CN109280822A - 一种轨道交通用6082g铝合金板材及其加工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明属于铝合金加工制造技术领域，涉及一种轨道交通用6082G铝合金板材及其加工工艺，6082G铝合金板材配方由以下元素组分按照重量百分比配制而成：Si：0.9～1.2％、Fe：0.20～0.40％、Cu≤0.1％、Mn：0.6～0.9％、Mg：0.9～1.1％、Cr：0.15～0.25％、Zn≤0.1％、Ti：0.01～0.03％、单个杂质≤0.03％，杂质合计≤0.10％，余量为Al，加工工艺包括配料、熔炼铸造、锯切铣面、均匀化热处理、热轧、剪切、固溶、拉伸、时效、锯切和包装，通过严格控制Fe、Mn、Cr的含量，在加工过程中，通过均匀化和固溶处理，达到抑制焊接后晶粒长大的作用，获得十字焊接拉伸性能合格的轨道交通用6082G合金，提高车体十字焊接拉伸的力学性能，可广泛应用于轨道交通结构部件中。
Description
技术领域
本发明属于铝合金加工制造技术领域，涉及一种轨道交通用6082G铝合金板材及其加工工艺。
背景技术
6082铝合金为Al-Mg-Si系合金，属于可热处理强化铝合金，具有中等强度，因具有良好的成形性和可加工性能而广泛应用于轨道交通领域，当前6082铝合金是轨道交通车体部件用材之一。在轨道交通领域，经常采用的加工方式为焊接加工，尤其地，对车体部件用材，十字焊接是极为重要的焊接加工方式。普通的6082无法满足十字焊接拉伸的需求，常常出现十字焊接拉伸性能偏低的情况。如果客户采用十字焊接拉伸性偏低的板材制造车体，会造成列车过早结束服役期，甚至会形成重大交通事故的风险。
发明内容
有鉴于此，本发明为了解决现有的6082铝合金无法满足车体十字焊接拉伸需求，常常出现十字焊接拉伸性能偏低的问题，提供一种轨道交通用6082G铝合金板材及其加工工艺。
为达到上述目的，本发明提供一种轨道交通用6082G铝合金板材，6082G铝合金板材配方由以下元素组分按照重量百分比配制而成：Si：0.9～1.2％、Fe：0.20～0.40％、Cu≤0.1％、Mn：0.6～0.9％、Mg：0.9～1.1％、Cr：0.15～0.25％、Zn≤0.1％、Ti：0.01～0.03％、单个杂质≤0.03％，杂质合计≤0.10％，余量为Al。
进一步，6082G铝合金板材配方由以下元素组分按照重量百分比配制而成：Si：0.95～1.1％、Fe：0.20～0.40％、Cu≤0.1％、Mn：0.7～0.9％、Mg：0.9～1.0％、Cr：0.20～0.25％、Zn≤0.1％、Ti：0.01～0.03％、单个杂质≤0.03％，杂质合计≤0.10％，余量为Al。
一种轨道交通用6082G铝合金板材的加工工艺，包括以下步骤：
A、按照预定重量百分比，将上述6082G铝合金板材各元素配料放入熔炼炉内精炼、在线除气、在线过滤后，将铝液铸造成铝合金铸锭；
B、将熔铸后的铝合金铸锭切去头尾，再用铣面机铣除铝合金铸锭表面的凝壳层；
C、将铣面后的铝合金铸锭置于加热炉进行均匀化热处理，均匀化热处理的工艺为：铝合金铸锭升温至530～560℃，保温5～12h，随后冷却至480～520℃，保温2～18h，出炉轧制为卷材或板材，轧制后的卷材将继续横剪成板材，卷材厚度≤12mm；
D、将板材置于淬火炉中进行固溶淬火处理，其中固溶温度为535～565℃，保温时间15～60min，保温结束后淬火出炉；
E、将固溶淬火处理后的铝合金板材置于拉伸机组进行拉伸处理，拉伸率控制在1.7～2.4％；
F、对拉伸处理后的铝合金板材进行时效处理，其中时效处理温度为170～175℃，保温时间为8～15h。
