CN101717870B - 铁路货车车体铆钉用铝合金棒材的制造方法 - Google Patents
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Abstract
铁路货车车体铆钉用铝合金棒材的制造方法，它涉及一种铝合金棒材的制造方法。本发明解决了现有方法制造的棒材制备成铆钉后，铆钉在铆镦时易开裂，不能满足铁路提速后铁路运输安全的要求的问题。本发明的方法先按合金中各元素的质量百分比称取Si、Fe、Cu、Mn、Mg、Cr、Zn、Ti及Al，然后将合金原料熔炼铸造成铝合金圆铸锭，铝合金圆铸锭再经均匀化退火、挤压、冷拉、淬火、时效处理后得铁路货车车体铆钉用铝合金棒材。本发明的铁路货车车体铆钉用铝合金棒材适于制造铁路货车车体铆钉。
Description
技术领域
本发明涉及一种铝合金棒材的制造方法。
背景技术
随着我国经济的快速发展，铁路运输行业的日益繁荣，给运输行业造成很大的压力，为了提高铁路货车的运输能力，一般采用铝合金材料制成车体来降低车体重量，增加载重量，因此车体用铆钉的需求量不断增加，利用现有方法制备的铁路货车车体铆钉用的铝合金棒材在铆镦成铆钉后易开裂，开裂的百分率高于50%，不能满足铁路提速后铁路运输安全的要求。
发明内容
本发明是为了解决用现有方法制备的铁路货车车体铆钉用的铝合金棒材在铆镦成铆钉时易开裂，不能满足铁路提速后铁路运输安全的要求的问题，提供铁路货车车体铆钉用铝合金棒材的制造方法。
本发明的铁路货车车体铆钉用铝合金棒材的制造方法按以下步骤实现：一、按铝合金棒材中元素质量百分比Si：0.50%～0.70%、Fe：0.12%～0.28%、Cu：0.20%～0.35%、Mn：0.08%～0.12%、Mg：0.85%～1.10%、Cr：0.08%～0.32%、Zn：0.12%～0.28%、Ti：0.08%～0.12%、Al：96.73%～97.97%分别称取铝锭、电解铜、镁锭、铝硅中间合金、铝铁中间合金、铝锰中间合金、铝铬中间合金、铝锌中间合金和铝钛中间合金，然后加入到内壁涂TiO2粉的熔炼炉中熔炼成铝合金熔液；二、将经步骤二得到的铝合金熔液经过过滤器，铸造成铝合金圆铸锭；三、将经步骤二制得的铝合金圆铸锭放置在退火炉中，加热到525℃～540℃并保温15h～17h进行均匀化退火；四、将经步骤三处理的铝合金圆铸锭利用挤压机挤压成棒材半成品；五、将经步骤四制得的棒材半成品利用冷拉机冷拉成尺寸φ16mm的棒材；六、将经步骤五制得的棒材进行淬火处理；七、将经步骤六处理的棒材进行时效处理，即得到铁路货车车体铆钉用铝合金棒材。
所述步骤一中铝合金熔液的熔炼是按以下步骤进行的：a、先将铝锭和铝铬中间合金加入到熔炼炉中，加热熔化后开启搅拌，再将铝硅中间合金、铝铁中间合金、铝锰中间合金、铝锌中间合金和铝钛中间合金加入到熔炼炉中，继续加热搅拌使加入的上述中间合金完全熔化；b、加入电解铜，使电解铜其完全浸没于熔液中，继续加热搅拌使电解铜熔化；c、当熔体温度达到740℃后，加入镁锭使其熔化并搅拌均匀；d、按每吨合金熔液加入0.9kg～1.1kg铝钛硼晶体细化剂，在温度为730℃～750℃条件下，熔炼10min～20min；e、用体积比为Ar：Cl2=11～12：1的Ar-Cl2混合气体精炼20min～30min后，静置20min～30min得到铝合金熔液。
所述步骤二中铝合金圆铸锭的铸造是在720℃～750℃温度下进行的，铸锭尺寸为φ162mm×500mm～600mm。
所述步骤四中铝合金圆铸锭挤压的方法是：将铝合金圆铸锭放置在φ200mm的挤压机挤压筒内，加热至温度为490℃～530℃时将铝合金圆铸锭挤压成φ18mm棒材半成品。
所述步骤六中淬火的条件是：温度为523℃～532℃、保温时间为70min～80min、冷却水的温度为40℃～60℃。
所述步骤七中时效的条件是：温度为166℃～176℃、保温时间为8h～9h。
所述步骤一中熔炼炉的内壁是按每平方米涂0.01kg的TiO2粉。
