CN111534726A - 一种提高疲劳性能的铝型材及其铸造工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提高疲劳性能的铝型材及其铸造工艺,包括以下组分(百分比):Si:0.65%,Fe:0.14%,Cu:0.08%,Mn:0.15%,Mg:0.54%,Cr:0.14%,Zn:0.015%,Ti:0.03%,其他杂质元素总含量≤0.15份,余量为Al;其中,Mn+Cr的质量百分比为:0.29%,氢含量为0.15ml/100gAl;本发明通过合理的调整化学成分配比及铸造工艺流程,提高6005A铝合金材料疲劳性,易于通过国内现有铝合金熔炼和铸造设备实现,采用优化成分的铝合金使最终得到的铝合金型材强度高、耐疲劳性能明显提高。
Description
技术领域:
本发明涉及铝合金加工领域,特别是涉及一种轨道车辆底板边梁专用吊具。
背景技术:
铝合金密度低,但强度比较高,接近或超过优质钢,塑性好,可加工成各种型材,具有优良的导电性、导热性和抗蚀性,工业上广泛使用,使用量仅次于钢。在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。
现有的6005A铝合金材料化学成分配比生产出的型材抗疲劳性能较低,不能满足轨道交通对铝合金材料高疲劳性能的要求。
发明内容:
本发明所要解决的技术问题是:克服现有技术的不足,通过合理的调整化学成分配比及铸造工艺流程,提高6005A铝合金材料疲劳性能的提高疲劳性能的铝型材及其铸造工艺。
本发明的技术方案是:一种提高疲劳性能的铝型材,其特征是,其质量百分比如下所示:Si:0.65-0.7%,Fe:0.14-0.17%,Cu:0.08-0.11%,Mn:0.15-0.25%,Mg:0.54-0.62%,Cr:0.14-0.2%,Zn:0.015-0.03%,Ti:0.03-0.06%,其他杂质元素总含量≤0.15%,余量为Al。
进一步的,所述Mn+Cr的质量百分比为:0.3-0.42%,氢含量为0.15ml/100gAl。
进一步的,所述铝型材的重量份配比如下所示:Si:0.67-0.69%、Fe:0.15-0.16%、Cu:0.09-0.1%、Mn:0.18-0.22%、Mg:0.58-0.6%、Cr:0.16-0.18%、Zn:0.019-0.026%、Ti:0.04-0.05%、其他杂质元素总含量≤0.15%,余量为Al。
进一步的,所述Mn+Cr的质量百分比为:0.33-0.39%,氢含量为0.15ml/100gAl。
一种提高疲劳性能的铝型材铸造工艺,包括以下步骤:步骤一、加入铝锭,升温至550-570℃全部熔化后,静置后,然后逐步升温至730-740℃,保持;
步骤二、加入精炼剂进行三次精炼:
(1)、氩气+精炼剂15min;(2)、氩气+精炼剂15min;(3)、氩气+四氯化碳10min);
步骤三、静置40min,除渣;
步骤四、保持温度,以42mm/min的速度铸造成长度为900mm的铸棒,风冷2h,降温至200℃;
步骤五、铸棒头部加热温度至495-505℃,尾部加热温度至485-495℃,以0.7-0.9mm/s的速度进行挤压;在线淬火采用风冷,风量控制在上90%,下80%;时效采用175℃/8h;
步骤六、空冷至室温,得到铝铸型材成品。
铝锭包括以下组分:Si,Fe,Cu,Mn,Mg,Cr,Zn,Ti。
进一步的,铸造完成后进行均质,均质温度565℃,升温4h,保温12h。
进一步的,挤压之前对铸棒进行扒皮,扒皮厚度4mm。
本发明的有益效果是:
本发明通过合理的调整化学成分配比及铸造工艺流程,提高6005A铝合金材料疲劳性,易于通过国内现有铝合金熔炼和铸造设备实现,采用优化成分的铝合金使最终得到的铝合金型材强度高、耐疲劳性能明显提高。
附图说明:
图1为铝型材进行抗疲劳实验数据表。
具体实施方式:
实施例:参见图1。
下面结合具体实施例对本发明作进一步的解释和说明:
实施例一
一种提高疲劳性能的铝型材,包括以下组分(质量百分比):Si:0.65%,Fe:0.14%,Cu:0.08%,Mn:0.16%,Mg:0.54%,Cr:0.14%,Zn:0.015%,Ti:0.03%,其他杂质元素总含量≤0.15%,余量为Al。
其中,Mn+Cr的质量百分比为:0.3%,氢含量为0.15ml/100gAl。
实施例二