进一步，步骤A配料遵循如下过程：将配料依次投入熔炼炉中进行熔炼，并使用熔剂进行精炼覆盖，投料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，然后利用氯气和氩气混合气体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。
进一步，步骤A铝合金铸锭铸造过程中使用40～50ppi泡沫陶瓷板+玻纤布过滤，控制纯洁度，用Al-Ti-B合金做细化处理，保证铝合金铸锭晶粒度，确保铝合金铸锭中无气孔、夹杂、裂纹等缺陷。
进一步，步骤D铝合金板材置于辊底式淬火炉内进行固溶淬火处理。
进一步，步骤D固溶淬火方式为水淬火或水雾淬火。
本发明的有益效果在于：
1、本发明所公开的轨道交通用6082G铝合金板材，由于铝合金焊接后的焊缝和热影响区是其薄弱区域，容易出现晶粒长大和异常长大情况，从原材料的角度考虑，增加细化晶粒的元素可以抑制焊接后组织长大。具体地，6xxx系铝合金中存在Fe、Mn、Cr元素时，会形成AlFeSi、Al6Mn、Al7Cr等纳米级的弥散相，起到钉扎晶界的作用，这些弥散相的尺寸、形貌和分布都对焊接后的组织有至关重要的影响。在6082铝合金中，Fe、Mn、Cr的存在形成AlFeSi、AlMnFeSi、Al(Mn，Fe，Cr)Si弥散相。Fe、Mn、Cr含量存在具有一定的限制，当含量较高时，会在铸造过程中形成一次凝固相，尺寸在微米级，无法起到钉扎作用。通过实验优化和对比，确定Fe含量在0.20～0.40％，Mn含量在0.6～0.9％，Cr含量在0.15～0.25％时，可形成细小、均匀分布的纳米级弥散相，可以有效提高6082G合金的焊后性能。
2、本发明所公开的轨道交通用6082G铝合金板材的加工工艺，在6082合金的基础上，严格控制Fe、Mn、Cr的含量，并在加工过程中，通过均匀化和固溶处理，控制Fe、Mn、Cr化合物，以达到抑制焊接后晶粒长大的作用，从而获得十字焊接拉伸性能合格的轨道交通用6082G合金，提高车体十字焊接拉伸的力学性能，可广泛应用于轨道交通结构部件中。
具体实施方式
下面将对本发明的优选实施例进行详细的描述。
实施例1～3和对比例1～3中轨道交通用6082G铝合金板材配方见表1：
表1
实施例1
一种轨道交通用6082G铝合金板材的加工工艺，包括以下步骤：
A、按照预定重量百分比，将上述6082G铝合金板材各元素配料放入熔炼炉内精炼、在线除气、在线过滤后，将铝液铸造成铝合金铸锭；
B、将熔铸后的铝合金铸锭切去头尾，再用铣面机铣除铝合金铸锭表面的凝壳层；
C、将铣面后的铝合金铸锭置于加热炉进行均匀化热处理，均匀化热处理的工艺为：铝合金铸锭升温至540℃，保温8h，随后冷却至500℃，保温2h，出炉轧制为卷材，轧制后的卷材通过横剪设备剪切成板材，板材厚度为12mm；
D、将剪切后的板材置于辊底式淬火炉中进行固溶淬火处理，即经15min升温至560℃，保温时间30min，保温结束后淬火出炉；
E、将固溶淬火处理后的铝合金板材置于拉伸机组进行拉伸处理，拉伸率控制在1.7％；
F、对拉伸处理后的铝合金板材进行时效处理，其中时效处理温度为170℃，保温时间为12h。
实施例2
一种轨道交通用6082G铝合金板材的加工工艺，包括以下步骤：
A、按照预定重量百分比，将上述6082G铝合金板材各元素配料放入熔炼炉内精炼、在线除气、在线过滤后，将铝液铸造成铝合金铸锭；
B、将熔铸后的铝合金铸锭切去头尾，再用铣面机铣除铝合金铸锭表面的凝壳层；
C、将铣面后的铝合金铸锭置于加热炉进行均匀化热处理，均匀化热处理的工艺为：铝合金铸锭升温至560℃，保温8h，随后冷却至500℃，保温2h，出炉轧制为卷材，轧制后的卷材通过横剪设备剪切成板材，卷材厚度为12mm；
D、将剪切后的板材置于辊底式淬火炉中进行固溶淬火处理，即经15min升温至560℃，保温时间30min，保温结束后淬火出炉；
E、将固溶淬火处理后的铝合金板材置于拉伸机组进行拉伸处理，拉伸率控制在2.0％；
