CN101767594B - 轨道客车镁合金通风窗及其制造工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种轨道客车镁合金通风窗及其制造工艺，包括混合稀土改性镁合金铸锭的制备，不同规格薄壁小截面的型材的热挤压加工和切割加工，镁合金框架的氩弧焊接，组装及表面处理，所制得的镁合金通风窗的镁合金为混合稀土改性的镁合金，所述混合稀土为富铈混合稀土，其组成为：60-65%Ce、25-30%La、5-10%Pr、1-2%Nd；混合稀土在镁合金中的总含量为0.1-1.5%；其镁合金框架、镁合金扇叶、镁合金套环均为镁合金薄壁小截面挤压型材，壁厚为2-3mm。本发明将为加速轨道客车轻量化进程起到重要作用。

Description

轨道客车镁合金通风窗及其制造工艺

技术领域

本发明涉及轨道客车的通风窗，尤其涉及一种镁合金的轨道客车通风窗及其制造工艺。

背景技术

铝合金列车制造技术的成功应用对快速和高速轨道旅客运输产生了巨大的影响，使用新材料所产生的轻量化效应成为现代轨道交通高速化的最大亮点，成为轨道交通运输装备新技术的核心之一。但是随着需求的迅速扩大和技术水平的提高，人们对轻量化和高速化提出了更高的要求。如在车体制造中，重量的衡量标准已经从原来的以吨来计量细化到了以公斤来计量。镁合金密度仅相当于钢的1/4，铝合金的2/3，但是具有和铝合金相当的力学性能和加工技术，镁合金在轨道交通装备轻量化中的广泛应用已经成为不可逆转的发展趋势。因此，镁合金替代钢及铝合金在轨道交通运输装备非受力的内部通风窗结构上的应用，可减轻轨道客车的整车重量，并将以其示范性对轨道交通运输装备镁合金应用产生极大的推动作用。

而另一方面,因目前的半连续铸造的铸锭晶粒往往比较粗大,致使热挤时其因塑性低下而难于挤压；并且，镁合金的熔点很低、导热快、线膨胀系数较大，在高温焊接条件下，容易氧化和产生蒸发，热影响区宽且易于过热，组织晶粒长大，影响接头性能，且在焊接过程中易于变形，产生较大的热应力，易于产生热裂纹。尤其在薄壁镁合金件焊接时，因为镁的表面张力比铝小，焊接时易产生焊缝金属下塌，且由于镁合金的熔点较低，而氧化薄膜的熔点很高，两者不易熔合，焊接过程中极易产生烧穿和塌陷现象。

发明内容

鉴于现有技术所存在的不足，本发明旨在公开一种新的轨道客车镁合金通风窗并提供其制造工艺，以加快轨道交通运输装备轻量化进程。

本发明的技术解决方案是这样实现的：

一种轨道客车镁合金通风窗的制造工艺，包括：

（1）制备圆棒状混合稀土改性镁合金铸锭，所述混合稀土为富铈混合稀土，其组成为：60-65%Ce、25-30%La、5-10%Pr、1-2%Nd；混合稀土在镁合金中的总含量为0.1-1.5%；

（2）设计加工模具；

（3）不同规格小截面型材的热挤压加工和切割加工：包括镁合金框架、镁合金扇叶、镁合金套环,均加工成薄壁小截面挤压型材，壁厚为2-3mm；

（4）通风窗框架的氩弧焊接；

（5）对镁合金框架、镁合金扇叶、镁合金套环分别先后进行化学清洗和化学钝化处理；

（6）组装加工，即将镁合金框架、镁合金扇叶、镁合金套环组装成镁合金通风窗；

（7）最后对组装好的镁合金通风窗进行喷塑处理。

所述小截面型材的热挤压加工中，挤压温度为300℃-400℃，模具预热温度为300℃-350℃，挤压比为25-45，挤压压力为15-30KN，挤压速率为7-17mm/s。

所述镁合金框架的氩弧焊接工艺步骤如下：

1）焊丝清理：20%-25%硝酸溶液浸入2min，再在50-90℃热水中冲洗，最后干燥热风吹干；

2）母材清理：焊缝区25-30mm内，用刮刀或不锈钢丝刷清理母材氧化皮；

3）氩弧焊接：选用交流焊接电源，选用与母材同成分的焊丝，用纯氩气作保护气体，氩气纯度为99.99%；焊接工艺参数如表1所示。

一种采用上述制造工艺加工的轨道客车镁合金通风窗，其特征在于：

它由镁合金框架、镁合金扇叶、镁合金套环组装而成；

所述的镁合金框架、镁合金扇叶、镁合金套环均为镁合金薄壁小截面挤压型材，壁厚为2-3mm；

所述镁合金为混合稀土改性的镁合金，所述混合稀土为富铈混合稀土，其组成为：60-65%Ce、25-30%La、5-10%Pr、1-2%Nd；混合稀土在镁合金中的总含量为0.1-1.5%。

相比现有技术，本发明具有以下优点：

(1)本发明轨道客车镁合金通风窗重量小、通风性好、结构简单、工艺简单、绿色环保，可减轻轨道客车的整车重量。

(2)采用混合稀土改性镁合金挤压小截面型材，挤压性能好，工艺稳定性好。

(3)采用混合稀土改性镁合金焊性性能改善，成品率显著提高：采用混合稀土元素对镁合金进行改性，可以降低镁合金的氧化速度，显著提高镁合金的可焊接性，并采用非熔化极（钨极）惰性气体保护焊（TIG焊），在电弧燃烧过程中，电极不熔化，易维持恒定的电弧长度，使焊接过程稳定，能有效地保证薄壁镁合金的焊接成品率。