一种提高疲劳性能的铝型材,包括以下组分(质量百分比):Si:0.65%,Fe:0.14%,Cu:0.08%,Mn:0.15%,Mg:0.54%,Cr:0.15%,Zn:0.015%,Ti:0.03%,其他杂质元素总含量≤0.15%,余量为Al。
其中,Mn+Cr的质量百分比为:0.3%,氢含量为0.15ml/100gAl。
实施例三
一种提高疲劳性能的铝型材,包括以下组分(质量百分比):Si:0.65%,Fe:0.14%,Cu:0.08%,Mn:0.19%,Mg:0.54%,Cr:0.14%,Zn:0.015%,Ti:0.03%,其他杂质元素总含量≤0.15%,余量为Al。
其中,Mn+Cr的质量百分比为:0.33%,氢含量为0.15ml/100gAl。
实施例四
一种提高疲劳性能的铝型材,包括以下组分(质量百分比):Si:0.67%、Fe:0.15、Cu:0.09%、Mn:0.18%、Mg:0.58%、Cr:0.16%、Zn:0.019%、Ti:0.04%、其他杂质元素总含量≤0.15%,余量为Al。
其中,Mn+Cr的质量百分比为:0.34%,氢含量为0.15ml/100gAl。
实施例五
一种提高疲劳性能的铝型材,包括以下组分(质量百分比):Si:0.68%、Fe:0.155%、Cu:0.095%、Mn:0.2%、Mg:0.59%、Cr:0.17%、Zn:0.022%、Ti:0.045%、其他杂质元素总含量≤0.15%,余量为Al。
其中,Mn+Cr的质量百分比为:0.37%,氢含量为0.15ml/100gAl。
实施例六
一种提高疲劳性能的铝型材,包括以下组分(质量百分比):Si:0.69%、Fe:0.16%、Cu:0.1%、Mn:0.22%、Mg:0.6%、Cr:0.18%、Zn:0.026%、Ti:0.05%、其他杂质元素总含量≤0.15%,余量为Al。
其中,Mn+Cr的质量百分比为:0.4%,氢含量为0.15ml/100gAl。
实施例七
一种提高疲劳性能的铝型材,包括以下组分(质量百分比):Si:0.7%,Fe:0.17%,Cu:0.11%,Mn:0.25%,Mg:0.62%,Cr:0.17%,Zn:0.03%,Ti:0.06%,其他杂质元素总含量≤0.15%,余量为Al。
其中Mn+Cr的质量百分比为:0.42%,氢含量为0.15ml/100gAl。
实施例八
一种提高疲劳性能的铝型材,包括以下组分(质量百分比):Si:0.7%,Fe:0.17%,Cu:0.11%,Mn:0.22%,Mg:0.62%,Cr:0.2%,Zn:0.03%,Ti:0.06%,其他杂质元素总含量≤0.15%,余量为Al。
其中Mn+Cr的质量百分比为:0.42%,氢含量为0.15ml/100gAl。
实施例九
一种提高疲劳性能的铝型材铸造工艺,包括以下步骤:步骤一、加入铝锭,升温至550℃全部熔化后,静置后,然后逐步升温至740℃,保持;
步骤二、加入精炼剂进行三次精炼:
(1)、氩气+精炼剂15min;(2)、氩气+精炼剂15min;(3)、氩气+四氯化碳10min);
步骤三、静置40min,除渣;
步骤四、保持温度,以42mm/min的速度铸造成长度为900mm的铸棒,风冷2h,降温至200℃;
步骤五、铸棒头部加热温度至505℃,尾部加热温度至495℃,以0.9mm/s的速度进行挤压;在线淬火采用风冷,风量控制在上90%,下80%;时效采用175℃/8h;
步骤六、空冷至室温,得到铝铸型材成品。
铝锭包括以下组分:Si,Fe,Cu,Mn,Mg,Cr,Zn,Ti。
铸造完成后进行均质,均质温度565℃,升温4h,保温12h。
挤压之前对铸棒进行扒皮,扒皮厚度4mm。
实施例十
一种提高疲劳性能的铝型材铸造工艺,包括以下步骤:步骤一、加入铝锭,升温至560℃全部熔化后,静置后,然后逐步升温至735℃,保持;
步骤二、加入精炼剂进行三次精炼:
(1)、氩气+精炼剂15min;(2)、氩气+精炼剂15min;(3)、氩气+四氯化碳10min);
步骤三、静置40min,除渣;
步骤四、保持温度,以42mm/min的速度铸造成长度为900mm的铸棒,风冷2h,降温至200℃;
步骤五、铸棒头部加热温度至500℃,尾部加热温度至490℃,以0.8mm/s的速度进行挤压;在线淬火采用风冷,风量控制在上90%,下80%;时效采用175℃/8h;
步骤六、空冷至室温,得到铝铸型材成品。
铝锭包括以下组分:Si,Fe,Cu,Mn,Mg,Cr,Zn,Ti。
铸造完成后进行均质,均质温度565℃,升温4h,保温12h。
挤压之前对铸棒进行扒皮,扒皮厚度4mm。