F、对拉伸处理后的铝合金板材进行时效处理，其中时效处理温度为170℃，保温时间为12h。
实施例3
一种轨道交通用6082G铝合金板材的加工工艺，包括以下步骤：
A、按照预定重量百分比，将上述6082G铝合金板材各元素配料放入熔炼炉内精炼、在线除气、在线过滤后，将铝液铸造成铝合金铸锭；
B、将熔铸后的铝合金铸锭切去头尾，再用铣面机铣除铝合金铸锭表面的凝壳层；
C、将铣面后的铝合金铸锭置于加热炉进行均匀化热处理，均匀化热处理的工艺为：铝合金铸锭升温至540℃，保温8h，随后冷却至500℃，保温2h，出炉轧制为板材，板材的厚度为18mm；
D、将剪切后的板材置于辊底式淬火炉中进行固溶淬火处理，即经20min升温至560℃，保温时间45min，保温结束后淬火出炉；
E、将固溶淬火处理后的铝合金板材置于拉伸机组进行拉伸处理，拉伸率控制在2.0％；
F、对拉伸处理后的铝合金板材进行时效处理，其中时效处理温度为175℃，保温时间为10h。
对比例1
一种轨道交通用6082G铝合金板材的加工工艺，包括以下步骤：
A、按照预定重量百分比，将上述6082G铝合金板材各元素配料放入熔炼炉内精炼、在线除气、在线过滤后，将铝液铸造成铝合金铸锭；
B、将熔铸后的铝合金铸锭切去头尾，再用铣面机铣除铝合金铸锭表面的凝壳层；
C、将铣面后的铝合金铸锭置于加热炉进行均匀化热处理，均匀化热处理的工艺为：铝合金铸锭升温至540℃，保温8h，随后冷却至500℃，保温2h，出炉轧制为卷材，轧制后的卷材通过横剪设备剪切成板材，板材厚度为12mm；
D、将剪切后的板材置于辊底式淬火炉中进行固溶淬火处理，即经15min升温至560℃，保温时间30min，保温结束后淬火出炉；
E、将固溶淬火处理后的铝合金板材置于拉伸机组进行拉伸处理，拉伸率控制在1.7％；
F、对拉伸处理后的铝合金板材进行时效处理，其中时效处理温度为170℃，保温时间为12h。
对比例2
一种轨道交通用6082G铝合金板材的加工工艺，包括以下步骤：
A、按照预定重量百分比，将上述6082G铝合金板材各元素配料放入熔炼炉内精炼、在线除气、在线过滤后，将铝液铸造成铝合金铸锭；
B、将熔铸后的铝合金铸锭切去头尾，再用铣面机铣除铝合金铸锭表面的凝壳层；
C、将铣面后的铝合金铸锭置于加热炉进行均匀化热处理，均匀化热处理的工艺为：铝合金铸锭升温至540℃，保温8h，随后冷却至500℃，保温2h，出炉轧制为板材，板材的厚度为18mm；
D、将剪切后的板材置于辊底式淬火炉中进行固溶淬火处理，即经20min升温至560℃，保温时间45min，保温结束后淬火出炉；
E、将固溶淬火处理后的铝合金板材置于拉伸机组进行拉伸处理，拉伸率控制在2.0％；
F、对拉伸处理后的铝合金板材进行时效处理，其中时效处理温度为175℃，保温时间为10h。
对比例3
一种轨道交通用6082G铝合金板材的加工工艺，包括以下步骤：
A、按照预定重量百分比，将上述6082G铝合金板材各元素配料放入熔炼炉内精炼、在线除气、在线过滤后，将铝液铸造成铝合金铸锭；
B、将熔铸后的铝合金铸锭切去头尾，再用铣面机铣除铝合金铸锭表面的凝壳层；
C、将铣面后的铝合金铸锭置于加热炉进行均匀化热处理，均匀化热处理的工艺为：铝合金铸锭升温至500℃，保温8h，出炉轧制为板材，板材的厚度为18mm；
D、将剪切后的板材置于辊底式淬火炉中进行固溶淬火处理，即经20min升温至560℃，保温时间45min，保温结束后淬火出炉；
E、将固溶淬火处理后的铝合金板材置于拉伸机组进行拉伸处理，拉伸率控制在2.0％；
F、对拉伸处理后的铝合金板材进行时效处理，其中时效处理温度为175℃，保温时间为10h。