相信本发明将会为加快轨道客车轻量化的进程起到重要作用。

附图说明

图1是实施例的轨道客车镁合金通风窗的制造工艺。

图2是实施例的镁合金通风窗主视图。

图3是图1的A-A剖视图。

具体实施方式

本发明的轨道客车镁合金通风窗，如图2和图3所示，包括采用混合稀土改性的镁合金AZ31RE制作的镁合金框架1、2，镁合金扇叶3，镁合金套环4。原材料为AZ31、AZ41或镁合金，其具体制造工艺，如图1所示，包括以下几个步骤：

1）熔炼混合稀土改性的AZ31镁合金（即AZ31RE），并浇注成Φ84mm×350mm的铸锭，所述所述混合稀土为富铈混合稀土，其组成为：65%Ce、26%La、7.5%Pr、1.5%Nd；混合稀土在镁合金中的总含量可先后取0.2%，0.3%，0.6%；

2）分别设计加工如图2、图3所示的镁合金框架1、2，镁合金扇叶3、镁合金套环4等四种模具；

3）将Φ84mm×350mm的AZ31RE镁合金铸锭挤压成如图2和图3所示的镁合金框架1、2，镁合金扇叶3，套环4等四种不同规格的薄壁小截面型材，壁厚2-3mm；其中，挤压温度为300℃-400℃，模具预热温度为300℃-350℃，挤压比为25-45，挤压压力为15-30KN，挤压速率为7-17mm/s。

4）对镁合金扇叶3、套环4等不同规格型材进行化学清洗、化学钝化处理。

5）采用氩弧焊法焊接镁合金框架1、2，氩弧焊的工艺步骤如下：

①焊丝清理：20%-25%硝酸溶液浸入2min，再在50-90℃热水中冲洗，最后干燥热风吹干；

②母材清理：焊缝区25-30mm内，用刮刀或不锈钢丝刷清理母材氧化皮；

③氩弧焊接：选用交流焊接电源，选用与母材同成分的焊丝或调整配方后的焊丝，焊丝直径2-3mm，用纯氩气作保护气体，氩气纯度为99.99%；焊接工艺参数如表1所示。

6）对焊接好的镁合金框架1、2进行化学清洗、化学钝化处理。

7）将经表面处理的镁合金框架1、2，镁合金扇叶3、镁合金套环4组装成轨道客车镁合金通风窗。

8）对组装好的轨道客车镁合金通风窗进行喷塑处理。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种轨道客车镁合金通风窗的制造工艺，包括：

（1）制备圆棒状混合稀土改性镁合金铸锭，所述混合稀土为富铈混合稀土，其组成为：60-65%Ce、25-30%La、5-10%Pr、1-2%Nd；混合稀土在镁合金中的总含量为0.1-1.5%；

（2）设计加工模具；

（3）不同规格小截面型材的热挤压加工和切割加工：包括镁合金框架、镁合金扇叶、镁合金套环，均加工成薄壁小截面挤压型材，壁厚为2-3mm；

（4）镁合金框架的氩弧焊接；

（5）对镁合金框架、镁合金扇叶、镁合金套环分别先后进行化学清洗和化学钝化处理；

（6）组装加工，即将镁合金框架、镁合金扇叶、镁合金套环组装成镁合金通风窗；

（7）最后对组装好的镁合金通风窗进行喷塑处理。

2.根据权利要求1所述的轨道客车镁合金通风窗的制造工艺，其特征在于：

所述小截面型材的热挤压加工中，挤压温度为300℃-400℃，模具预热温度为300℃-350℃，挤压比为25-45，挤压压力为15-30KN，挤压速率为7-17mm/s。

3.根据权利要求1所述的轨道客车镁合金通风窗的制造工艺，其特征在于：

所述镁合金框架的氩弧焊接工艺步骤如下：

1）焊丝清理：20%-25%硝酸溶液浸入2min，再在50-90℃热水中冲洗，最后干燥热风吹干；

2）母材清理：焊缝区25-30mm内，用刮刀或不锈钢丝刷清理母材氧化皮；

3）氩弧焊接：选用交流焊接电源，选用与母材同成分的焊丝，焊丝直径2-3mm，用纯氩气作保护气体，氩气纯度为99.99%；焊接接头形式为不开坡口对接或搭接，焊接层数为1，钨极直径为3mm，喷孔直径为10mm，焊接电流为80～120A，氩气流量12～14L·min^-1，焊接速度25～35cm·min^-1。

4.一种如权利要求1-3任一制造工艺加工的轨道客车镁合金通风窗，其特征在于：

它由镁合金框架、镁合金扇叶、镁合金套环组装而成；

所述的镁合金框架、镁合金扇叶、镁合金套环均为镁合金薄壁小截面挤压型材，壁厚为2-3mm；

所述镁合金为混合稀土改性的镁合金，所述混合稀土为富铈混合稀土，其组成为：60-65%Ce、25-30%La、5-10%Pr、1-2%Nd；混合稀土在镁合金中的总含量为0.1-1.5%。

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