CN102489974A - 轨道交通车体顶板用铝合金型材的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种轨道交通车体顶板用铝合金型材的制造方法，包括以下步骤：a、铸棒配料-b、铸棒熔炼-c、铸棒铸造-d、均匀化处理-e、铸棒表面处理-f、铸棒加热-g、模具加热-h、挤压生产-i、在线淬火-j、型材时效；严格控制该工艺步骤过程中的各参数；能够使铝型材获得更大断面和更佳的综合性能，满足铝型材车体使用的需求并且降低车体的制造成本，减轻车体本身的重量，消除钢结构车体质量大，维修难度大，辅助设备费用高等缺点，而且本发明的能耗仅为不锈钢的1/5、水耗仅为不锈钢车厢的1/5，车厢减重达到1/3；其产品性能优越，规定非比例延伸强度可达245MPa以上、抗拉强度可达290MPa以上、断后伸长率可达10％以上。

Description

轨道交通车体顶板用铝合金型材的制造方法
技术领域
本发明涉及铝合金制造领域，尤其涉及一种轨道交通车体顶板用铝合金型材的制造方法。
背景技术
在高速铁路快速发展的时代，十多年来，国内外一直在探讨关于高速铁路发展中，使用铝合金和不锈钢哪个作为车厢底板材料更好？通过试验发现采用铝合金型材能够初步满足要求。但是，现有技术中，轨道交通车体顶板用铝合金型材的断面比较小，这就造成焊缝较多，焊接变形增加、组装难度大；而焊接会造成性能下降，较多的焊接处理会造成整个车体性能的下降。而且直接导致轨道交通车体顶板的生产工艺流程较为复杂、生产效率交底、生产周期较长、生产成本较高。生产大断面型材是解决上述难题的有效方法，但是，大断面型材的生产难度同样较大，在生产过程中，如果工艺选用不当，会使型材产生很多不必要的缺陷。
针对上述不足，需要从改进大断面型材性能角度出发，重新提供一种铝合金制造工艺，以解决现有技术中存在的技术难题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种轨道交通车体顶板用铝合金型材的制造方法，通过本方法生产的轨道交通车体顶板用铝合金型材在保证性能的同时，可以简化工艺流程、提高生产效率、缩短生产周期、降低生产成本，具有明显的经济效益。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种轨道交通车体顶板用铝合金型材的制造方法，包括以下步骤：
a、铸棒配料：采用6005A合金，元素质量百分数配比满足如下要求；
Figure BDA0000128081070000021
b、铸棒熔炼：将配料依次投入熔炼炉中进行熔炼，炉内控制在710℃-750℃，并使用熔剂进行精炼覆盖；投料30min-60min后，待炉内出现铝水时，开始搅拌，再经过精炼、扒渣得到合格成分后，将铝液从熔炼炉注入保温炉，炉温在720℃-740℃条件下静置保持20-30min，然后利用氩气将铝液中的氢及细小杂质带到表面，从而降低铝液中的氢含量；
c、铸棒铸造：本方法采用油滑铸造，铸造温度控制在680℃-720℃，铸造速度控制在26-42mm/min，铸造冷却水流量控制在950-1350l/min；
d、均匀化处理：均匀化处理要在均质炉进行，温度在550±10℃之间保温10小时；
e、铸棒表面处理：铸棒表面车皮10mm，外表的粗糙度Ra应不低于6.3μm，以便去除铸棒表面油污、机械碰伤、表面偏析层等缺陷；
f、铸棒加热：铸棒在棒炉中加热为梯度加热头、尾温差在10℃-20℃之间，铸棒在炉中加热温度为控制为510±10℃；
g、模具加热：模具在模具加热炉中以500±10℃保温3-8小时；
h、挤压生产：铸棒、模具加热完成后进行挤压，挤压速度为1.5±0.3m/min；
i、在线淬火：挤压型材出模具口时其温度不低于500℃进入淬火区，淬火方式选择为强风配合水雾淬火，保证基体中获得高的过饱和的固溶体；
j、型材时效：在挤压结束后8小时之内进行时效，时效温度为175℃，保温时间为8h，可以得到所需轨道交通车体顶板用铝合金型材。
进一步，步骤h中，所述挤压速度为1.5m/min。