将上述实施例1～3和对比例1～3所加工得到合金取样进行力学性能、电导率、剥落腐蚀、弯曲、十字焊接拉伸、疲劳检测。力学性能按照GB/T 16865取样测试；电导率按照GB/T 12966取样测试；剥落腐蚀按照GB/T 22639取样测试；弯曲性能按照GB/T 232取样测试；十字焊接拉伸按照ISO1090标准取样焊接，采用MIG焊接方式加工并按照ISO 9018：2003(E)标准进行拉伸测试；采用GB/T 3075进行疲劳试验，疲劳试验条件为：应力比±0.1，20Hz，循环周次为107。检测结果如表2所示。
表2
从表2可以看出，实施例1～3和对比例1～3在力学性能、电导率、剥落腐蚀和疲劳上都无明显区别；但对十字焊接后的拉伸强度，实施例1最高达到215.4MPa，实施例2和实施例3则均超过190.0MPa，高于对比例1、对比例2和对比例3约40MPa，十字焊接拉伸后的强度得到明显提升，可满足轨道交通结构性部件的性能要求。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。
Claims (7)
1.一种轨道交通用6082G铝合金板材，其特征在于，6082G铝合金板材配方由以下元素组分按照重量百分比配制而成：Si：0.9～1.2％、Fe：0.20～0.40％、Cu≤0.1％、Mn：0.6～0.9％、Mg：0.9～1.1％、Cr：0.15～0.25％、Zn≤0.1％、Ti：0.01～0.03％、单个杂质≤0.03％，杂质合计≤0.10％，余量为Al。
2.如权利要求1所述的轨道交通用6082G铝合金板材，其特征在于，6082G铝合金板材配方由以下元素组分按照重量百分比配制而成：Si：0.95～1.1％、Fe：0.20～0.40％、Cu≤0.1％、Mn：0.7～0.9％、Mg：0.9～1.0％、Cr：0.20～0.25％、Zn≤0.1％、Ti：0.01～0.03％、单个杂质≤0.03％，杂质合计≤0.10％，余量为Al。
3.一种如权利要求1～2任一所述轨道交通用6082G铝合金板材的加工工艺，其特征在于，包括以下步骤：
A、按照预定重量百分比，将上述6082G铝合金板材各元素配料放入熔炼炉内精炼、在线除气、在线过滤后，将铝液铸造成铝合金铸锭；
B、将熔铸后的铝合金铸锭切去头尾，再用铣面机铣除铝合金铸锭表面的凝壳层；
C、将铣面后的铝合金铸锭置于加热炉进行均匀化热处理，均匀化热处理的工艺为：铝合金铸锭升温至530～560℃，保温5～12h，随后冷却至480～520℃，保温2～18h，出炉轧制为卷材或板材，轧制后的卷材将继续横剪成板材，卷材厚度≤12mm；
D、将板材置于淬火炉中进行固溶淬火处理，其中固溶温度为535～565℃，保温时间15～60min，保温结束后淬火出炉；
E、将固溶淬火处理后的铝合金板材置于拉伸机组进行拉伸处理，拉伸率控制在1.7～2.4％；
F、对拉伸处理后的铝合金板材进行时效处理，其中时效处理温度为170～175℃，保温时间为8～15h。
4.如权利要求3所述的6082G铝合金板材的加工工艺，其特征在于，步骤A配料遵循如下过程：将配料依次投入熔炼炉中进行熔炼，并使用熔剂进行精炼覆盖，投料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，然后利用氯气和氩气混合气体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。
5.如权利要求3所述的6082G铝合金板材的加工工艺，其特征在于，步骤A铝合金铸锭铸造过程中使用40～50ppi泡沫陶瓷板+玻纤布过滤，控制纯洁度，用Al-Ti-B合金做细化处理，保证铝合金铸锭晶粒度，确保铝合金铸锭中无气孔、夹杂、裂纹等缺陷。
6.如权利要求3所述的6082G铝合金板材的加工工艺，其特征在于，步骤D铝合金板材置于辊底式淬火炉内进行固溶淬火处理。
7.如权利要求3所述的6082G铝合金板材的加工工艺，其特征在于，步骤D固溶淬火方式为水淬火或水雾淬火。
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