CN111575546A - 一种高速常导磁悬浮列车用轨排感应板的生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及铝合金的制备工艺领域，具体涉及一种高速常导磁悬浮列车用轨排感应板的生产方法。包括如下步骤：（1）选择铝合金材料，进行熔炼、铸造，得铝合金铸锭；所得铝合金铸锭中元素以质量百分比为（Si+Fe）≤0.95%，Cu为0.05%‑0.20%，Mn≤0.05%，Zn≤0.1%，单个杂质≤0.05%，合计杂质≤0.015%，其余为Al；（2）挤压铝合金铸锭，挤压后进行强风冷在线淬火，达到完全固溶的状态；（3）对步骤（2）中的铝合金型材进行张力拉伸、成品锯切，取试样检验；取合格品进行后续处理；（4）对步骤（3）中所得的合格品进行表面氧化处理后用作高速常导磁悬浮列车用轨排感应板，经测试抗拉强度≥120MPa、屈服强度≥95MPa、伸长率≥20%、导电率≥59.6%IACS。

Description

一种高速常导磁悬浮列车用轨排感应板的生产方法
技术领域
本发明涉及铝合金的制备工艺领域，具体涉及一种高速常导磁悬浮列车用轨排感应板的生产方法。
背景技术
高速常导磁悬浮是利用磁铁对钢铁材料的吸引作用实现悬浮的，而电磁铁只能让钢铁材料保持悬浮而不可以前进，因而车上还有一个直线电机产生直线涡流，涡流由线圈作用于轨道上的感应钢板而前进。所以，轨道不需要充电。轨道上只有感应钢板，感应钢板不仅作为车中电磁铁吸引感应钢板使其悬浮的作用，还具有使直线电机与感应钢板之间建立涡流而前进和制动的作用。
高速常导磁悬浮以德国高速常导磁悬浮列车Transrapid为代表，利用普通直流电磁铁与良导磁材料之间的电磁吸力的原理将列车悬起，悬浮的气隙较小，一般为10毫米左右。速度400~500km/h，适合于城市间的长距离快速运输，常导型高速磁悬浮列车具有快速、低耗、环保、安全等优点，因此前景十分广阔。而感应板就是列车轨道交通系统中重要的良导磁材料，性能要求满足GB/T6892《一般工业用铝及铝合金挤压型材》中抗拉强度≥110MPa、屈服强度≥80MPa、伸长率≥8%；并且感应板的导电率应≥59%IACS（20℃时）。
由于感应板有较高的导电率要求，因此需要在保证合金强度的条件下，提高铝合金型材的导电率以达到感应板的要求。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明提供一种高速常导磁悬浮列车用轨排感应板的生产方法，在保证铝合金感应板强度的同时提高导电率。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种高速常导磁悬浮列车用轨排感应板的生产方法，包括如下步骤：
（1）选择铝合金材料，进行熔炼、铸造，得铝合金铸锭；所得铝合金铸锭中元素以质量百分比为（Si+Fe）≤0.95%，Cu为0.05%-0.20%，Mn≤0.05%，Zn≤0.1%，单个杂质≤0.05%，合计杂质≤0.015%，其余余量为Al；
（2）挤压铝合金铸锭，挤压后所得的铝合金型材进行强风冷在线淬火，达到型材完全固溶的状态；
（3）对步骤（2）中的铝合金型材进行张力拉伸、成品锯切，取试样检验；取合格品进行后续处理；
（4）对步骤（3）中所得的合格品进行表面氧化处理后用作高速常导磁悬浮列车用轨排感应板。
其中，
步骤（1）中所用铝合金材料为1100合金，1100合金具有良好的延展性、成形性和耐蚀性。1100合金本身强度达不到要求，但是其他合金添加强化元素会导致电导率降低，因而采用冷作硬化的方式进行拉伸从而达到强化的目的，在保证较高电导率加高的同时保证一定的强度。
步骤（1）熔炼时液体要求扒渣和除气，铸造时要求过滤。
步骤（1）中铸造后所得铸锭的规格为26MN铸锭Φ228mm×6000mm；在挤压之前，对铸锭切头、切尾、切定尺、车皮，定尺尺寸为单孔膜Φ224mm×600mm。
步骤（2）中挤压系数＞30，变形程度＞90%，铸锭加热温度为300~330℃，挤压筒温度为440℃±5℃，模具温度保持380℃±5℃保温4~6h，挤压速度为8~10m/min。
