 Gewichtsprozent, einem Eisenanteil zwischen 0,3 und 1,0 Gewichtsprozent, einem maximalen Siliziumanteil von 0,15 Gewichtsprozent sowie Spurenmengen von üblichen Verunreinigungen besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Aluminiumlegierung als zusätzliche Legierungskomponente einen Kupferanteil zwischen 0,08 und 1,0 Gewichtsprozent enthält
2. Leiterdraht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kupferanteil der Aluminiumlegierung zwischen 0,2 und 0,6 Gewichtsprozent liegt
3. Leiterdraht nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Eisengehalt der Aluminiumlegierung in dem Bereich von 0,4 bis 0,6 Gewichtsprozent und der Siliziumanteil in dem Bereich von 0,05 bis 0,08 Gewichtsprozent liegt
4. Leiterdraht nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Kupferanteils zum Eisenanteil in dem Bereich von 0,2 :1,0 bis 2,0 :1,0 liegt
5. Leiterdraht nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kupferanteil annähernd 0,35 Gewichtsprozent beträgt.
Unter den üblichen Verunreinigungen werden Verunreinigungen verstanden, die normalerweise in Aluminium in seiner handelsüblichen reinen Form entweder als (a) Verunreinigungen enthalten sind, die nicht in dem Raffinierprozeß entfernt wurden, oder (b) als Rückstände eines Stoffes, der während des Raffinierverfahrens zum Zwecke der Neutralisierung oder Entfernung gewisser unerwünschter Verunreinigungen zugesetzt wurde. Unter normalen Umständen übersteigt der in der Legierung vorhandene Anteil von Verunreinigungen (a) nicht mehr als 0,025 Gewichtsprozent, und der rtnteil an zurückbleibenden Verunreinigungen (b) in der Legierung liegt nicht über 0,015 Gewichtsprozent.
Der erfindungsgemäße Leiterdraht weist eine bedeutend verbesserte Zugfestigkeit im Vergleich mit der Zugfestigkeit von Leiterdrähten mit gleichem Durchmesser aus bekannten Aluminiumlegierungen auf, die ähnliche Mengen an Eisen, aber lediglich eine Spurenmenge an Kupfer enthalten; die verbesserten Zugfestigkeitseigenschaften des erfindungsgemäßen Leiterdrahtes werden durch die folgenden Ergebnisse verdeutlicht, die mit einem Leiterdraht aus bekannten Aluminiumlegierungen (Legierungen A, B und C) mit einem Durchmesser von 0,5 mm erzielt wurden und mit einem Leiterdraht gemäß der Erfindung (Legierungen D. E, F. G, H, J, K, L und M) mit gleichem Durchmesser in gezogenem Zustand und nach dem Glühen jedes hartgezogenen Drahtes bei mehreren unterschiedlichen Temperaturen.
Tabelle I
Eisengehalt
Gew.-%
Kupfergehalt Gew.-%
Siliziumgehalt
Gew.-%
Legierung A 0,38
Legierung B 0,50
Legierung C 0,99
Legierung D
Legierung E
Legierung F
Legierung G
Legierung H
Legierung J
Legierung K
Legierung L
Legierung M
0,38
0,39
0,38
0,34
0,52
0,51
0,50
0,51
0,98
Spurengehalt Spurengehalt Spurengehalt 0,23
0,39
0,59
0,77
0,23
0,41
0,61
0,79
0,35
0,18
0,041
0,10
0,076
0,13
0,073
0,068
0,047
0,043
0,049
0,058
0,069
Tabelle II
Legierung Glühtemperatur
(0C)
Elektrische
Leitfähigkeit
(% IACS) 0,1% Prüfspannung
(MN/m2)
Zugfestigkeit
(MN/m2)
Dehnung in % auf 250 mm
A
B
