CN110714146A - 一种轨道交通用铝合金型材的加工方法 - Google Patents

一种轨道交通用铝合金型材的加工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种轨道交通用铝合金型材的加工方法，包括以下具体步骤：S1：配料；S2：熔炼、精炼、铸造；S3：切铸棒；S4：车皮、铸棒加热；S5：挤压生产；S6：在线淬火；S7：矫直；S8：型材时效；S9：性能测试；S10：包装、发货，适量过剩Si对合金的铸态组织具有细化效果，并能改善材料的性能，在提高强度及导电性同时，耐腐蚀性能良好，无应力腐蚀破坏倾向；最佳的淬火温度为510‑525℃，6063合金具有较好的热处理强化效果，为了保证强化相充分固溶，又不是合金组织粗大；时效温度为200±5℃，保温时间为13‑15h，可使得6063铝合金型材导电电子的平均自由度增加，电阻降低，导电率迅速提高。

Description

一种轨道交通用铝合金型材的加工方法
技术领域
本发明涉及铝合金型材加工技术领域，具体为一种轨道交通用铝合金型材的加工方法。
背景技术
随着我国高铁、城铁、地铁等轨道交通运输业快速发展，轨道交通型材的需求量急速增加，型材需要承受高速摩擦，高寒，高热、潮湿、干燥大气腐蚀等各种恶劣环境，因此，对材料的质量安求越来越高。新型列车以电力为动力，轨道交通型材就是列车传输电流的导体，为高速列车长期运营传送强劲动力，是确保运营安全的关键部件，所以型材导电能力的大小立接影响者运营列车的动力及速度：内此要求型材具石优良的导电性能：即电阻位越小越好或电导率越大越好电导率高时材料抗应力腐蚀能力也增加，做为一个频繁求受高速摩擦的结构件，优良的力学性能也是必备条件之一。但电导率和力学性能是相互制约的两个物理量导电性好时，电导率高，但电导率高时.力学性能降低很多。因此，本文从铸锭化学成分挤压条件固溶温度时效工艺等角度探讨丁电导率与力学性能的关系。
基于此，本发明设计了一种轨道交通用铝合金型材的加工方法，以解决上述提到的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种轨道交通用铝合金型材的加工方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种轨道交通用铝合金型材的加工方法，包括以下具体步骤：
S1：配料：采用6063合金，元素质量百分比满足如下要求：
0.50≤Si≤0.55％、Fe≤0.1％、Cu≤0.01％、Mn≤0.01％、0.47≤Mg≤0.55％、Cr≤0.01％、Zn≤0.01％、Ti≤0.01％、其他≤0.02％、余量为Al；
S2：熔炼、精炼、铸造：将合金原料依次经过熔炼、精炼，并铸造成铸棒；
S3：切铸棒：将铸棒锯切成长度为500-1000mm的挤压铸棒；
S4：车皮、铸棒加热：铸棒表面车皮10mm，外表的粗糙度Ra应不低于6.3μm，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500±10℃；
S5：挤压生产：铸棒、模具加热完成后进行挤压，挤压速度为5±1m/min；
S6：在线淬火：挤压型材出模具口时其温度控制在510-525℃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；
S7：矫直：将淬火后的挤压型材进行拉伸矫直得到矫直型材，矫直型材的拉伸率为0.5％-2.5％；对矫直型材进行锯切、表面整形，得到整形型材；
S8：型材时效：在挤压结束后8小时之内进行时效，时效温度为200±5℃，保温时间为13-15h，可以得到所需铝合金型材。
S9：性能测试：对铝合金型材进行力学性能、硬度、化学成分、电导率、电阻性能测试；
S10：包装、发货。
优选的，所述熔炼的具体方法为：
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℃，直至上述合金原料完全熔化，得到成分均匀的熔体。
优选的，所述精炼的具体方法为：
将熔炼所得的熔体转移到保温炉中，待熔体温度调整到720℃-750℃进行炉内精炼处理，再将保温炉中的熔体倾倒到流槽中进行在线精炼处理，流槽中的熔体依次经过在线细化、SNIF在线除气、CFF板式过滤、MCF管式过滤。
优选的，所述锻造的具体方法为：
