CN106435301A

CN106435301A - 新能源客车铝合金车体龙骨架材料的生产方法

Info

Publication number: CN106435301A
Application number: CN201611015908.5A
Authority: CN
Inventors: 王明亮; 宋微; 袁杰
Original assignee: SHANDONG AIRLINES MARGIN SPECIAL ALLOY EQUIPMENT Co Ltd
Current assignee: SHANDONG SANXING MACHINERY MANUFACTURING CO., LTD.
Priority date: 2016-11-18
Filing date: 2016-11-18
Publication date: 2017-02-22

Abstract

本发明属于车辆材料领域，具体涉及一种新能源客车铝合金车体龙骨架材料的生产方法。该方法包括下述的步骤：（1）选择铝合金材料，之后进行熔炼、铸造，得铝合金铸锭；（2）挤压铝合金铸锭；（3）对步骤（2）中的铝合金方管张力拉伸、时效、焊接、切试样、打磨焊道，取试样检验，合格品为车体龙骨架材料。本发明的有益效果在于，采用本发明的方法生产所得到的客车车体龙骨架材料，和采用钢铁材料相比，显著的减轻了车体的重量，节约了能耗，但是在对车体的承受力方面，却达到了和钢铁材料相同的效果，而且对于车体的平衡以及刚度、强度等指标方面，并没有弱化，兼顾了采用新材料和其指标性能这两个方面。

Description

新能源客车铝合金车体龙骨架材料的生产方法

技术领域

本发明属于车辆材料领域，具体涉及一种新能源客车铝合金车体龙骨架材料的生产方法。

背景技术

世界汽车制造商协会(OICA)统计，2010年世界汽车生产总体稳定，共生产汽车7760.9万车，相比于2009年增长25.8%，超出2008年产量10%，目前全球汽车保有量已从2009年的9.8亿辆跃升至2010年的10.15亿辆，同比增长3.6%。据预计，到2050年的这一数字将升至25亿辆。随着汽车产量和保有量的急剧增加，世界汽车工业面临着越来越严峻的三大问题，能源、环保和安全，而其中又以能源和环保问题最为突出，作为现代文明标志之一的汽车一刻也离不开石油。据统计，一辆汽车年平均消耗石油约五吨，汽车尾气对大气环境、人类健康造成了严重的危害，即采用现代设计方法和有效的手段对汽车产品进行优化设计，或使用新型材料和制造技术在确保汽车综合性指标的前提下，尽可能降低汽车产品自身重量，以达到减重、降耗、环保、安全的综合目标。

目前普通的客车的承力件及连接件采用的是钢铁材料的龙骨架，使得汽车的自身重量较重，对能源消耗较高，目前客车车体轻量化工作比较落后，从降耗和环保的方面考虑，需要改进客车车体部分结构的材质，或替换或采用轻质材料。

解决轻量化问题有两种方式，一种是完全彩新结构、新材料，开发新型车体等；另一种方式是在现有客车的基础上采用一部分新材料，改变部分结构来达到轻量化的目的。

车体轻量化的原则是，车体轻量化以车体强度、刚度、车内噪声、平稳性指标等满足相关标准为原则；在现有客车主体结构下进行，不至于给现有的生产工艺带来太大的不便。以结构优化为主，兼顾采用新材料，而且还要考虑到该材料的推广及应用价值。

现有的车体车量化工作如材料的选择或工艺的改变往往会给车体带来刚度不足或者是平衡性差等缺点，引起轻体振动恶化、车内噪声大、乘坐舒适度下降等问题。

因此，需要在改进的同时，也要考虑到从以上几个方面的原则，选择适宜的材料及设定合适的工艺，生产出轻量化的车体龙骨架材料，有效解决大量生产、交货问题，生产的产品满足用户使用要求，有利于加工和使用的问题。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种便于推广应用的以铝合金为主料的轻量材料，该材料有承力方面，完全能代替钢铁承担连接作用，而且采用新材料后的车体，减轻车体自身重量，可以解决大量生产、交货问题，生产的产品满足用户使用要求，有利于加工和使用。

新能源客车铝合金车体龙骨架材料的生产方法，包括下述的步骤：（1）选择铝合金材料，之后进行熔炼、铸造，得铝合金铸锭；

（2）挤压铝合金铸锭，挤压后所得的铝合金方管，在线淬火，在515-530℃达到完全淬火，达到型材完全固溶的状态；并控制表面粗晶层，提高焊接拉伸及焊接弯曲性能；

（3）对步骤（2）中的铝合金方管张力拉伸、时效、时效后取低倍、力学性能试样、焊接、切试样、打磨焊道，取试样检验，合格品为车体龙骨架材料。

优选的，步骤（1）中选择的铝合金材料为6061合金。

更优选的，新能源客车铝合金车体龙骨架材料的生产方法，铝合金铸锭中元素的质量百分比Si为0.4%～0.8%，Fe为≤0.70%，Cu为0.15%～0.4%，Mn为≤0.15%，Mg为0.80%～1.2%，Cr为0.04%～0.35%， Zn为≤0.25%，Ti为≤0.15%，单个杂质≤0.05%，合计杂质≤0.15%，其余为Al。