C
D
E
F
G
H
wie gezogen
wie gezogen
wie gezogen
wie gezogen
wie gezogen
wie gezogen
wie gezogen
wie gezogen
61,3
61,4
60,8
60,6
59,5
58,3
57,1
60,5 182
177
173
241
237
254
253
245
230
221
235
322
332
342
332
344
0,7 1,6
1,1 1,1 1,4 1,7 1,8 1,4
Fortsetzung
Legierung
Glüh-
teinperatur
(0C)
Elektrische Leitfähigkeit (% IACS)
0,1% Prüfspannung (MN/m2)
Zugfestigkeit (MN/m2)
S J wie gezogen 59,1 244 354
1 κ wie gezogen 58,0 277 402
§ L wie gezogen 57,0 275 376
I M wie gezogen 58,5 268 389
B A 200 62,8 134 164
i B 200 62,3 143 164
I c 200 61,4 144 162
i D 200 61,2 167 212
I E 200 60,9 157 196
1 F 200 60,1 164 215
i G 200 59,3 148 215
H 200 60,5 165 199
J 200 60,2 168 201
K 200 60,3 174 209
L 200 59,5 158 218
M 200 60,0 186 227
A 225 63,0 113 131
B 225 62,6 137 144
C 225 61,5 117 145
D 225 61,3 144 178
E 225 60,7 136 170
F 225 60,3 140 171
G 225 60,0 144 182
H 225 60,8 172 182
J 225 60,7 169 184
K 225 60,0 163 187
L 225 59,3 165 188
M 225 59,8 159 180
A 250 63,2 94 119
B 250 62,3 111 120
C 250 61,9 96 123
M D 250 61,6 125 144
ü E 250 61,2 112 149
H F 250 60,4 119 155
ü G 250 60,1 116 157
Si η 250 61,2 130 144
ü J 250 60,5 123 151
Sf κ 250 60,3 115 150
I L 250 60,1 118 156
iv M 250 60,0 116 154
I A 262.5 63,1 88 116
i\ B 262.5 62,4 96 116
1 C 262.5 62,2 90 120
?■ D 262.5 61,7 114 139
ΐ Ε 262.5 60,8 100 143
,» F 262.5 60,6 103 148
G 262.5 60,3 105 153
• H 262.5 61,1 115 138
J 262.5 60,4 103 143
:;ί Κ 262.5 60,8 94 147
ΐ L 262.5 60,0 97 152
ΐ M 262.5 60,3 99 150
A 275 63,0 64 108
B 275 62,9 79 107
C 275 62,1 63 111
D 275 61,8 71 123
E 275 60,7 65 135
F 275 60,6 73 138
G 275 60,1 85 145
Dehnung in % auf 250 mm
1,1 1,8 1,5 1,1
0,7 0,4 0,5 0,7 0,7 0,9 0,9 0,4 0,5 0,6 0,8 0,6
0,5 0,4 0,7 0,6 0,8 1,0 3,8 0,3 0,5 0,4 0,5 0,5
14,5 1,8
13,5 1,0
10,5 7,5 8,0 8,8
10,0 9,2
12,0
11,5
16,5 14,0 18,0 10,0 11,0 10,5 11,0 11,0 12,5 13,5 13,0 15,5
24,5 26,0 21,0 12,0 16,5 15,0 14.0
5 24 38 177 6 Zug Dehnung
festigkeit in % auf
Fortsetzung Glüh (MN/m2) 250 mm
Legierung temperatur Elektrische 0,1% Prüf 128 18,5
(0C) Leitfähigkeit spannung 136 17,5
275 (% IACS) (MN/m2) 141 16,0
H 275 61,7 87 144 16,0
J 275 61,0 78 143 18,0
K 275 60,4 80 109 30,0
L 275 59,9 82 103 31,5
M 300 60,2 73 111 30,5
A 300 63,0 48 120 24,0
B 300 62,9 50 132 19,0
C 300 62,3 51 139 17,5
D 300 62,2 51 141 18,0
E 300 60,6 53 122 22,5
F 300 59,8 51 129 19,0
G 300 59,7 55 142 16,0
H 300 61,8 62 145 16,5
J 300 60,5 62 141 19,0
K 300 59,8 65 110 26,0
L 300 59,4 68 104 27,0
M 350 60,2 65 112 26,0
A 350 62,3 40 118 22,5
B 350 63,3 45 132 19,5
C 350 61,9 46 139 18.0
D 350 62,2 43 145 15,5
E 350 60,6 46 119 22,0
F 350 59,7 49 131 19,0
G 350 58,5 48 142 16,0
H 350 61,6 52 149 16,0
J 350 60,1 55 140 19,0
K 350 59,6 60
L 350 58,5 59
M 59,9 58
Die erhebliche Verbesserung der Zugfestigkeit bei Leiterdrähten gemäß der Erfindung im Vergleich mit der Zugfestigkeit von Leiterdrähten aus den bekannten Aluminiumlegierungen tritt bei einem Kupfergehalt der Legierung auf, der im oberen Teil des angegebenen Bereiches von 0,08 bis 1,0 Gewichtsprozent liegt.
