CN109487128A - 一种轨道交通车体顶盖边梁用铝合金型材及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种轨道交通车体顶盖边梁用铝合金型材及其制造方法，涉及铝合金型材的制备技术领域。轨道交通车体顶盖边梁用铝合金型材呈长条状，且内部具有多个沿长度方向的空腔，铝合金型材垂直长度方向的断面呈倒T型，且一侧面具有两个伸出的小爪，底面具有一根悬臂，轨道交通车体顶盖边梁用铝合金型材的形位尺寸合格，均匀性和稳定性好，各项力学性能满足要求。轨道交通车体顶盖边梁用铝合金型材的制造方法包括以下步骤：熔炼精炼；铸造；均匀化退火；检验；铸棒加热；模具和挤压筒加热；挤压；在线淬火；拉伸矫直；锯切和尺寸检验；人工时效；最终检验；包装，该制备方法严格控制工艺步骤过程中的各参数，能够批量生产合格产品，废品率低、生产效率高。

Description

一种轨道交通车体顶盖边梁用铝合金型材及其制造方法
技术领域
本发明涉及铝合金型材的制备技术领域，且特别涉及一种轨道交通车体顶盖边梁用铝合金型材及其制造方法。
背景技术
铝合金材料具有密度低、耐腐蚀性好、挤压成型和焊接性能良好等特点，在轨道车辆铝合金车体生产中获得了广泛应用。轨道车辆车体型材的材质多为6005A/T6铝合金，断面外接圆尺寸大、形状复杂，且车体一般为多孔异形空心型材，壁厚相差悬殊，宽厚比大。
采用现有技术中的铝合金型材生产工艺，无法保证6005A/T6型材的形位尺寸合格，而且由于上述型材的淬火敏感性非常高，淬火工艺很难控制，导致产品均匀性和稳定性差，各项力学性能很难满足要求。另外，不合适的生产工艺会产生较多的废品，直接导致生产效率低、生产能耗高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种轨道交通车体顶盖边梁用铝合金型材，其形位尺寸合格，均匀性和稳定性好，各项力学性能满足要求。
本发明的另一目的在于提供一种轨道交通车体顶盖边梁用铝合金型材的制造方法，能够批量生产合格产品，废品率低、生产效率高。
本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
本发明提出一种轨道交通车体顶盖边梁用铝合金型材，铝合金型材呈长条状，且内部具有多个沿长度方向的空腔，铝合金型材垂直长度方向的断面呈倒T型，且一侧面具有两个伸出的小爪，底面具有一根悬臂；铝合金型材的合金元素成分按重量百分数计包括：Si：0.50％-0.9％、Fe：≤0.35％、Cu≤0.30％、Mn：≤0.50％、Mg：0.40％-0.7％、Cr：≤0.30％、Zn：≤0.20％、Ti：≤0.10％、Mn+Cr：0.12％-0.50％、Be：0.002％-0.004％，其他元素单个≤0.05％，其他元素总量≤0.15％，余量为Al。
进一步地，在本发明较佳实施例中，断面包括第一支部、第二支部和第三支部，第二支部和第三支部分别连接于第一支部的底部两侧，第一支部的侧面连接有第一小爪，第二支部的端部连接有第二小爪，第一小爪和第二小爪位于第一支部的同侧，第三支部的底面连接有悬臂，悬臂位于第二支部下方且留有间隙。
本发明还提出一种上述的轨道交通车体顶盖边梁用铝合金型材的制造方法，其包括以下步骤：
(1)按照铝合金型材的合金元素成分，将纯净的电解铝液和其它各合金元素组分进行熔炼，使原料完全熔化，得到成分均匀的铝合金熔体；将铝合金熔体进行炉内精炼处理，再将铝合金熔体倾倒到流槽中进行在线精炼处理，铝合金熔体经过净化处理，净化处理依次包括在线细化、SNIF在线除气、CFF板式过滤、MCF管式过滤；
(2)将净化处理后的铝合金熔体铸造成圆铸棒，铸造温度为670-678℃，铸造速度为100-110mm/min；
(3)将圆铸棒进行均匀化处理；
(4)将均匀化处理后的圆铸棒车皮后、检验；
(5)将检验合格的圆铸棒进行梯度加热，将模具和挤压筒进行预热；
(6)将加热后的圆铸棒放入挤压筒中进行正向挤压处理得到挤压型材，挤压系数为15-40，挤压型材出口速度为1.0-2.0m/min，挤压残余厚度为40-48mm，挤压过程中，模具正向放置，模具的模腔形状与铝合金型材的形状相同；
(7)将挤压型材进行在线淬火，挤压型材进入在线淬火区时温度不低于475℃，淬火方式选择强风冷淬火，上风量调为50％-90％，下风量调为30％-70％，淬火后的挤压型材温度小于100℃；
(8)对淬火后的挤压型材的空缺处进行填充，再进行拉伸矫直得到拉伸型材；