步骤（2）强风冷在线淬火使铝合金型材完全固溶，并控制型材表面粗晶层；所述强风冷在线淬火的上风量为100%，下风量为80%；现有技术中强风雾冷对壁厚较薄的产品会产生淬火变形，导致尺寸难以控制，并且本申请后续还需进行表面氧化处理，对表面质量要求较高，风雾冷会在产品表面留下水印和腐蚀点等痕迹，影响表面氧化效果；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、杂质缺陷。
步骤（3）中所述铝合金型材进行张力拉伸时，拉伸率为2.5~3%；拉伸的作用是使产品冷作硬化，以满足需要的抗拉强度；限定拉伸率为2.5~3%以满足抗拉强度。
步骤（3）中取试样检验具体为进行低倍、力学性能、电导率试验。
步骤（4）中表面氧化处理为阳极氧化对材料表面进行处理，氧化层表面处理应符合GB/T5237.2规定的AA15级，氧化膜厚度≥15μm；阳极氧化后可进一步提高其耐蚀性，同时获得美观的表面。
本发明的有益效果在于，
（1）通过优化成分配比，在铝水基础上只添加了Fe元素，未过多添加其他合金元素，可以减小杂质元素带来电导率降低的影响，同时增加产品性能；该合金元素配比可以使合金在具有一定力学性能的基础上保持较高的电导率；
（2）采用强风冷在线淬火方式，可以使产品快速冷却，保证材料不会因高温而产生内部组织晶粒，晶粒长大会影响电导率和力学性能，并且风冷可以更好地保证产品尺寸稳定；
（3）拉伸过程常规操作是为了校直，保证尺寸消除内应力，而本申请拉伸的作用是使产品冷作硬化，以满足需要的抗拉强度；限定拉伸率为2.5~3%以满足抗拉强度；
（4）本申请所得高速常导磁悬浮列车用轨排感应板，抗拉强度≥120MPa、屈服强度≥95MPa、伸长率≥20%、导电率≥59.6%IACS。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明，以便本领域技术人员可以更好地了解本发明，但并不因此限制本发明。
实施例1
一种高速常导磁悬浮列车用轨排感应板的生产方法，包括如下步骤：
（1）选择铝合金材料，进行熔炼、铸造，得铝合金铸锭；
所用铝合金材料为1100合金，1100合金具有良好的延展性、成形性和耐蚀性；
所得铝合金铸锭中元素以质量百分比为（Si+Fe）≤0.95%，Cu为0.05%-0.20%，Mn≤0.05%，Zn≤0.1%，单个杂质≤0.05%，合计杂质≤0.015%，其余为Al；
熔炼1100合金时需计算配料、液体扒渣、除气，铸造时需过滤；
铸锭规格26MN铸锭Φ228mm×6000mm；在挤压之前，对铸锭切头、切尾、切定尺、车皮，定尺尺寸为单孔膜Φ224mm×600mm；
（2）挤压铝合金铸锭，选择26MN挤压机挤压，挤压时应保证充分变形，挤压系数＞30，变形程度＞90%；铸锭加热温度为330℃，挤压筒温度为440℃±5℃，模具温度保持380℃±5℃保温4h，挤压速度为8m/min；挤压后所得的铝合金型材强风冷在线淬火，上风量为100%，下风量为80%；达到型材完全固溶的状态，并控制表面粗晶层提高拉伸性能；
（3）对步骤（2）中的铝合金型材进行张力拉伸，拉伸率控制在2.5%；成品锯切，取试样进行低倍、力学性能和电导率检验，取合格品进行后续处理；
（4）对步骤（3）中的合格品进行表面氧化处理用后作高速常导磁悬浮列车用轨排感应板；表面氧化处理具体为阳极氧化对材料表面进行处理，氧化层表面处理应符合GB/T5237.2规定的AA15级，氧化膜厚度≥15μm。
本实施例1所得高速常导磁悬浮列车用轨排感应板经经验，抗拉强度为120MPa、屈服强度为95MPa、伸长率为20%、导电率为59.6%IACS。
实施例2
一种高速常导磁悬浮列车用轨排感应板的生产方法，包括如下步骤：
（1）选择铝合金材料，进行熔炼、铸造，得铝合金铸锭；
所用铝合金材料为1100合金，1100合金具有良好的延展性、成形性和耐蚀性；
所得铝合金铸锭中元素以质量百分比为（Si+Fe）≤0.95%，Cu为0.05%-0.20%，Mn≤0.05%，Zn≤0.1%，单个杂质≤0.05%，合计杂质≤0.015%，其余余量为Al；
熔炼1100合金时需计算配料、液体扒渣、除气，铸造时需过滤；