Obgleich in einigen Fällen Leiterdrähte gemäß der Erfindung einen leichten Verlust in der elektrischen Leitfähigkeit im Vergleich mit einem Leiterdraht aus einer bekannten Aluminiumlegierung zeigen, die eine ähnliche Menge an Eisen und lediglich eine Spurenmenge an Kupfer enthält, beispielsweise annähernd 0,001 Gewichtsprozent, macht die verbesserte Zugfestigkeit für eine vorgegebene Dehnung die Leiterdrähte besonders geeignet zur Verwendung in Telefonkabeln und anderen Kabeln, bei denen eine hohe Zugfestigkeit erwünscht ist und eine hohe elektrische Leitfähigkeit nicht von primärer Bedeutung ist. Darüber hinaus weisen Leiterdrähte gemäß der Erfindung, besonders diejenigen mit einer Aluminiumlegierung mit einem Kupfergehalt im oberen Teil des angegebenen Bereiches, eine relativ hohe Zugfestigkeit sogar im go vollgeglühten Zustand auf. Obgleich in einigen Fällen Leiterdrähte gemäß der Erfindung im hartgezogenen Zustand eine geringfügig niedrigere elektrische Leitfähigkeit als Leiterdrähte aus einer bekannten Aluminiumlegierung besitzen, die eine ähnliche Menge an Eisen und lediglich eine Spurenmenge an Kupfer enthält, weisen diese eine Zugfestigkeit auf, die wenigstens 50% über derjenigen hartgezogener Leiterdrähte aus der bekannten Legierung liegt, wobei hartgezogene Leiterdrähte gemäß der Erfindung sich besonders zur Verwendung bei oberirdischen elektrischen Leitern eignen, bei denen die Zugfestigkeit eine vorrangige Bedeutung einnimmt.
Andere Kabel, für die sich die erfindungsgemäßen Leiterdrähte eignen, umfassen Installations- und Schaltkabel und werden z. B. zum Verlegen von Leitungen in Gebäuden, für Fahrzeuge, Flugzeuge, Schaltschränke und Schalttafeln sowie elektrische Ausrüstungen und Maschinen verwendet und umfassen einen oder mehrere Leiterdrähte, die mit einem Isolier- und/oder Mantelmaterial versehen sind. Soll der erfindungsgemäße Leiterdraht in einem Installations- oder Schaltkabel Verwendung finden, so kann der Leiterdraht einen äußeren Überzug aus Kupfer oder einer Kupferlegierung aufweisen, der mit dem Leiterdraht verbunden ist, wobei der Überzug den geringeren Anteil der Querschnittsfläche des Leiterdrahtes bildet. Das Aufbringen eines Kupferüberzuges gewährleistet, daß der Leiterdraht in zufriedenstellender Weise durch die normal angewendeten Verfahren für Kupferleiter verbunden oder abgeschlossen werden kann.
Der Leiterdraht gemäß der Erfindung kann durch eines der bekannten Verfahren zur Herstellung von Drähten aus einer Aluminiumlegierung gefertigt werden, aber zur Herstellung des erfindungsgemäßen Leiterdrahtes wird bevorzugt das Stranggießverfahren eingesetzt, bei dem eine Stange aus der erfindungsgemäßen Aluminiumlegierung gegossen wird, und an-
schließend wird die Stange auf eine Stabform herabgewalzt und danach wird der Stab auf die erforderliche Drahtgröße mit einmaligem oder, falls erforderlich, mit mehrfachem Zwischenglühen und, falls erwünscht, einem Endglühen des Drahtes gezogen.
Die Erfindung umfaßt außerdem einen elektrischen isolierten Leiter, der einen Leiterdraht der vorstehend beschriebenen Art aufweist, der mit wenigstens einer Überzugsschicht aus isolierendem Material versehen ist, z. B. eine gespritzte Schicht aus Kunststoffisoliermate- ι ο rial, und die Erfindung betrifft ferner ein elektrisches Kabel, das wenigstens einen isolierten Leiter aufweist, wobei der isolierte Leiter oder wenigstens einer der isolierten Leiter wenigstens einen vorbeschriebenen Leiterdraht besitzt und der isolierte Leiter oder die Leiter von einem äußeren Schutzmantel umgeben sind.
Die Erfindung betrifft ferner ein Fernmeldekabel mit einer Anzahl von isolierten Leitern, wobei dieser Leiter einen Leiterdraht der vorbeschriebenen Art aufweist. Die Leiter können mit einem festen oder zellenförmigen bzw. porösen Kunststoffmaterial isoliert sein, und die Zwischenräume zwischen den isolierten Leitern und zwischen diesen und einem umgebenden wasserdichten Mantel vom einen zum anderen Ende der Kabellänge kann mit einem wasserundurchlässigen Stoff mit fettartiger Beschaffenheit gefüllt sein.