(9)对拉伸型材进行成品锯切、尺寸检验，再进行双级时效处理。
进一步地，在本发明较佳实施例中，炉内精炼处理采用的是STAS精炼工艺，氩气-氯气混合气体的配入比例为氩气为75-100％，氯气为0-25％，转子转速为200-400rpm，氩气流量设定为150-200L/min，氯气流量设定为0-50L/min，精炼时间≥30min，吹扫时间2-5min；在线细化采用的是用喂丝机将Al-5Ti-1B丝加入流槽中，添加量为1.5kg/t；SNIF在线除气采用双转子，转子1和转子2的氩气流量为3.2-7.1m3/h，转子1和转子2的氯气流量为0-0.05m3/h，转子转速为400-700r/min；CFF板式过滤采用双层过滤板过滤。
进一步地，在本发明较佳实施例中，圆铸棒的直径为600mm、长度为1300-1400mm；圆铸棒车皮后的直径为583-585mm，长度为1260-1300mm。
进一步地，在本发明较佳实施例中，均匀化处理的方法为：均匀化温度为547-553℃，升温速率为37-43℃/min，保温时间8h，先风冷至180-200℃，再水冷至室温。
进一步地，在本发明较佳实施例中，模具和挤压筒的预热参数为：模具加热温度为480-500℃，保温时间6-12h，可选的，模具加热温度为490-500℃；挤压筒加热温度为410-460℃，可选的，挤压筒加热温度为430-450℃。
进一步地，在本发明较佳实施例中，圆铸棒梯度加热的方法为：将圆铸棒进行头、中、尾梯度加热，加热温度控制在520℃-540℃，头尾温度梯度控制在10℃-20℃。
进一步地，在本发明较佳实施例中，在拉伸矫直工序中，控制拉伸率为0.5％-2.5％，可选的，拉伸率为0.9％-1.5％。
进一步地，在本发明较佳实施例中，双级时效处理的工艺参数为：第一阶段时效温度为120℃-150℃、保温2-3h，第二阶段时效温度为160℃-190℃、保温6-10h；可选的，第一阶段时效温度为130℃-140℃、保温3h，第二阶段时效温度为170℃-180℃、保温6-8h。
本发明实施例的轨道交通车体顶盖边梁用铝合金型材及其制造方法的有益效果是：本发明实施例的轨道交通车体顶盖边梁用铝合金型材呈长条状，且内部具有多个沿长度方向的空腔，铝合金型材垂直长度方向的断面呈倒T型，且一侧面具有两个伸出的小爪，底面具有一根悬臂；铝合金型材的合金元素成分按重量百分数计包括：Si：0.50％-0.9％、Fe：≤0.35％、Cu≤0.30％、Mn：≤0.50％、Mg：0.40％-0.7％、Cr：≤0.30％、Zn：≤0.20％、Ti：≤0.10％、Mn+Cr：0.12％-0.50％、Be：0.002％-0.004％，其他元素单个≤0.05％，其他元素总量≤0.15％，余量为Al，轨道交通车体顶盖边梁用铝合金型材的形位尺寸合格，均匀性和稳定性好，各项力学性能满足要求。本发明实施例的轨道交通车体顶盖边梁用铝合金型材的制造方法包括以下步骤：熔炼精炼；铸造；均匀化退火；检验；铸棒加热；模具和挤压筒加热；挤压；在线淬火；拉伸矫直；锯切和尺寸检验；人工时效；最终检验；包装，该制备方法严格控制工艺步骤过程中的各参数，能够批量生产合格产品，废品率低、生产效率高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例提供的一种轨道交通车体顶盖边梁用铝合金型材的断面图；
图2为本发明实施例提供的一种轨道交通车体顶盖边梁用铝合金型材的制备工艺流程图。
图标：100-铝合金型材；110-第一支部；120-第二支部；130-第三支部；141-第一小爪；142-第二小爪；143-装饰面；144-悬臂；150-空腔。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本发明实施例的轨道交通车体顶盖边梁用铝合金型材及其制造方法进行具体说明。