所述步骤一中铝锭的质量纯度≥99.5%、电解铜的质量纯度≥99.5%、镁锭的质量纯度≥99.5%、铝硅中间合金的型号是Al-22%Si、铝铁中间合金的型号是Al-10%Fe、铝锰中间合金型号是Al-25%Mn、铝铬中间合金型号是Al-4%Cr、铝锌中间合金型号是Al-4%Zn和铝钛中间合金型号是Al-4%Ti。
本发明制备铁路货车车体铆钉用铝合金棒材中单一杂质元素的允许范围为≤0.05%，全部杂质元素的允许范围为≤0.15%，且该范围内的杂质对产品的性能和用途没有影响。
本发明的方法制造的铁路货车车体铆钉用铝合金棒材，其通过控制铝合金中各元素的含量及均匀化退火，消除了晶内偏析和铸造应力，使棒材具有较好的加工性能，在铆镦成铆钉后不易开裂，开裂的百分率≤5%，成型性好。
具体实施方式
具体实施方式一：铁路货车车体铆钉用铝合金棒材的制造方法按以下步骤实现：一、按铝合金棒材中元素质量百分比Si：0.40%～0.80%、Fe：0.10%～0.30%、Cu：0.15%～0.40%、Mn：0.05%～0.15%、Mg：0.80%～1.20%、Cr：0.04%～0.35%、Zn：0.10%～0.25%、Ti：0.05%～0.15%、Al：96.40%～99.03%分别称取铝锭、电解铜、镁锭、铝硅中间合金、铝铁中间合金、铝锰中间合金、铝铬中间合金、铝锌中间合金和铝钛中间合金，然后加入到内壁涂TiO2粉的熔炼炉中熔炼成铝合金熔液；二、将经步骤二得到的铝合金熔液经过过滤器，铸造成铝合金圆铸锭；三、将经步骤二制得的铝合金圆铸锭放置在退火炉中，加热到525℃～540℃并保温15h～17h进行均匀化退火；四、将经步骤三处理的铝合金圆铸锭利用挤压机挤压成棒材半成品；五、将经步骤四制得的棒材半成品利用冷拉机冷拉成尺寸φ16mm的棒材；六、将经步骤五制得的棒材进行淬火处理；七、将经步骤六处理的棒材进行时效处理，即得到铁路货车车体铆钉用铝合金棒材。
本实施方式所述的熔炼炉、退火炉、挤压机、冷拉机和退火炉均为市售设备。
本发明的方法制造的铁路货车车体铆钉用铝合金棒材铆镦成铆钉后不易开裂，开裂的百分率≤5%，成型性好。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一中铝合金熔液的熔炼是按以下步骤进行的：a、先将铝锭和铝铬中间合金加入到熔炼炉中，加热熔化后开启搅拌，再将铝硅中间合金、铝铁中间合金、铝锰中间合金、铝锌中间合金和铝钛中间合金加入到熔炼炉中，继续加热搅拌使加入的上述中间合金完全熔化；b、加入电解铜，使电解铜其完全浸没于熔液中，继续加热搅拌使电解铜熔化；c、当熔体温度达到740℃后，加入镁锭使其熔化并搅拌均匀；d、按每吨合金熔液加入0.9kg～1.1kg铝钛硼晶体细化剂，在温度为730℃～750℃条件下，熔炼10min～20min；e、用体积比为Ar：Cl2=11～12：1的Ar-Cl2混合气体精炼20min～30min后，静置20min～30min得到铝合金熔液。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：步骤一中铝合金熔液的熔炼步骤d中熔炼温度为735℃～745℃，熔炼12min～18min；步骤e中精炼时间为22min～28min，静置时间为22min～28min。其它与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三不同的是：步骤一中铝合金熔液的熔炼步骤d中熔炼温度为740℃，熔炼15min；步骤e中精炼时间为25min，静置时间为25min。其它与具体实施方式一至三相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四不同的是：步骤二中铝合金锭的铸造温度为：720℃～750℃，铸锭尺寸为φ162mm×500mm～600mm。其它与具体实施方式一至四相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五不同的是：步骤二中铝合金锭的铸造温度为：740℃，铸锭尺寸为φ162mm×550mm。