上述的步骤（1）中，熔炼时，液体扒渣、除气；铸造时过滤。

优选的，步骤（2）中，挤压铝合金方管并在线淬火，在515-530℃达到完全淬火，使型材完全固溶，并控制表面粗晶层，控制方法具体为：熔铸质量控制晶粒度一级，疏松一级，铸锭低倍无偏析、无裂纹、无氧化膜、夹杂缺陷；挤压质量控制淬火速度在60秒之内达到完全冷却。

所述的步骤（2）中，挤压系数大于30，变形程度大于90%；铝合金方管张力拉伸时，拉伸率在0.8-1.5%；铝合金方管时效过程中，时效温度为175-190℃，保温8-14小时。

步骤（3）中铝合金方管取低倍、力学性能试样、焊接试样，焊接采用TIG法。

步骤（3）中，切试样，试样宽度20mm长度300mm；焊接点在试样中间，打磨焊道时，焊道与母材高度相同或最大高出母材0.5mm。

步骤（3）中，取试样检验具体是进行焊接拉伸试验、焊接弯曲试验、母材拉伸试验、弯曲试验试验。

上述的铸造后所得铸锭的规格为26MN铸锭为Φ228mm×6000mm及36MN铸锭为Φ308mm×6000mm；在挤压之前，对铸锭切头、切尾、切定尺、车皮，定尺尺寸：单孔膜Φ224mm×600mm及双孔模Φ302mm×550mm。

本发明的有益效果在于，采用本发明的方法生产所得到的客车车体龙骨架材料，和采用钢铁材料相比，显著的减轻了车体的重量，节约了能耗，但是在对车体的承受力方面，却达到了和钢铁材料相同的效果，而且对于车体的平衡以及刚度、强度等指标方面，并没有弱化，兼顾了采用新材料和其指标性能这两个方面。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作更进一步的说明，以便本领域的技术人员更了解本发明，但并不因此限制本发明。

实施例1

一、详细了解用户使用要求及后续检验情况，用户在使用过程中将骨架型材进行弯曲、焊接、并在承受震动、重力的环境下使用，出厂检验主要检测焊接拉伸、焊接弯曲、母材拉伸、母材弯曲；

二、选择铝合金材料，材料选择6061合金，6061合金是六系合金中强度较高且可进行分流模挤压的合金，利于骨架型材的设计；

三、进行图纸设计、模具设计，设计时模具工作带宽度3-4mm；

四、选择挤压机，挤压时应保证充分变形，选择26MN及36MN挤压机挤压，挤压系数在30以上，变形程度达到90%以上；

五、铸造铝合金铸锭，铝合金铸锭中元素的质量百分比Si为0.4%～0.8%，Fe为≤0.70%，Cu为0.15%～0.4%，Mn为≤0.15%，Mg为0.80%～1.2%，Cr为0.04%～0.35%， Zn为≤0.25%，Ti为≤0.15%，单个杂质≤0.05%，合计杂质≤0.15%，其余为Al；熔炼6061铝合金圆铸锭时计算配料、液体扒渣、除气，铸造时过滤；

六、铸锭规格26MN铸锭为Φ228mm×6000mm及36MN铸锭为Φ308mm×6000mm；

七、铸锭切头、切尾、切定尺、车皮，定尺尺寸：Φ224mm×600mm（单孔膜）及Φ302mm×550mm（双孔模）；

八、挤压铝合金方管并在线淬火，在515-530℃达到完全淬火，达到型材完全固溶的效果，并控制表面粗晶层，提高焊接拉伸及焊接弯曲性能；

九、铝合金方管张力拉伸，拉伸率在0.8-1.5%；

十、铝合金方管时效，时效工艺175-190℃，保温8-14小时；

十一、铝合金方管取低倍、力学性能试样、焊接试样；

十二、铝合金方管焊接，采用TIG方法焊接；

十三、铝合金方管焊接后切试样，试样宽度20mm长度300mm，焊接点在中间，打磨焊道，焊道与母材高度相同或最大高出母材0.5mm，进行焊接拉伸试验、焊接弯曲试验、母材拉伸试验、弯曲试验试验；

十四、铝合金方管包装。

相比钢铁骨架的重量，使用铝合金后车体重量可以减轻二分之一到三分之二，铝合金具有较好的刚度，可以吸收撞击能量，减轻撞击瞬间的冲击伤害，研究表明，车体重量所消耗的能源占70%，车体重量减少10%，能源消耗降低8%。