参见图1所示，本发明实施例提供一种轨道交通车体顶盖边梁用铝合金型材100，铝合金型材100的合金元素成分按重量百分数计包括：Si：0.50％-0.9％、Fe：≤0.35％、Cu≤0.30％、Mn：≤0.50％、Mg：0.40％-0.7％、Cr：≤0.30％、Zn：≤0.20％、Ti：≤0.10％、Mn+Cr：0.12％-0.50％、Be：0.002％-0.004％，其他元素单个≤0.05％，其他元素总量≤0.15％，余量为Al。铝合金型材100呈长条状，且内部具有多个沿长度方向的空腔150，铝合金型材100垂直长度方向的断面呈倒T型，且一侧面具有两个伸出的小爪，底面具有一根悬臂144；具体的，断面包括第一支部110、第二支部120和第三支部130，空腔150是通过隔板分隔而成，本实施例共11个空腔150，以保证整体的强度，第二支部120和第三支部130分别连接于第一支部110的底部两侧，第一支部110的一侧面连接有第一小爪141，第二支部120的端部连接有第二小爪142，第一小爪141和第二小爪142位于第一支部110的同侧，第一支部110的另一侧面连接至第三支部130的面为装饰面143，第一支部110的第三支部130的底面连接有悬臂144，悬臂144位于第二支部120下方且留有间隙。
轨道交通车体顶盖边梁用铝合金型材100在组装时都是通过伸出的小爪与其他部分插接拼装后再用自动焊机进行焊接组成轨道交通车体顶盖边梁，装饰面143朝外，因此一方面要求铝合金型材100左右或上下配合时的尺寸公差和形位公差精度高，另一方面也要保证铝合金型材100的组织和性能均匀合理。本实施例的轨道交通车体顶盖边梁用铝合金型材100的断面结构非常复杂，顶部窄、底部宽，且一侧具有两个伸出的小爪，另一侧为装饰面143，底部还具有一根悬臂144，满足轨道交通车体顶盖边梁的使用需求。
本实施例还优化了铝合金型材100的合金元素成分，具体在6系合金中添加量一定量的Be，主要有两个作用：1.消除铁相使得6系合金的伸长率增加；2.能有效地提高6系铝合金的再结晶温度，降低再结晶速度，使合金的晶粒得到细化，硬度值增加。
本实施例的铝合金型材100的壁厚均匀，所有的壁厚(包括悬臂144的厚度)均为2.5±0.3mm，为了实现这一目的，需要优化合金元素组成和制造工艺。
因此，本发明实施例轨道交通车体顶盖边梁用铝合金型材100具有较好的表面质量、形位尺寸和力学性能，抗拉强度≥292MPa，规定非比例延伸强度≥256MPa，断后拉伸率A≥10％；焊缝处焊合良好；降低不合格品率，提升生产效率，降低生产成本，具有明显的经济效益。
本发明实施例还提供一种轨道交通车体顶盖边梁用铝合金型材100的制造方法，参见图2所示，其包括以下11个步骤：
步骤1、熔炼精炼：
将纯净的电解铝液放入倾倒式熔炼炉内，添加其它各合金元素组分进行熔炼，熔炼温度为730℃-760℃，使原料完全熔化，并得到成分均匀的铝合金熔体。然后将得到的铝合金熔体转移到保温炉中，待铝合金熔体温度调整到720℃-750℃进行炉内精炼处理。再将保温炉中的铝合金熔体倾倒到溜槽中进行在线精炼处理，铝合金熔体经过净化处理，净化处理依次包括在线细化、SNIF在线除气、CFF板式过滤、MCF管式过滤的净化处理。
需要说明的是，添加的其它各合金元素有镁锭、铁剂、锰剂、铬剂、铜剂、锌剂、钛剂、工业硅等。
在熔炼过程，需要控制好熔炼温度，本发明的熔炼温度为730℃-760℃，熔炼过程中采用电磁搅拌。
炉内精炼处理采用的是STAS精炼工艺，氩气-氯气混合气体的配入比例为氩气为75％-100％，氯气为0-25％，转子转速为200-400rpm，氩气流量设定为150-200L/min，氯气流量设定为0-50L/min，精炼时间≥30min，吹扫时间2-5min。
在线细化采用在线喂Al-5Ti-1B丝，目的是使细化剂在熔体凝固过程中通过异质形核而达到细化晶粒的作用。采用SNIF法熔体炉外在线处理达到除气除渣的双重作用，熔体过滤采用双级过滤，即CFF-MCF联合过滤，确保高效除渣效果，Al-5Ti-1B丝添加量为1.5kg/t；SNIF在线除气采用双转子，转子1和转子2的氩气流量为3.2-7.1m3/h，转子1和转子2的氯气流量为0-0.05m3/h，转子转速为400-700r/min；CFF板式过滤采用双层过滤板过滤。
步骤2、铸造：
将步骤1净化处理后的铝合金熔体铸造成直径为600mm、长度为1300-1400mm的圆铸棒，铸造过程需要控制铸造温度为670-678℃，铸造速度为100-110mm/min。
本实施例得到的圆铸棒材质为6005A合金，包括按质量分数计的以下组分：Si：0.50％-0.9％、Fe：≤0.35％、Cu≤0.30％、Mn：≤0.50％、Mg：0.40％-0.7％、Cr：≤0.30％、Zn：≤0.20％、Ti：≤0.10％、Mn+Cr：0.12％-0.50％、Be：0.002％-0.004％，其他元素单个≤0.05％，其他元素总量≤0.15％，余量为Al。可选的，由以下按质量分数计的组分组成：Si：0.6％-0.7％、Fe：≤0.16％、Cu：0.08％-0.14％、Mn：0.18％-0.23％、Mg：0.50％-0.6％、Cr：0.11％-0.18％、Zn：≤0.10％、Ti：0.03％-0.10％、Mn+Cr：0.29％-0.41％、Be：0.002％-0.004％，其他单个元素≤0.05％，其他杂质元素总量≤0.15％，余量为Al。