将精炼所得的熔体铸造成铸棒，铸造温度为682℃-702℃，铸造速度为120-130mm/min。
优选的，在所述挤压生产中，挤压机的模具于485℃-520℃进行加热，并保温6-12h；将挤压机的挤压筒于440℃-460℃进行加热。
优选的，在所述性能测试中，化学成分使用直读光谱仪OBLF；力学性能使用微机控制电子式万能试验机WDE-50E、WDE-100E；布式硬度使用小负荷布氏硬度计TH700；电导率检测使用数字携式涡流电导率仪FD-102、SMP-10；电阻检测使用直流电阻测试仪HDZZ-3A。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、对合金含量、杂质及微量元素均降低6063导电性能，由于Mg对导电率降低的影响大于Si，使得Si稍有过剩，适量过剩Si对合金的铸态组织具有细化效果，并能改善材料的性能，在提高强度及导电性同时，耐腐蚀性能良好，无应力腐蚀破坏倾向。
2、最佳的淬火温度为510-525℃，6063合金具有较好的热处理强化效果，为了保证强化相充分固溶，又不是合金组织粗大。
3、时效温度为200±5℃，保温时间为13-15h，可使得6063铝合金型材导电电子的平均自由度增加，电阻降低，导电率迅速提高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。
图1为本发明工艺流程图；
图2为本发明配料元素质量百分比表图；
图3为本发明性能测试表图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：一种轨道交通用铝合金型材的加工方法，包括以下具体步骤：
S1：配料：采用6063合金，元素质量百分比满足如下要求：
0.50≤Si≤0.55％、Fe≤0.1％、Cu≤0.01％、Mn≤0.01％、0.47≤Mg≤0.55％、Cr≤0.01％、Zn≤0.01％、Ti≤0.01％、其他≤0.02％、余量为Al；
S2：熔炼、精炼、铸造：将合金原料依次经过熔炼、精炼，并铸造成铸棒；
S3：切铸棒：将铸棒锯切成长度为500-1000mm的挤压铸棒；
S4：车皮、铸棒加热：铸棒表面车皮10mm，外表的粗糙度Ra应不低于6.3μm，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500±10℃；
S5：挤压生产：在所述挤压生产中，挤压机的模具于485℃-520℃进行加热，并保温6-12h；将挤压机的挤压筒于440℃-460℃进行加热，铸棒、模具加热完成后进行挤压，挤压速度为5±1m/min；
S6：在线淬火：挤压型材出模具口时其温度控制在510-525℃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；
S7：矫直：将淬火后的挤压型材进行拉伸矫直得到矫直型材，矫直型材的拉伸率为0.5％-2.5％；对矫直型材进行锯切、表面整形，得到整形型材；
S8：型材时效：在挤压结束后8小时之内进行时效，时效温度为200±5℃，保温时间为13-15h，可以得到所需铝合金型材。
S9：性能测试：对铝合金型材进行力学性能、硬度、化学成分、电导率、电阻性能测试；
S10：包装、发货。
其中，所述熔炼的具体方法为：
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℃，直至上述合金原料完全熔化，得到成分均匀的熔体。
所述精炼的具体方法为：
将熔炼所得的熔体转移到保温炉中，待熔体温度调整到720℃-750℃进行炉内精炼处理，再将保温炉中的熔体倾倒到流槽中进行在线精炼处理，流槽中的熔体依次经过在线细化、SNIF在线除气、CFF板式过滤、MCF管式过滤。
所述锻造的具体方法为：
将精炼所得的熔体铸造成铸棒，铸造温度为682℃-702℃，铸造速度为120-130mm/min。
其中，在所述性能测试中，化学成分使用直读光谱仪OBLF；力学性能使用微机控制电子式万能试验机WDE-50E、WDE-100E；布式硬度使用小负荷布氏硬度计TH700；电导率检测使用数字携式涡流电导率仪FD-102、SMP-10；电阻检测使用直流电阻测试仪HDZZ-3A，如图3所示。
结果分析：
