New aluminium alloys for electrical wires of fine diameter for automative industry

• Autorzy: Jabłoński M. , Knych T. , Smyrak B.

Warianty tytułu

PL

Nowe stopy aluminium na przewody elektryczne o małych średnicach dla przemysłu samochodowego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In the recent years economic reasons have forced us to search for new applications of aluminium and its alloys in electrical engineering as an alternative material for the traditionally used copper. Presently aluminium wires with the diameter not exceeding 1 mm are used for the production of automotive conductors, accumulator cables and winding wires. In this case the possibilities for mass processing of aluminium into fine wires are significantly limited by the technological problems. The main reasons for the limited aluminium deformation properties, so important in the wire drawing process, are the high coefficient of friction, adherence of the material to the tool surface and too low plasticity resulting from the natural occurrence of silicone in the bauxite. Silicone causes cracking of the material as a result of which a net of micro-cracks forms on its surface limiting the wire deformation properties. Elimination or significant reduction of this negative phenomenon may be obtained by introducing iron to aluminium which by forming hard and high-melting chemical compounds such as Al3Fe will help in self-cleaning of the wire drawing die surface by removing the adhered patches of aluminium and will lower the aluminium ductility threshold. Additionally, by binding silicone, iron improves the electrical conductivity of the material and also its plasticity liquidating the stress concentration points, particularly dangerous in case of the hardened fine wires. The article presents the analysis of the influence of iron addition on the properties and deformability of aluminium rod and aluminium wires as well as the results of the author’s own research on unalloyed aluminium rod with varied iron content used for the processing of fine wires designated for the production of automotive bundles. It has also been proved that the increase of the content of iron does not significantly decrease the electrical conductivity of the material and enables drawing of the fine 0.1 mm wires on the industrial scale.

PL

Powody ekonomiczne prowadzą w ostatnich latach do poszukiwania coraz to nowszych zastosowań aluminium i jego stopów na cele elektryczne jako zamiennika tradycyjnie wykorzystywanej miedzi. Nowy trend polega na konstrukcji wiązek przewodów samochodowych, kabli akumulatorowych, a także przewodów nawojowych z drutów aluminiowych o średnicach poniżej 1 mm. Naturalnym ograniczeniem w tym względzie są trudności technologiczne w przetwórstwie aluminium na druty o małych średnicach. Głównym powodem ograniczonej odkształcalności aluminium w procesie ciągnienia jest wysoki współczynnik tarcia, nalepianie się materiału na ścianie narzędzia oraz niska plastyczność spowodowana naturalną obecnością krzemu w boksycie, który – prowadząc do siatki powierzchniowych mikropęknięć – ogranicza odkształcalność drutu w schemacie ciągnienia. Wyeliminowanie lub znaczne ograniczenie tego negatywnego zjawiska można uzyskacćpoprzez wprowadzenie do aluminium żelaza, które tworząc twarde i wysokotopliwe związki typu Al3Fe samooczyszcza powierzchnie ciągadła z nalepień aluminiowych i przesuwa próg ciągliwości aluminium. Ponadto żelazo wiążąc krzem polepsza przewodność elektryczną materiału oraz jego plastyczność likwidując miejsca koncentracji naprężeń, szczególnie niebezpieczne w umocnionych drutach o małych średnicach. W artykule przedstawiono analizę literaturową wpływu dodatku żelaza na własności i odkształcalność walcówki i drutów aluminiowych oraz wyniki badań własnych nad procesem ciągnienia walcówki aluminiowej o różnej zawartości żelaza na druty o małych średnicach przeznaczone na wiązki samochodowe. Wykazano, że wzrost zawartości żelaza nie pogarsza istotnie przewodności elektrycznej materiału i pozwala na ciągnienie drutów w skali przemysłowej o średnicach 0,1 mm.

Słowa kluczowe

EN

fine Al wires; aluminium rod; CCR

PL

aluminium; drut; żelazo

• Wydawca: Institute of Metallurgy and Materials Science of Polish Academy of Sciences ; Committee of Materials Engineering and Metallurgy of Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Metallurgy and Materials
• Rocznik: 2009
• Tom: Vol. 54, iss. 3
• Strony: 671--676
• Opis fizyczny: Bibliogr. 6 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Jabłoński M.

autor

Knych T.

autor

Smyrak B.

• AGH UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY, FACULTY OF NON-FERROUS METALS, 30-059 KRAKÓW, 30 MICKIEWICZA AV., POLAND

Bibliografia

• [1] International Aluminium Institute, http://www.world-aluminium.org/
• [2] European Aluminium Association, http://www.eaa.net/.
• [3] F. Kutner, Aluminium-monograph, aluminium conductor materials. GmbH: Aluminium-Verlag 15-27 (1981).
• [4] N. A. Belov, A. A. Aksenov, D. G. Eskin, Iron in aluminium alloys, Taylor & Francis 3-7 (2002).
• [5] T. Shikagawa, G. Itoh, S.Suzuki, H. Kuroda, T. Horikoshi, Effect of small additions of Fe on the tensile properties and electrical conductivity of aluminium wires, Materials Science Forum 519-521, 515-518 (2006).
• [6] PN-EN 60228-Conductor and cable wires.