铸锭规格26MN铸锭Φ228mm×6000mm；在挤压之前，对铸锭切头、切尾、切定尺、车皮，定尺尺寸为单孔膜Φ224mm×600mm；
（2）挤压铝合金铸锭，选择26MN挤压机挤压，挤压时应保证充分变形，挤压系数＞30，变形程度＞90%；铸锭加热温度为300℃，挤压筒温度为440℃±5℃，模具温度保持380℃±5℃保温6h，挤压速度为10m/min；挤压后所得的铝合金型材强风冷在线淬火，上风量为100%，下风量为80%；达到型材完全固溶的状态，并控制表面粗晶层提高拉伸性能；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、杂质缺陷；
（3）对步骤（2）中的铝合金型材进行张力拉伸，拉伸率控制在2.5%；成品锯切，取试样进行低倍、力学性能和电导率检验，取合格品进行后续处理；
（4）对步骤（3）中的合格品进行表面氧化处理用后作高速常导磁悬浮列车用轨排感应板；表面氧化处理具体为阳极氧化对材料表面进行处理，氧化层表面处理应符合GB/T5237.2规定的AA15级，氧化膜厚度≥15μm。
本实施例2所得高速常导磁悬浮列车用轨排感应板经经验，抗拉强度为125MPa、屈服强度为90MPa、伸长率为20%、导电率为59.6%IACS。

Claims (10)

1.一种高速常导磁悬浮列车用轨排感应板的生产方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）选择铝合金材料，进行熔炼、铸造，得铝合金铸锭；所得铝合金铸锭中元素以质量百分比为（Si+Fe）≤0.95%，Cu为0.05%-0.20%，Mn≤0.05%，Zn≤0.1%，单个杂质≤0.05%，合计杂质≤0.015%，其余余量为Al；
（2）挤压铝合金铸锭，挤压后所得的铝合金型材进行强风冷在线淬火，达到型材完全固溶的状态；
（3）对步骤（2）中的铝合金型材进行张力拉伸、成品锯切，取试样检验；取合格品进行后续处理；所述铝合金型材进行张力拉伸时，拉伸率为2.5~3%；
（4）对步骤（3）中所得的合格品进行表面氧化处理后得高速常导磁悬浮列车用轨排感应板。
2.根据权利要求1所述的一种高速常导磁悬浮列车用轨排感应板的生产方法，其特征在于，步骤（1）中所用铝合金材料为1100合金。
3.根据权利要求1所述的一种高速常导磁悬浮列车用轨排感应板的生产方法，其特征在于，步骤（1）熔炼时液体要求扒渣和除气，铸造时要求过滤。
4.根据权利要求1所述的一种高速常导磁悬浮列车用轨排感应板的生产方法，其特征在于，步骤（1）中铸造后所得铸锭的规格为26MN铸锭Φ228mm×6000mm；在挤压之前，对铸锭切头、切尾、切定尺、车皮，定尺尺寸为单孔膜Φ224mm×600mm。
5.根据权利要求1所述的一种高速常导磁悬浮列车用轨排感应板的生产方法，其特征在于，步骤（2）中挤压系数＞30，变形程度＞90%，铸锭加热温度为300~330℃，挤压筒温度为440℃±5℃，模具温度保持380℃±5℃保温4~6h，挤压速度为8~10m/min。
6.根据权利要求1所述的一种高速常导磁悬浮列车用轨排感应板的生产方法，其特征在于，步骤（2）中强风冷在线淬火的上风量为100%，下风量为80%。
7.根据权利要求6所述的一种高速常导磁悬浮列车用轨排感应板的生产方法，其特征在于，步骤（2）强风冷在线淬火使铝合金型材完全固溶，并控制型材表面粗晶层。
8.根据权利要求7所述的一种高速常导磁悬浮列车用轨排感应板的生产方法，其特征在于，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、无裂纹和无氧化膜杂质缺陷。
9.根据权利要求1所述的一种高速常导磁悬浮列车用轨排感应板的生产方法，其特征在于，步骤（3）中取试样检验具体为进行低倍、力学性能、电导率试验。
10.根据权利要求1所述的一种高速常导磁悬浮列车用轨排感应板的生产方法，其特征在于，步骤（4）中表面氧化处理为阳极氧化对材料表面进行处理，氧化层表面处理应符合GB/T5237.2规定的AA15级，氧化膜厚度≥15μm。
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