纯铝具有较高的导电性，纯铝中加入其它元素，对铝的导电性有一定影响，即匀速含量增加，导电性降低，其中，Mn、Ti、V使铝导电性能降低最明显，Ag、Mg次之，Fe、Si、Ni、Cu则较小。所以熔炼铸造时，化学成分的调整原则在满足力学性能及硬度的前提下，Si、Mg合金及杂质含量越低越好，这样可以保持铝的优良导电性。6063的主要合金元素是Si和Mg，主要强化相为Mg2Si相，根据强化相的构成，其比例Mg：Si为1.73：1。在实际生产中化学成分配置，不能完全达到Mg：Si为1.73：1，必然存在有一项过剩，当Mg过剩时，强化效果降低，所以本发明使得Si稍有过剩，适量过剩Si对合金的铸态组织具有细化效果，并能改善材料的性能，在提高强度及导电性同时，耐腐蚀性能良好，无应力腐蚀破坏倾向。
6063的主要合金元素是Si和Mg，主要强化相为Mg2Si相，在共晶温度下，强化相的最大溶解度为1.85％，随着温度的下降，溶解度明显降低，因此6063合金具有较好的热处理强化效果。为了保证强化相充分固溶，又不是合金组织粗大，最佳的淬火温度为510-525℃。
时效温度为200±5℃，保温时间为13-15h，可使得6063铝合金型材导电电子的平均自由度增加，电阻降低，导电率迅速提高。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (6)

1.一种轨道交通用铝合金型材的加工方法，其特征在于：包括以下具体步骤：
S1：配料：采用6063合金，元素质量百分比满足如下要求：
0.50≤Si≤0.55％、Fe≤0.1％、Cu≤0.01％、Mn≤0.01％、0.47≤Mg≤0.55％、Cr≤0.01％、Zn≤0.01％、Ti≤0.01％、其他≤0.02％、余量为Al；
S2：熔炼、精炼、铸造：将合金原料依次经过熔炼、精炼，并铸造成铸棒；
S3：切铸棒：将铸棒锯切成长度为500-1000mm的挤压铸棒；
S4：车皮、铸棒加热：铸棒表面车皮10mm，外表的粗糙度Ra应不低于6.3μm，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500±10℃；
S5：挤压生产：铸棒、模具加热完成后进行挤压，挤压速度为5±1m/min；
S6：在线淬火：挤压型材出模具口时其温度控制在510-525℃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；
S7：矫直：将淬火后的挤压型材进行拉伸矫直得到矫直型材，矫直型材的拉伸率为0.5％-2.5％；对矫直型材进行锯切、表面整形，得到整形型材；
S8：型材时效：在挤压结束后8小时之内进行时效，时效温度为200±5℃，保温时间为13-15h，可以得到所需铝合金型材。
S9：性能测试：对铝合金型材进行力学性能、硬度、化学成分、电导率、电阻性能测试；
S10：包装、发货。
2.根据权利要求1所述的一种轨道交通用铝合金型材的加工方法，其特征在于：所述熔炼的具体方法为：
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℃，直至上述合金原料完全熔化，得到成分均匀的熔体。
3.根据权利要求1所述的一种轨道交通用铝合金型材的加工方法，其特征在于：所述精炼的具体方法为：
将熔炼所得的熔体转移到保温炉中，待熔体温度调整到720℃-750℃进行炉内精炼处理，再将保温炉中的熔体倾倒到流槽中进行在线精炼处理，流槽中的熔体依次经过在线细化、SNIF在线除气、CFF板式过滤、MCF管式过滤。
4.根据权利要求1所述的一种轨道交通用铝合金型材的加工方法，其特征在于：所述锻造的具体方法为：
将精炼所得的熔体铸造成铸棒，铸造温度为682℃-702℃，铸造速度为120-130mm/min。
5.根据权利要求1所述的一种轨道交通用铝合金型材的加工方法，其特征在于：在所述挤压生产中，挤压机的模具于485℃-520℃进行加热，并保温6-12h；将挤压机的挤压筒于440℃-460℃进行加热。
6.根据权利要求1所述的一种轨道交通用铝合金型材的加工方法，其特征在于：在所述性能测试中，化学成分使用直读光谱仪OBLF；力学性能使用微机控制电子式万能试验机WDE-50E、WDE-100E；布式硬度使用小负荷布氏硬度计TH700；电导率检测使用数字携式涡流电导率仪FD-102、SMP-10；电阻检测使用直流电阻测试仪HDZZ-3A。
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