实施例2

本实施方式与具体实施方式1不同的是，与用户一起优化挤压工艺方案，确保挤压工艺能保证力学性能并控制粗晶环的长大，其他步骤及参数与具体实施方式一中第一条相同。

实施例3

本实施方式与具体实施方式1不同的是，毛料均质，均质后铸锭低倍晶粒度一级、疏松一级，其他步骤及参数与具体实施方式1中第二条相同。

实施例4

本实施方式与具体实施方式1不同的是，模具设计时保证36MN双孔模挤压流速基本一致，其他步骤及参数与具体实施方式1中第三条相同。

实施例5

本实施方式与具体实施方式1不同的是，挤压系数在30-35之间，其他步骤及参数与具体实施方式一中第四条相同。

实施例6

新能源客车铝合金车体龙骨架材料的生产方法，包括下述的步骤：（1）选择铝合金材料中的6061合金，之后进行熔炼、铸造，得铝合金铸锭；

熔炼时，液体扒渣、除气；铸造时过滤；

铝合金铸锭中元素的质量百分比Si为0.4%～0.8%，Fe为≤0.70%，Cu为0.15%～0.4%，Mn为≤0.15%，Mg为0.80%～1.2%，Cr为0.04%～0.35%， Zn为≤0.25%，Ti为≤0.15%，单个杂质≤0.05%，合计杂质≤0.15%，其余为Al；

（2）挤压铝合金铸锭，挤压后所得的铝合金方管，在线淬火，在515-530℃达到完全淬火，达到型材完全固溶的状态；并控制表面粗晶层，提高焊接拉伸及焊接弯曲性能；控制方法具体为：熔铸质量控制晶粒度一级，疏松一级，铸锭低倍无偏析、无裂纹、无氧化膜、夹杂缺陷；挤压质量控制淬火速度在60秒之内达到完全冷却。

挤压系数大于30，变形程度大于90%；铝合金方管张力拉伸时，拉伸率在0.8-1.5%；铝合金方管时效过程中，时效温度为175-190℃，保温8-14小时。

上述的铝合金方管取低倍、力学性能试样、焊接试样，焊接采用TIG法；

切试样，试样宽度20mm长度300mm；焊接点在试样中间，打磨焊道时，焊道与母材高度相同或最大高出母材0.5mm。

取试样检验具体是进行焊接拉伸试验、焊接弯曲试验、母材拉伸试验、弯曲试验试验。

本技术方案在满足标准要求下，提高劳动生产率，节约成本，满足用户订货需求。

Claims

1.新能源客车铝合金车体龙骨架材料的生产方法，包括下述的步骤：（1）选择铝合金材料，之后进行熔炼、铸造，得铝合金铸锭；

（2）挤压铝合金铸锭，挤压后所得的铝合金方管在线淬火，在515-530℃达到完全淬火，达到型材完全固溶的状态；

2.如权利要求1所述的新能源客车铝合金车体龙骨架材料的生产方法，其特征在于，所述的步骤（1）中选择的铝合金材料为6061合金。

3.如权利要求1所述的新能源客车铝合金车体龙骨架材料的生产方法，其特征在于，

所述的铝合金铸锭中元素的质量百分比Si为0.4%～0.8%，Fe为≤0.70%，Cu为0.15%～0.4%，Mn为≤0.15%，Mg为0.80%～1.2%，Cr为0.04%～0.35%， Zn为≤0.25%，Ti为≤0.15%，单个杂质≤0.05%，合计杂质≤0.15%，其余为Al。

4.如权利要求1所述的新能源客车铝合金车体龙骨架材料的生产方法，其特征在于，所述的步骤（1）中，熔炼时，液体扒渣、除气；铸造时过滤。

5.如权利要求1所述的新能源客车铝合金车体龙骨架材料的生产方法，其特征在于，所述的步骤（2）中，挤压铝合金方管并在线淬火，在515-530℃达到完全淬火，使型材完全固溶，并控制表面粗晶层，控制方法具体为：熔铸质量控制晶粒度一级，疏松一级，铸锭低倍无偏析、无裂纹、无氧化膜、夹杂缺陷；挤压质量控制淬火速度在60秒之内达到完全冷却。

6.如权利要求1所述的新能源客车铝合金车体龙骨架材料的生产方法，其特征在于，

7.如权利要求1所述的新能源客车铝合金车体龙骨架材料的生产方法，其特征在于，所述的步骤（3）中铝合金方管取低倍、力学性能试样、焊接试样，焊接采用TIG法。

8.如权利要求1所述的新能源客车铝合金车体龙骨架材料的生产方法，其特征在于，所述的步骤（3）中，切试样，试样宽度20mm长度300mm；焊接点在试样中间，打磨焊道时，焊道与母材高度相同或最大高出母材0.5mm。

9.如权利要求1所述的新能源客车铝合金车体龙骨架材料的生产方法，其特征在于，步骤（3）中，取试样检验具体是进行焊接拉伸试验、焊接弯曲试验、母材拉伸试验、弯曲试验试验。

10.如权利要求1所述的新能源客车铝合金车体龙骨架材料的生产方法，其特征在于，

所述的铸造后所得铸锭的规格为26MN铸锭为Φ228mm×6000mm及36MN铸锭为Φ308mm×6000mm；在挤压之前，对铸锭切头、切尾、切定尺、车皮，定尺尺寸：单孔膜Φ224mm×600mm及双孔模Φ302mm×550mm。