其它与具体实施方式一至五相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六不同的是：步骤三中铝合金圆铸锭均匀化退火的方法是：将铝合金圆铸锭加热到530℃～535℃、保温15.5h～16.5h。其它与具体实施方式一至六相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七不同的是：步骤三中铝合金圆铸锭均匀化退火的方法是：将铝合金圆铸锭加热到530℃、保温16h。其它与具体实施方式一至七相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八不同的是：步骤四中铝合金圆铸锭挤压的方法是：将铝合金圆铸锭放置在φ200mm的挤压机挤压筒内，加热至温度为490℃～530℃时将铝合金圆铸锭挤压成φ18mm棒材半成品。其它与具体实施方式一至八相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九不同的是：步骤四中铝合金圆铸锭挤压时的温度为510℃。其它与具体实施方式一至九相同。
具体实施方式十一：本实施方式与具体实施方式一至十不同的是：步骤六中淬火的条件是：温度为523℃～532℃、保温时间为70min～80min、冷却水的温度为40℃～60℃。其它与具体实施方式一至十相同。
具体实施方式十二：本实施方式与具体实施方式一至十一不同的是：步骤六中淬火的条件是：温度为528℃、保温时间为75min、冷却水的温度为50℃。其它与具体实施方式一至十一相同。
具体实施方式十三：本实施方式与具体实施方式一至十二不同的是：步骤七中时效的条件是：温度为166℃～176℃、保温时间为7h～9h。其它与具体实施方式一至十二相同。
具体实施方式十四：本实施方式与具体实施方式一至十三不同的是：步骤七中时效的条件是：温度为171℃、保温时间为8h。其它与具体实施方式一至十三相同。
具体实施方式十五：本实施方式与具体实施方式一至十四不同的是：步骤一中按铝合金棒材中元素质量百分比Si：0.50%～0.70%、Fe：0.12%～0.28%、Cu：0.20%～0.35%、Mn：0.08%～0.12%、Mg：0.85%～1.10%、Cr：0.08%～0.32%、Zn：0.12%～0.28%、Ti：0.08%～0.12%、Al：96.73%～97.97%分别称取铝锭、电解铜、镁锭、铝硅中间合金、铝铁中间合金、铝锰中间合金、铝铬中间合金、铝锌中间合金和铝钛中间合金。其它与具体实施方式一至十四相同。
具体实施方式十六：本实施方式与具体实施方式一至十五不同的是：步骤一中按铝合金棒材中元素质量百分比Si：0.60%、Fe：0.20%、Cu：0.28%、Mn：0.10%、Mg：0.10%、Cr：0.25%、Zn：0.20%、Ti：0.10%、Al：98.17%分别称取铝锭、电解铜、镁锭、铝硅中间合金、铝铁中间合金、铝锰中间合金、铝铬中间合金、铝锌中间合金和铝钛中间合金。其它与具体实施方式一至十五相同。
具体实施方式十七：本实施方式与具体实施方式一至十六不同的是：步骤一中的所述的铝锭的质量纯度是≥99.5%、电解铜的质量纯度是≥99.5%、镁锭的质量纯度是≥99.5%、铝硅中间合金的型号是Al-22%Si、铝铁中间合金的型号是Al-10%Fe、铝锰中间合金型号是Al-25%Mn、铝铬中间合金型号是Al-4%Cr、铝锌中间合金型号是Al-4%Zn和铝钛中间合金型号是Al-4%Ti。其它与具体实施方式一至十六相同。
具体实施方式十八：本实施方式与具体实施方式一至十七不同的是：铁路货车车体铆钉用铝合金棒材的制造方法中步骤一中按铝合金棒材中元素质量百分比Si：0.75%、Fe：0.25%、Cu：0.20%、Mn：0.13%、Mg：0.11%、Cr：0.30%、Zn：0.20%、Ti：0.10%、Al：97.96%分别称取质量纯度为99.8%的铝锭、质量纯度为99.8%的电解铜、质量纯度为99.8%的镁锭、Al-22%Si铝硅中间合金、Al-10%Fe铝铁中间合金、Al-20%Mn铝锰中间合金、Al-10%Cr铝铬中间合金、Al-21%Zn铝锌中间合金和Al-4%Ti铝钛中间合金；步骤一中铝合金熔液的熔炼步骤d中按每吨合金熔液加入1.0kg铝钛硼晶体细化剂、熔炼温度为745℃、熔炼20min，步骤e中精炼时间为30min、静置时间为25min；步骤二中铝合金圆铸锭的铸造温度为740℃；步骤三中均匀化退火的方法是：将铝合金圆铸锭加热到540℃、保温15h；步骤四中的挤压时铝合金铸锭的温度是490℃；步骤六中淬火的条件是：温度为525℃、保温时间为75min、冷却水的温度为50℃；步骤七中时效的条件是：温度为165℃、保温时间为8h。其它与具体实施方式一至十七相同。