实施例十一
一种提高疲劳性能的铝型材铸造工艺,包括以下步骤:步骤一、加入铝锭,升温至570℃全部熔化后,静置后,然后逐步升温至740℃,保持;
步骤二、加入精炼剂进行三次精炼:
(1)、氩气+精炼剂15min;(2)、氩气+精炼剂15min;(3)、氩气+四氯化碳10min);
步骤三、静置40min,除渣;
步骤四、保持温度,以42mm/min的速度铸造成长度为900mm的铸棒,风冷2h,降温至200℃;
步骤五、铸棒头部加热温度至505℃,尾部加热温度至495℃,以0.9mm/s的速度进行挤压;在线淬火采用风冷,风量控制在上90%,下80%;时效采用175℃/8h;
步骤六、空冷至室温,得到铝铸型材成品。
铝锭包括以下组分:Si,Fe,Cu,Mn,Mg,Cr,Zn,Ti。
铸造完成后进行均质,均质温度565℃,升温4h,保温12h。
挤压之前对铸棒进行扒皮,扒皮厚度4mm。
对实施例五和实施例十相结合得出的铝型材进行抗疲劳试验,其实验数据表如图1所示:
采用GB/T24176-2009中规定的升降法统计试样的疲劳强度。以非失效试样为统计对象,可知S0=115Mpa,d=5Mpa;A=5,B=7,C=7,D=0.490>0.3,因此可以采用下列公式计算试样的疲劳强度。
根据高镇同编写的《疲劳应用统计学》中的公式,计算可得到置信度为95%,97.5%存活率下的相关系数k=3.925,因此,此条件下试样的疲劳强度极限为:
以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制,凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (7)
1.一种提高疲劳性能的铝型材,其特征是,其质量百分比如下所示:Si:0.65-0.7%,Fe:0.14-0.17%,Cu:0.08-0.11%,Mn:0.15-0.25%,Mg:0.54-0.62%,Cr:0.14-0.2%,Zn:0.015-0.03%,Ti:0.03-0.06%,其他杂质元素总含量≤0.15%,余量为Al。
2.根据权利要求1所述的提高疲劳性能的铝型材,其特征是:所述Mn+Cr的质量百分比为:0.3-0.42%,氢含量为0.15ml/100gAl。
3.根据权利要求1所述的提高疲劳性能的铝型材,其特征是:所述铝型材的质量百分比比如下所示:Si:0.67-0.69%、Fe:0.15-0.16%、Cu:0.09-0.1%、Mn:0.18-0.22%、Mg:0.58-0.6%、Cr:0.16-0.18%、Zn:0.019-0.026%、Ti:0.04-0.05%、其他杂质元素总含量≤0.15%,余量为Al。
4.根据权利要求3所述的提高疲劳性能的铝型材,其特征是:所述Mn+Cr的质量百分比为:0.33-0.39%,氢含量为0.15ml/100gAl。
5.一种提高疲劳性能的铝型材铸造工艺,包括以下步骤:
步骤一、加入铝锭,升温至550-570℃全部熔化后,静置后,然后逐步升温至730-740℃,保持;
步骤二、在步骤一中的铝液中加入精炼剂进行三次精炼:
(1)、氩气+精炼剂15min;(2)、氩气+精炼剂15min;(3)、氩气+四氯化碳10min);
步骤三、对精炼后的铝液静置40min,并除渣;
步骤四、对步骤三中,除渣后的铝液保持温度在730-740℃,按照常规挤压工艺将挤压筒、挤压模具加热并保温,以42mm/min的速度铸造成长度为900mm 的铸棒,风冷2h,降温至200℃;
步骤五、采用阶梯式加热方式进行铸棒加热处理,铸棒头部加热温度至495-505℃,尾部加热温度至485-495℃,以0.7-0.9mm/s的速度进行挤压,获得铝铸型材;在线淬火采用风冷,风量控制在上90%,下80%;时效采用175℃/8h;
步骤六、空冷至室温,得到铝铸型材成品。
铝锭包括以下组分:Si,Fe,Cu,Mn,Mg,Cr,Zn,Ti。
6.根据权利要求5所述的提高疲劳性能的铝型材铸造工艺,其特征是:铸造完成后进行均质,均质温度565℃,升温4h,保温12h。
7.根据权利要求5所述的轨道车辆底板边梁专用吊具,其特征是:挤压之前对铸棒进行扒皮,扒皮厚度4mm。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200814 |
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