本发明的有益效果：本发明的轨道交通车体侧墙用铝合金型材制造方法，能够使铝型材获得更大断面和更佳的综合性能，满足铝型材车体使用的需求并且降低车体的制造成本，减轻车体本身的重量，消除钢结构车体质量大，维修难度大，辅助设备费用高等缺点，而且本发明的能耗仅为不锈钢的1/5、水耗仅为不锈钢车厢的1/5，车厢减重达到1/3；通过本方法生产轨道交通车体侧墙用铝合金型材，其规定非比例延伸强度为255MPa以上、抗拉强度为300MPa以上、断后伸长率为11％以上；同时，可以简化工艺流程、提高生产效率、缩短生产周期、降低生产成本，具有明显的经济效益。该型材宽度可达550±2.0mm，厚度可达50±0.5mm；其挤压焊缝位置的横向性能能够达到无挤压焊缝位置的90％以上。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
实施例1：本实施例的轨道交通车体顶板用铝合金型材的制造方法，包括以下步骤：
a、铸棒配料：采用6005A合金，元素质量百分数配比满足如下要求；
  元素   Si   Mg   Fe   Cu   Mn   Cr   Ti   Zn   其他   Al
  含量   0.55   0.55   0.30   0.20   0.30   0.10   0.10   0.10   0.10   其余
b、铸棒熔炼：将配料依次投入熔炼炉中进行熔炼，炉内控制在710℃，并使用熔剂进行精炼覆盖；投料60min后，待炉内出现铝水时，开始搅拌，再经过精炼、扒渣得到合格成分后，将铝液从熔炼炉注入保温炉，炉温在720℃条件下静置保持30min，然后利用氩气将铝液中的氢及细小杂质带到表面，从而降低铝液中的氢含量；
c、铸棒铸造：本方法采用油滑铸造，铸造温度控制在680℃，铸造速度控制在42mm/min，铸造冷却水流量控制在950l/min；
d、均匀化处理：均匀化处理要在均质炉进行，温度在540℃保温10小时；
e、铸棒表面处理：铸棒表面车皮10mm，外表的粗糙度Ra应不低于6.3μm，以便去除铸棒表面油污、机械碰伤、表面偏析层等缺陷；
f、铸棒加热：铸棒在棒炉中加热为梯度加热头、尾温差在20℃，铸棒在炉中加热温度为控制为500℃；
g、模具加热：模具在模具加热炉中以490℃保温3小时；
h、挤压生产：铸棒、模具加热完成后进行挤压，挤压速度为1.2m/min；
i、在线淬火：挤压型材出模具口时其温度不低于500℃进入淬火区，淬火方式选择为强风配合水雾淬火，保证基体中获得高的过饱和的固溶体；
j、型材时效：在挤压结束后8小时之内进行时效，时效温度为175℃，保温时间为8h，可以得到所需轨道交通车体顶板用铝合金型材。
实施例2：本实施例的轨道交通车体顶板用铝合金型材的制造方法，包括以下步骤：
a、铸棒配料：采用6005A合金，元素质量百分数配比满足如下要求；
  元素   Si   Mg   Fe   Cu   Mn   Cr   Ti   Zn   其他   Al
  含量   0.65   0.45   0.30   0.20   0.30   0.10   0.10   0.10   0.10   其余
b、铸棒熔炼：将配料依次投入熔炼炉中进行熔炼，炉内控制在750℃，并使用熔剂进行精炼覆盖；投料30min后，待炉内出现铝水时，开始搅拌，再经过精炼、扒渣得到合格成分后，将铝液从熔炼炉注入保温炉，炉温在740℃条件下静置保持20min，然后利用氩气将铝液中的氢及细小杂质带到表面，从而降低铝液中的氢含量；
c、铸棒铸造：本方法采用油滑铸造，铸造温度控制在720℃，铸造速度控制在26mm/min’铸造冷却水流量控制在1350l/min；
d、均匀化处理：均匀化处理要在均质炉进行，温度在560℃保温10小时；
e、铸棒表面处理：铸棒表面车皮10mm，外表的粗糙度Ra应不低于6.3μm，以便去除铸棒表面油污、机械碰伤、表面偏析层等缺陷；
f、铸棒加热：铸棒在棒炉中加热为梯度加热头、尾温差在10℃，铸棒在炉中加热温度为控制为520℃；
g、模具加热：模具在模具加热炉中以510℃保温8小时；
h、挤压生产：铸棒、模具加热完成后进行挤压，挤压速度为1.8m/min；
i、在线淬火：挤压型材出模具口时其温度不低于500℃进入淬火区，淬火方式选择为强风配合水雾淬火，保证基体中获得高的过饱和的固溶体；
j、型材时效：在挤压结束后8小时之内进行时效，时效温度为175℃，保温时间为8h，可以得到所需轨道交通车体顶板用铝合金型材。
实施例3：本实施例的轨道交通车体顶板用铝合金型材的制造方法，包括以下步骤：