需要说明的是，本实施例在熔炼精炼时，进行了净化处理，制得的圆铸棒杂质少、质量好，采用这种圆铸棒铸造型材时在保证成品率的前提下，可以采用较高的铸造速度。
步骤3、均匀化退火：
将步骤2得到的圆铸棒放入均质化炉中进行均匀化处理，得到可用于挤压成型的圆铸棒。均匀化退火的目的是为了减少和消除圆铸棒的晶内偏析，改善其化学组成和组织结构的不均匀性，消除铸造应力，提高铸棒塑性，减小变形压力，更利于后续的挤压处理。
其中，均匀化处理的方法为：均匀化温度(炉气温度)为547-553℃，升温速率为37-43℃/min，保温时间8h，先在冷却室先风冷至180-200℃，再水冷至室温。
步骤4、检验：
将步骤3均匀化处理后的圆铸棒车皮后，进行尺寸、表面质量、化学成分、高倍组织、低倍组织等检验。
其中，要求圆铸棒车皮后的长度为1260-1300mm，可以获得较高的成品率，要求圆铸棒车皮后的直径为583-585mm。检验合格标准是：圆铸棒表面不允许存在夹杂、油污、裂纹、气泡等缺陷，端面不允许存在飞边和毛刺；显微组织不允许存在过烧，低倍组织不允许出现偏析、裂纹、气孔、羽毛晶、夹渣、光亮晶粒、白斑、化合物，疏松不超过一级，晶粒度等级不超过二级。
步骤5、圆铸棒加热：
将步骤4检验合格的圆铸棒在感应炉中进行梯度加热处理，具体采用对圆铸棒进行头、中、尾梯度加热的方式，此举目的在于与挤压筒温度、模具温度配合，通过调节挤压速度，以实现等温挤压。
其中，加热温度控制在520℃-540℃，头尾温度梯度控制在10℃-20℃。需要说明的是，圆铸棒加热温度不得过高，以免造成圆铸棒过烧。
步骤6、模具和挤压筒加热：
将模具和挤压筒进行预热，其中，挤压筒温度与圆铸棒温度应匹配，随着挤压温度的升高，强化相固溶效果增强，焊缝部位焊合较好，但挤压温度不能过高，否则型材表面和内部易出现粗晶，影响表面质量和力学性能。挤压筒加热温度为410-460℃，可选的，挤压筒加热温度为430-450℃，挤压筒加热温度控制在450℃。模具在模具加热炉中进行加热，模具加热温度为480-500℃，保温时间6-12h，可选的，模具加热温度为490-500℃，最长加热时间不得超过36h。
需要说明的是，步骤5和步骤6可同时进行。
步骤7、挤压：
将步骤5获得的热原铸棒放入步骤6加热过的挤压筒中进行正向挤压处理，本实施例采用的是150MN挤压机，该断面型材挤压时最大突破压力达123MN。挤压系数为15-40，挤压型材出口速度为1.0-2.0m/min，挤压残余厚度为40-48mm；可选的，挤压系数为28-32，挤压型材出口速度为1.2-1.5m/min，挤压残余厚度为42-45mm。
本实施例的特别之处在于模具通过导流孔、导流槽的使用，对工作带进行适当调整，使型材出口流动速度基本达到均匀，型材焊合性能良好，尺寸和表面质量均满足要求。而且模具正向放置，模具的模腔形状与铝合金型材100的形状相同，即内腔的断面呈倒T型，内腔断面的小爪朝向一侧，内腔断面的悬臂144位于最下方。
本实施例的特别之处在于模具正向放置，使形成的挤压型材的小爪朝向一侧，避免小爪开口朝上会有异物沉积进入小爪内；而且挤压型材上窄下宽，是相对最稳固的状态，形成的挤压型材尺寸合格，均匀性和稳定性好；另外一方面，控制挤压速度为1.2-1.5m/min时，与圆铸棒、挤压筒、模具三者的温度配合较好，型材出口温度变化值可控制在5℃以内，达到等温挤压的要求。
步骤8、在线淬火：
将步骤7得到的挤压型材进行在线淬火，挤压型材进入在线淬火区时温度不低于475℃，淬火方式选择强风冷淬火，上风量调为50％-90％，下风量调为30％-70％，淬火后的挤压型材温度小于100℃；可选的，挤压型材进入在线淬火区时温度不低于480℃，风冷淬火的上风量为60％-70％，下风量为40％-45％。由于本实施例的型材壁厚较小，采用在线风冷淬火，型材不易发生变形，可以保证形位尺寸要求，又能获得较好的力学性能。与离线淬火相比较，在线淬火既节省了能源、人力和物力，也避免了搬运过程对表面质量造成破坏，又缩短了生产周期。
步骤9、拉伸矫直：