本实施方式中所用的熔炼炉、退火炉、挤压机和冷拉机均为市售设备。
本实施方式制造的铁路货车车体铆钉用铝合金棒材在铆镦成铆钉时不易开裂，开裂的百分率为4.7%，成型性好。
Claims (4)
1.铁路货车车体铆钉用铝合金棒材的制造方法，其特征在于铁路货车车体铆钉用铝合金棒材的制造方法按以下步骤实现：一、按铝合金棒材中元素质量百分比Si：0.50%～0.70%、Fe：0.12%～0.28%、Cu：0.20%～0.35%、Mn：0.08%～0.12%、Mg：0.85%～1.10%、Cr：0.08%～0.32%、Zn：0.12%～0.28%、Ti：0.08%～0.12%、Al：96.73%～97.97%分别称取铝锭、电解铜、镁锭、铝硅中间合金、铝铁中间合金、铝锰中间合金、铝铬中间合金、铝锌中间合金和铝钛中间合金，然后加入到内壁涂TiO2粉的熔炼炉中熔炼成铝合金熔液；二、将经步骤一得到的铝合金熔液经过过滤器，铸造成铝合金圆铸锭；三、将经步骤二制得的铝合金圆铸锭放置在退火炉中，加热到525℃～540℃并保温15h～17h进行均匀化退火；四、将经步骤三处理的铝合金圆铸锭利用挤压机挤压成的棒材半成品；五、将经步骤四制得的棒材半成品利用冷拉机冷拉成尺寸φ16mm的棒材；六、将经步骤五制得的棒材进行淬火处理；七、将经步骤六处理的棒材进行时效处理，即得到铁路货车车体铆钉用铝合金棒材；其中步骤二中铝合金锭的铸造温度为：720℃～750℃，铸锭尺寸为φ162mm×500mm～600mm；步骤四中铝合金圆铸锭挤压的方法是：将铝合金圆铸锭放置在φ200mm的挤压机挤压筒内，加热至温度为490℃～530℃时将铝合金圆铸锭挤压φ18mm成棒材半成品；步骤六中淬火处理的条件是：温度为523℃～532℃、保温时间为70min～80min、冷却水的温度为40℃～60℃；步骤七中时效处理的条件是：温度为166℃～176℃、保温时间为8h～9h。
2.根据权利要求1所述的铁路货车车体铆钉用铝合金棒材的制造方法，其特征在于步骤一中铝合金熔液的熔炼是按以下步骤进行的：a、先将铝锭和铝铬中间合金加入到熔炼炉中，加热熔化后开启搅拌，再将铝硅中间合金、铝铁中间合金、铝锰中间合金、铝锌中间合金和铝钛中间合金加入到熔炼炉中，继续加热搅拌使加入的上述中间合金完全熔化；b、加入电解铜，使电解铜其完全浸没于熔液中，继续加热搅拌使电解铜熔化；c、当熔体温度达到740℃后，加入镁锭使其熔化并搅拌均匀；d、按每吨合金熔液加入0.9kg～1.1kg铝钛硼晶体细化剂，在温度为730℃～750℃条件下，熔炼10min～20min；e、用体积比为Ar：Cl2=11～12：1的Ar-Cl2混合气体精炼20min～30min后，静置20min～30min得到铝合金熔液。
3.根据权利要求1或2所述的铁路货车车体铆钉用铝合金棒材的制造方法，其特征在于步骤三中铝合金圆铸锭均匀化退火的方法是：将铝合金圆铸锭加热到530℃～535℃、保温15.5h～16.5h。
4.根据权利要求1或2所述的铁路货车车体铆钉用铝合金棒材的制造方法，其特征在于步骤一中铝锭的质量纯度是≥99.5%、电解铜的质量纯度是≥99.5%、镁锭的质量纯度是≥99.5%、铝硅中间合金的型号是Al-22%Si、铝铁中间合金的型号是Al-10%Fe、铝锰中间合金型号是Al-25%Mn、铝铬中间合金型号是Al-4%Cr、铝锌中间合金型号是Al-4%Zn和铝钛中间合金型号是Al-4%Ti。
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