a、铸棒配料：采用6005A合金，元素质量百分数配比满足如下要求：
  元素   Si   Mg   Fe   Cu   Mn   Cr   Ti   Zn   其他   Al
  含量   0.6   0.5   0.25   0.15   0.25   0.10   0.10   0.10   0.10   其余
b、铸棒熔炼：将配料依次投入熔炼炉中进行熔炼，炉内控制在730℃，并使用熔剂进行精炼覆盖；投料45min后，待炉内出现铝水时，开始搅拌，再经过精炼、扒渣得到合格成分后，将铝液从熔炼炉注入保温炉，炉温在730℃条件下静置保持25min，然后利用氩气将铝液中的氢及细小杂质带到表面，从而降低铝液中的氢含量；
c、铸棒铸造：本方法采用油滑铸造，铸造温度控制在700℃，铸造速度控制在32mm/min，铸造冷却水流量控制在1100l/min；
d、均匀化处理：均匀化处理要在均质炉进行，温度在550℃保温10小时；
e、铸棒表面处理：铸棒表面车皮10mm，外表的粗糙度Ra应不低于6.3μm，以便去除铸棒表面油污、机械碰伤、表面偏析层等缺陷；
f、铸棒加热：铸棒在棒炉中加热为梯度加热头、尾温差在15℃，铸棒在炉中加热温度为控制为510℃；
g、模具加热：模具在模具加热炉中以500℃保温5小时；
h、挤压生产：铸棒、模具加热完成后进行挤压，挤压速度为1.5m/min；
i、在线淬火：挤压型材出模具口时其温度不低于500℃进入淬火区，淬火方式选择为强风配合水雾淬火，保证基体中获得高的过饱和的固溶体；
j、型材时效：在挤压结束后8小时之内进行时效，时效温度为175℃，保温时间为8h，可以得到所需轨道交通车体顶板用铝合金型材。
通过上述三实施例生产轨道交通车体侧墙用铝合金型材，其规定非比例延伸强度均在255MPa以上、抗拉强度均在300MPa以上、断后伸长率均在11％以上；同时，可以简化工艺流程、提高生产效率、缩短生产周期、降低生产成本，具有明显的经济效益。该型材宽度可达550±2.0mm，厚度可达50±0.5mm；其挤压焊缝位置的横向性能能够达到无挤压焊缝位置的90％以上。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，但是本领域的普通技术人员对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (2)

1.一种轨道交通车体顶板用铝合金型材的制造方法，其特征在于：包括以下步骤：
a、铸棒配料：采用6005A合金，元素质量百分数配比满足如下要求；
Figure FDA0000128081060000011
b、铸棒熔炼：将配料依次投入熔炼炉中进行熔炼，炉内控制在710℃-750℃，并使用熔剂进行精炼覆盖；投料30min-60min后，待炉内出现铝水时，开始搅拌，再经过精炼、扒渣得到合格成分后，将铝液从熔炼炉注入保温炉，炉温在720℃-740℃条件下静置保持20-30min，然后利用氩气将铝液中的氢及细小杂质带到表面，从而降低铝液中的氢含量；
c、铸棒铸造：本方法采用油滑铸造，铸造温度控制在680℃-720℃，铸造速度控制在26-42mm/min，铸造冷却水流量控制在950-1350l/min；
d、均匀化处理：均匀化处理要在均质炉进行，温度在550±10℃之间保温10小时；
e、铸棒表面处理：铸棒表面车皮10mm，外表的粗糙度Ra应不低于6.3μm，以便去除铸棒表面油污、机械碰伤、表面偏析层等缺陷；
f、铸棒加热：铸棒在棒炉中加热为梯度加热头、尾温差在10℃-20℃之间，铸棒在炉中加热温度为控制为510±10℃；
g、模具加热：模具在模具加热炉中以500±10℃保温3-8小时；
h、挤压生产：铸棒、模具加热完成后进行挤压，挤压速度为1.5±0.3m/min；
i、在线淬火：挤压型材出模具口时其温度不低于500℃进入淬火区，淬火方式选择为强风配合水雾淬火，保证基体中获得高的过饱和的固溶体；
j、型材时效：在挤压结束后8小时之内进行时效，时效温度为175℃，保温时间为8h，可以得到所需轨道交通车体顶板用铝合金型材。
2.根据权利要求2所述的轨道交通车体顶板用铝合金型材的制造方法，其特征在于：步骤h中，所述挤压速度为1.5m/min。
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