将步骤8得到的淬火过的挤压型材的空缺处进行填充，再进行拉伸矫直得到拉伸型材，拉伸矫直的目的是为了消除制品的弯曲和扭拧等形位缺陷，还可一定程度的减小壁厚。拉伸前在型材断面空缺处填充工装，使整体形成规则的形状，再进行拉伸，以保证拉伸不变形，尤其是型材的装饰面143平整、无瑕疵。
其中，本实施例在拉伸矫直工序中，控制拉伸率为0.5％-2.5％，可选的，拉伸率为0.9％-1.5％。
步骤10、锯切：
将步骤9中得到的拉伸型材进行成品锯切、取样、尺寸检验。
步骤11、人工时效：
将步骤10得到的拉伸型材进行人工时效处理，人工时效的目的是将淬火后不稳定的过饱和固溶体在一定的温度下，保温一定时间，使过饱和固溶体发生分解，引起合金强度和硬度的大幅度增加。人工时效后将型材冷却，进行表面质量、形位尺寸、理化检验，合格后包装入库，可以得到所需的轨道交通车体顶盖边梁用铝合金型材100。
其中，本实施例采用双级时效炉进行双级时效处理，第一阶段时效温度为120℃-150℃、保温2-3h，第二阶段时效温度为160℃-190℃、保温6-10h；可选的，第一阶段时效温度为130℃-140℃、保温3h，第二阶段时效温度为170℃-180℃、保温6-8h。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
参见图1和图2所示，实施例1提供一种轨道交通车体顶盖边梁用铝合金型材100，其制造使用的圆铸棒为6005A合金，由以下按质量分数计的组分组成：Si：0.65％、Fe：0.10％、Cu：0.13％、Mn：0.18％、Mg：0.58％、Cr：0.12％、Zn：0.08％、Ti：0.04％、Mn+Cr：0.30％、Be：0.004％，其他单个元素≤0.05％，其他杂质元素总量≤0.15％，余量为Al。
轨道交通车体顶盖边梁用铝合金型材100的制备方法包括如下步骤：
a.合金熔炼：将纯净的电解铝液放入倾倒式熔炼炉内，添加其它各合金元素组分进行熔炼，熔炼温度为745℃，使原料完全熔化，并得到成分均匀的铝合金熔体。对上述熔体转移到保温炉中，待熔体温度调整到740℃进行炉内精炼处理。氩气-氯气混合气体的配入比例为氩气为75％，氯气为25％，转子转速为300rpm，氩气流量设定为180L/min，氯气流量设定为30L/min，精炼时间50min，吹扫时间3min；在线细化采用的是用喂丝机将Al-5Ti-1B丝加入流槽中，添加量为1.5kg/t；SNIF在线除气采用双转子，转子1和转子2的氩气流量为4.8m3/h，转子1和转子2的氯气流量为0.03m3/h，转子转速为500r/min；CFF板式过滤采用双层过滤板过滤。
b.铸造：将上述熔体铸造成圆铸棒，铸造温度为675℃，铸造速度为110mm/min。
c.均匀化退火：将铸棒放入均质化炉中进行均匀化处理，炉气温度为550℃，升温速率为40℃/min，保温时间8h，在冷却室先风冷至200℃，再水冷至室温。
d.检验：铸棒长度为1260mm，扒皮后铸棒直径为585mm，表面无油污、裂纹等缺陷；显微组织无过烧，低倍组织无偏析、裂纹、气孔、羽毛晶、夹渣、光亮晶粒、白斑、化合物，晶粒度一级。
e.铸棒加热：采用工频加热炉对铸棒进行头、中、尾梯度加热，头端加热温度控制在520℃，头尾温度梯度控制在10℃。
f.模具和挤压筒加热：模具在模具加热炉中以500℃进行加热，保温时间8h，挤压筒加热温度为450℃。
g.挤压：采用150MN挤压机，将加热后的铸棒放入挤压筒中进行正向挤压处理，挤压系数为29.7，挤压型材出口速度1.35m/min，挤压残余高度为45mm；挤压过程中，模具正向放置，模腔的顶部窄、底部宽，悬臂144位于底部，小爪朝向一侧。
h.在线淬火：挤压型材不低于485℃进入在线淬火区，淬火方式选择强风冷却淬火，为保证基体中获得过饱和固溶体，上风量调为70％，下风量调为40％，淬火后的制品温度小于80℃。
i.拉伸矫直：对淬火后的挤压型材的空缺处进行填充，再进行拉伸矫直得到拉伸型材，在型材拉直的情况下控制拉伸率为1.1％。
g.锯切：型材拉伸矫直后，进行成品锯切、取样、尺寸检验。
k.人工时效：采用双级时效炉进行时效处理，第一阶段时效温度为135℃、保温3h，第二阶段时效温度为175℃、保温8h，人工时效后冷却，进行表面质量形位尺寸、理化检验，合格后包装入库，可以得到所需轨道交通车体顶盖边梁用铝合金型材100。
实施例2