Der erfindungsgemäße Leiterdraht kann angewendet werden bei einem oberirdischen elektrischen Leiter, der wenigstens eine Verseillage hartgezogener Drähte a-jfweist, wobei mindestens einige der Drähte Leiterdrähte der vorbeschriebenen Ausführung sind. Die Verseillage oder -lagen aus hartgezogenen Drähten umgibt bzw. umgeben vorzugsweise einen Kern aus metallischen Elementen von hoher Zugfestigkeit.
Die Erfindung wird nachstehend beispielsweise anhand eines Fernmeldekabels und eines oberirdischen elektrischen Leiters beschrieben, die jeweils Leiterdrähte gemäß der Erfindung aufweisen.
Das Fernmeldekabel weist hundert isolierte Leiterpaare auf, die jeweils aus einem teilweise geglühten Draht einer Aluminiumlegierung mit einem Nenndurchmesser von 0,5 mm und einem Isoliermantel aus gespritztem bzw. stranggepreßtem zellenförmigem Polyäthylen einer radialen Dicke von 0,14 mm besteht. Die Aluminiumlegierung jedes Drahtes besteht aus einem Aluminiumanteil von 99,0 Gewichtsprozent, einem Eisenanteil von 0,59 Gewichtsprozent, einem Kupferanteil von 0,32 Gewichtsprozent, einem Siliziumanteil von 0,07 Gewichtsprozent sowie Spurenmengen von üblichen Verunreinigungen. Der Draht hat eine elektrische Leitfähigkeit von 60,7% IACS und eine 0,1 %ige Prüfspannung (0,1% proof stress) von 90 MN/m2, eine Zugfestigkeit von 138 MN/m2 und eine Dehnung auf 250 mm von 16,9%. Die Anordnung der isolierten Leiter ist von einem in Längsrichtung aufgebrachten, quergefalteten Papierband umgeben, einem in Längsrichtung angebrachten, quergefalteten Aluminiumband sowie einem gespritzten Polyäthylenmantel. Die Zwischenräume zwischen den isolierten Leitern und zwischen den isolierten Leitern und dem Papierband sind mit einem wasserundurchlässigen Stoff aus hochraffinierter Vaseline gefüllt.
Der oberirdische elektrische Leiter weist einen Außendurchmesser von 42,5 mm auf und besitzt eine verseilte Seele aus sieben Stahldrähten mit einem jeweiligen Durchmesser von 4,72 mm und die Seele ist von drei Lagen von hartgezogenen Aluminiumdrähten mit einem Durchmesser von 4,72 mm umgeben, wobei die Verseil- bzw. Legerichtung der Drähte einer jeden Lage entgegengesetzt zu derjenigen der Drähte in der oder jeder benachbarten Lage verläuft. Die Aluminiumlegierung eines jeden Drahtes besteht aus 99,1 Gewichtsprozent Aluminium, 0,5 Gewichtsprozent Eisen, 0,3 Gewichtsprozent Kupfer, 0,07 Gewichtsprozent Silizium sowie Spurenmengen von üblichen Verunreinigungen.

Claims (1)

  1. Patentansprüche:
    Die Erfindung bezieht sich auf einen Leiterdraht nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
    Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Leiterdraht aus einer Aluminiumlegierung zu schaffen, die Eisen ais Hauptlegierungsbestandteil enthält, wobei der erfindungsgemäße Draht eine höhere Zugfestigkeit und eine höhere prozentuale Höchstdehnung als die Drähte aus den bekannten Aluminiumlegierungen aufweist, die ähnliche Mengen an Eisen enthalten.
    Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.
    Der Kupfergehalt der Aluminiumlegierung liegt vorzugsweise in dem Bereich von 0,2 bis 0,6 Gewichtsprozent, wobei im besonderen ein Kupferanteil von annähernd 0,35 Gewichtsprozent bevorzugt wird.
    Der Eisenanteil liegt vorzugsweise in dem Bereich von 0,40 bis 0,60 Gewichtsprozent und der Siliziumanteil in dem Bereich von 0,05 bis 0,08 Gewichtsprozent
    Das Verhältnis des Kupfergehaltes zum Eisengehalt bewegt sich vorzugsweise in dem Bereich von 0,2 :1,0
DE2438177A 1973-08-09 1974-08-08 Leiterdraht aus einer Aluminiumlegierung Expired DE2438177C2 (de)

Applications Claiming Priority (1)

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DE2438177A Expired DE2438177C2 (de) 1973-08-09 1974-08-08 Leiterdraht aus einer Aluminiumlegierung

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DE (1) DE2438177C2 (de)
DK (1) DK145396C (de)
FR (1) FR2240505B1 (de)
GB (1) GB1444153A (de)
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