实施例2提供一种轨道交通车体顶盖边梁用铝合金型材100，其制备方法与实施例1的制备方法大致相同，仅合金成分、铸棒温度、挤压速度不同，本实施例具体为：制造使用的圆铸棒为6005A合金，由以下按质量分数计的组分组成：Si：0.67％、Fe：0.10％、Cu：0.11％、Mn：0.19％、Mg：0.55％、Cr：0.12％、Zn：0.05％、Ti：0.05％、Mn+Cr：0.31％、Be：0.002％，其他单个元素≤0.05％，其他杂质元素总量≤0.15％，余量为Al。
铸棒加热：采用工频加热炉对铸棒进行头、中、尾梯度加热，头端加热温度控制在530℃，头尾温度梯度控制在10℃；
挤压：采用150MN挤压机，将加热后的铸棒放入挤压筒中进行正向挤压处理，挤压系数为29.7，挤压型材出口速度1.20m/min，挤压残余高度为45mm。
本实施例采用的时效制度为：第一阶段时效温度为130℃、保温3h，第二阶段时效温度为180℃、保温6h。
实施例3
实施例3提供一种轨道交通车体顶盖边梁用铝合金型材100，其制备方法与实施例1的制备方法大致相同，仅合金成分不同，不同之处在于：制造使用的圆铸棒为6005A合金，由以下按质量分数计的组分组成：Si：0.67％、Fe：0.10％、Cu：0.11％、Mn：0.19％、Mg：0.55％、Cr：0.12％、Zn：0.05％、Ti：0.05％、Mn+Cr：0.31％、Be：0.003％，其他单个元素≤0.05％，其他杂质元素总量≤0.15％，余量为Al。
对以上实施例1-3的成品取样进行表面质量、形位尺寸检验：实施例1-2的样品外表面光滑无缺陷，平面间隙≤1.0mm；室温拉伸性能、焊缝质量检测结果见表1。
表1各实施例样品的室温拉伸性能、焊缝质量结果
综上所述，本发明实施例的轨道交通车体顶盖边梁用铝合金型材的制造方法能够批量生产合格产品，废品率低、生产效率高；本发明实施例的轨道交通车体顶盖边梁用铝合金型材的形位尺寸合格，均匀性和稳定性好，各项力学性能满足要求。
以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种轨道交通车体顶盖边梁用铝合金型材，其特征在于，所述铝合金型材呈长条状，且内部具有多个沿长度方向的空腔，所述铝合金型材垂直长度方向的断面呈倒T型，且一侧面具有两个伸出的小爪，底面具有一根悬臂；所述铝合金型材的合金元素成分按重量百分数计包括：Si：0.50％-0.9％、Fe：≤0.35％、Cu≤0.30％、Mn：≤0.50％、Mg：0.40％-0.7％、Cr：≤0.30％、Zn：≤0.20％、Ti：≤0.10％、Mn+Cr：0.12％-0.50％、Be：0.002％-0.004％，其他元素单个≤0.05％，其他元素总量≤0.15％，余量为Al。
2.根据权利要求1所述的轨道交通车体顶盖边梁用铝合金型材，其特征在于，所述断面包括第一支部、第二支部和第三支部，所述第二支部和第三支部分别连接于所述第一支部的底部两侧，所述第一支部的侧面连接有第一小爪，所述第二支部的端部连接有第二小爪，所述第一小爪和所述第二小爪位于所述第一支部的同侧，所述第三支部的底面连接有所述悬臂，所述悬臂位于所述第二支部下方且留有间隙。
3.一种如权利要求1所述的轨道交通车体顶盖边梁用铝合金型材的制造方法，其特征在于，其包括以下步骤：
(1)按照所述铝合金型材的合金元素成分，将纯净的电解铝液和其它各合金元素组分进行熔炼，使原料完全熔化，得到成分均匀的铝合金熔体；将所述铝合金熔体进行炉内精炼处理，再将铝合金熔体倾倒到流槽中进行在线精炼处理，铝合金熔体经过净化处理，所述净化处理依次包括在线细化、SNIF在线除气、CFF板式过滤、MCF管式过滤；
(2)将净化处理后的铝合金熔体铸造成圆铸棒，铸造温度为670-678℃，铸造速度为100-110mm/min；
(3)将圆铸棒进行均匀化处理；
(4)将均匀化处理后的圆铸棒车皮后、检验；
(5)将检验合格的圆铸棒进行梯度加热，将模具和挤压筒进行预热；
(6)将加热后的圆铸棒放入挤压筒中进行正向挤压处理得到挤压型材，挤压系数为15-40，挤压型材出口速度为1.0-2.0m/min，挤压残余厚度为40-48mm，挤压过程中，模具正向放置，模具的模腔形状与所述铝合金型材的形状相同；
(7)将挤压型材进行在线淬火，挤压型材进入在线淬火区时温度不低于475℃，淬火方式选择强风冷淬火，上风量调为50％-90％，下风量调为30％-70％，淬火后的挤压型材温度小于100℃；
(8)对淬火后的挤压型材的空缺处进行填充，再进行拉伸矫直得到拉伸型材；
(9)对拉伸型材进行成品锯切、尺寸检验，再进行双级时效处理。
4.根据权利要求3所述的轨道交通车体顶盖边梁用铝合金型材的制造方法，其特征在于，所述炉内精炼处理采用的是STAS精炼工艺，氩气-氯气混合气体的配入比例为氩气为75-100％，氯气为0-25％，转子转速为200-400rpm，氩气流量设定为150-200L/min，氯气流量设定为0-50L/min，精炼时间≥30min，吹扫时间2-5min；所述在线细化采用的是用喂丝机将Al-5Ti-1B丝加入流槽中，添加量为1.5kg/t；所述SNIF在线除气采用双转子，转子1和转子2的氩气流量为3.2-7.1m3/h，转子1和转子2的氯气流量为0-0.05m3/h，转子转速为400-700r/min；所述CFF板式过滤采用双层过滤板过滤。
5.根据权利要求3所述的轨道交通车体顶盖边梁用铝合金型材的制造方法，其特征在于，所述圆铸棒的直径为600mm、长度为1300-1400mm；所述圆铸棒车皮后的直径为583-585mm，长度为1260-1300mm。
6.根据权利要求3所述的轨道交通车体顶盖边梁用铝合金型材的制造方法，其特征在于，所述均匀化处理的方法为：均匀化温度为547-553℃，升温速率为37-43℃/min，保温时间8h，先风冷至180-200℃，再水冷至室温。
7.根据权利要求3所述的轨道交通车体顶盖边梁用铝合金型材的制造方法，其特征在于，所述模具和挤压筒的预热参数为：所述模具加热温度为480-500℃，保温时间6-12h，可选的，所述模具加热温度为490-500℃；所述挤压筒加热温度为410-460℃，可选的，挤压筒加热温度为430-450℃。
8.根据权利要求3所述的轨道交通车体顶盖边梁用铝合金型材的制造方法，其特征在于，所述圆铸棒梯度加热的方法为：将圆铸棒进行头、中、尾梯度加热，加热温度控制在520℃-540℃，头尾温度梯度控制在10℃-20℃。
9.根据权利要求3所述的轨道交通车体顶盖边梁用铝合金型材的制造方法，其特征在于，在所述拉伸矫直工序中，控制拉伸率为0.5％-2.5％，可选的，拉伸率为0.9％-1.5％。
10.根据权利要求3所述的轨道交通车体顶盖边梁用铝合金型材的制造方法，其特征在于，所述双级时效处理的工艺参数为：第一阶段时效温度为120℃-150℃、保温2-3h，第二阶段时效温度为160℃-190℃、保温6-10h；可选的，所述第一阶段时效温度为130℃-140℃、保温3h，第二阶段时效温度为170℃-180℃、保温6-8h。
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110714146A (zh) * 2019-11-01 2020-01-21 安徽鑫铂铝业股份有限公司 一种轨道交通用铝合金型材的加工方法
CN110923518A (zh) * 2019-12-04 2020-03-27 中车青岛四方机车车辆股份有限公司 一种6xxx系铝合金及其时效工艺
CN110983118A (zh) * 2019-12-25 2020-04-10 营口忠旺铝业有限公司 一种气缸用铝合金型材生产工艺
CN111069321A (zh) * 2019-11-22 2020-04-28 辽宁忠旺集团有限公司 一种铝合金大宽幅薄壁轨道车体地板型材挤压工艺
CN111440971A (zh) * 2020-04-29 2020-07-24 郑州明泰交通新材料有限公司 一种控制粗晶环的铝型材及其制造方法
CN111440972A (zh) * 2020-05-29 2020-07-24 台山市金桥铝型材厂有限公司 一种具有高长期热稳定性的6000系铝合金及其制备方法
CN112176263A (zh) * 2020-10-30 2021-01-05 山东兖矿轻合金有限公司 一种超大轮廓异形铝合金型材的生产工艺及该异形型材的应用
CN115318865A (zh) * 2022-08-03 2022-11-11 福建祥鑫轻合金制造有限公司 大规格截面开口铝合金导轨型材的挤压工艺及装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6248189B1 (en) * 1998-12-09 2001-06-19 Kaiser Aluminum & Chemical Corporation Aluminum alloy useful for driveshaft assemblies and method of manufacturing extruded tube of such alloy
CN102505086A (zh) * 2011-12-31 2012-06-20 辽宁忠旺集团有限公司 轨道交通车体侧墙用铝合金型材的制造方法
CN105838938A (zh) * 2016-05-31 2016-08-10 广西南南铝加工有限公司 一种6系铝合金型材的制备方法
CN107326227A (zh) * 2017-08-14 2017-11-07 山东南山铝业股份有限公司 轨道交通车体裙板用铝合金型材及其制造方法
CN107841663A (zh) * 2017-11-01 2018-03-27 西南铝业（集团）有限责任公司 一种成分优化的5a06铝合金棒材及其制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6248189B1 (en) * 1998-12-09 2001-06-19 Kaiser Aluminum & Chemical Corporation Aluminum alloy useful for driveshaft assemblies and method of manufacturing extruded tube of such alloy
CN102505086A (zh) * 2011-12-31 2012-06-20 辽宁忠旺集团有限公司 轨道交通车体侧墙用铝合金型材的制造方法
CN105838938A (zh) * 2016-05-31 2016-08-10 广西南南铝加工有限公司 一种6系铝合金型材的制备方法
CN107326227A (zh) * 2017-08-14 2017-11-07 山东南山铝业股份有限公司 轨道交通车体裙板用铝合金型材及其制造方法
CN107841663A (zh) * 2017-11-01 2018-03-27 西南铝业（集团）有限责任公司 一种成分优化的5a06铝合金棒材及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
王西彬等: "《金属零件可加工性技术》", 30 June 2009, 航空工业出版社 *

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110714146A (zh) * 2019-11-01 2020-01-21 安徽鑫铂铝业股份有限公司 一种轨道交通用铝合金型材的加工方法
CN111069321A (zh) * 2019-11-22 2020-04-28 辽宁忠旺集团有限公司 一种铝合金大宽幅薄壁轨道车体地板型材挤压工艺
CN110923518A (zh) * 2019-12-04 2020-03-27 中车青岛四方机车车辆股份有限公司 一种6xxx系铝合金及其时效工艺
CN110923518B (zh) * 2019-12-04 2021-05-11 中车青岛四方机车车辆股份有限公司 一种6xxx系铝合金及其时效工艺
CN110983118A (zh) * 2019-12-25 2020-04-10 营口忠旺铝业有限公司 一种气缸用铝合金型材生产工艺
CN110983118B (zh) * 2019-12-25 2021-02-09 营口忠旺铝业有限公司 一种气缸用铝合金型材生产工艺
CN111440971A (zh) * 2020-04-29 2020-07-24 郑州明泰交通新材料有限公司 一种控制粗晶环的铝型材及其制造方法
CN111440972A (zh) * 2020-05-29 2020-07-24 台山市金桥铝型材厂有限公司 一种具有高长期热稳定性的6000系铝合金及其制备方法
CN111440972B (zh) * 2020-05-29 2022-01-14 台山市金桥铝型材厂有限公司 一种具有高长期热稳定性的6000系铝合金及其制备方法
CN112176263A (zh) * 2020-10-30 2021-01-05 山东兖矿轻合金有限公司 一种超大轮廓异形铝合金型材的生产工艺及该异形型材的应用
CN115318865A (zh) * 2022-08-03 2022-11-11 福建祥鑫轻合金制造有限公司 大规格截面开口铝合金导轨型材的挤压工艺及装置

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