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軌道客車鎂合金通風窗及其製造工藝的製作方法

2023-06-09 11:33:26

專利名稱:軌道客車鎂合金通風窗及其製造工藝的製作方法
技術領域:
本發明涉及軌道客車的通風窗,尤其涉及一種鎂合金的軌道客車通風窗及其製造工藝。

背景技術:
鋁合金列車製造技術的成功應用對快速和高速軌道旅客運輸產生了巨大的影響,使用新材料所產生的輕量化效應成為現代軌道交通高速化的最大亮點,成為軌道交通運輸裝備新技術的核心之一。但是隨著需求的迅速擴大和技術水平的提高,人們對輕量化和高速化提出了更高的要求。如在車體製造中,重量的衡量標準已經從原來的以噸來計量細化到了以公斤來計量。鎂合金密度僅相當於鋼的1/4,鋁合金的2/3,但是具有和鋁合金相當的力學性能和加工技術,鎂合金在軌道交通裝備輕量化中的廣泛應用已經成為不可逆轉的發展趨勢。因此,鎂合金替代鋼及鋁合金在軌道交通運輸裝備非受力的內部通風窗結構上的應用,可減輕軌道客車的整車重量,並將以其示範性對軌道交通運輸裝備鎂合金應用產生極大的推動作用。
而另一方面,因目前的半連續鑄造的鑄錠晶粒往往比較粗大,致使熱擠時其因塑性低下而難於擠壓;並且,鎂合金的熔點很低、導熱快、線膨脹係數較大,在高溫焊接條件下,容易氧化和產生蒸發,熱影響區寬且易於過熱,組織晶粒長大,影響接頭性能,且在焊接過程中易於變形,產生較大的熱應力,易於產生熱裂紋。尤其在薄壁鎂合金件焊接時,因為鎂的表面張力比鋁小,焊接時易產生焊縫金屬下塌,且由於鎂合金的熔點較低,而氧化薄膜的熔點很高,兩者不易熔合,焊接過程中極易產生燒穿和塌陷現象。


發明內容
鑑於現有技術所存在的不足,本發明旨在公開一種新的軌道客車鎂合金通風窗並提供其製造工藝,以加快軌道交通運輸裝備輕量化進程。
本發明的技術解決方案是這樣實現的 一種軌道客車鎂合金通風窗的製造工藝,包括 (1)製備圓棒狀混合稀土改性鎂合金鑄錠,所述混合稀土為富鈰混合稀土,其組成為60-70%Ce、25-30%La、5-10%Pr、1-2%Nd;混合稀土在鎂合金中的總含量為0.1-1.5%; (2)設計加工模具; (3)不同規格小截面型材的熱擠壓加工和切割加工包括鎂合金框架、鎂合金扇葉、鎂合金套環均加工成薄壁小截面擠壓型材,壁厚為2-3mm; (4)通風窗框架的氬弧焊接; (5)組裝加工,即將鎂合金框架、鎂合金扇葉、鎂合金套環組裝成鎂合金通風窗; (6)最後進行化學清洗、化學鈍化處理和噴塑處理。
所述小截面型材的熱擠壓加工中,擠壓溫度為300℃-400℃,模具預熱溫度為300℃-350℃,擠壓比為25-45,擠壓壓力為15-30KN,擠壓速率為7-17mm/s。
所述通風窗框架的氬弧焊接工藝步驟如下 1)焊絲清理20%-25%硝酸溶液浸入2min,再在50-90℃熱水中衝洗,最後乾燥熱風吹乾; 2)母材清理焊縫區25-30mm內,用刮刀或不鏽鋼絲刷清理母材氧化皮; 3)氬弧焊接選用交流焊接電源,選用與母材同成分的焊絲或調整配方後的焊絲,焊絲直徑2-3mm,用純氬氣作保護氣體,氬氣純度為99.99%;焊接工藝參數如表1所示。

一種採用上述製造工藝加工的軌道客車鎂合金通風窗,其特徵在於 它由鎂合金框架、鎂合金扇葉、鎂合金套環組裝而成; 所述的鎂合金框架、鎂合金扇葉、鎂合金套環均為鎂合金薄壁小截面擠壓型材,壁厚為2-3mm; 所述鎂合金為混合稀土改性的鎂合金,所述混合稀土為富鈰混合稀土,其組成為60-70%Ce、25-30%La、5-10%Pr、1-2%Nd;混合稀土在鎂合金中的總含量為0.1-1.5%。
相比現有技術,本發明具有以下優點 (1)本發明軌道客車鎂合金通風窗重量小、通風性好、結構簡單、工藝簡單、綠色環保,可減輕軌道客車的整車重量。
(2)採用混合稀土改性鎂合金擠壓小截面型材,擠壓性能好,工藝穩定性好。
(3)採用混合稀土改性鎂合金焊性性能改善,成品率顯著提高採用混合稀土元素對鎂合金進行改性,可以降低鎂合金的氧化速度,顯著提高鎂合金的可焊接性,並採用非熔化極(鎢極)惰性氣體保護焊(TIG焊),在電弧燃燒過程中,電極不熔化,易維持恆定的電弧長度,使焊接過程穩定,能有效地保證薄壁鎂合金的焊接成品率。
相信本發明將會為加快軌道客車輕量化的進程起到重要作用。



圖1是實施例的軌道客車鎂合金通風窗的製造工藝。
圖2是實施例的鎂合金通風窗主視圖。
圖3是圖1的A-A剖視圖。

具體實施例方式 本發明的軌道客車鎂合金通風窗,如圖2和圖3所示,包括採用混合稀土改性的鎂合金AZ31RE製作的鎂合金框架1、2,鎂合金扇葉3,鎂合金套環4。原材料為AZ31、AZ41或鎂合金,其具體製造工藝,如圖1所示,包括以下幾個步驟 1)熔煉混合稀土改性的AZ31鎂合金(即AZ31RE),並澆注成Φ84mm×350mm的鑄錠,所述所述混合稀土為富鈰混合稀土,其組成為65%Ce、26%La、7.5%Pr、1.5%Nd;混合稀土在鎂合金中的總含量可先後取0.2%,0.3%,0.6%; 2)分別設計加工如圖2、圖3所示的鎂合金框架1、2,鎂合金扇葉3、鎂合金套環4等四種模具; 3)將Φ84mm×350mm的AZ31RE鎂合金鑄錠擠壓成如圖2和圖3所示的鎂合金框架1、2,鎂合金扇葉3,套環4等四種不同規格的薄壁小截面型材,壁厚2-3mm;其中,擠壓溫度為300℃-400℃,模具預熱溫度為300℃-350℃,擠壓比為25-45,擠壓壓力為15-30KN,擠壓速率為7-17mm/s。
4)對鎂合金扇葉3、套環4等不同規格型材進行化學清洗、化學鈍化處理。
5)採用氬弧焊法焊接鎂合金框架1、2,氬弧焊的工藝步驟如下 ①焊絲清理20%-25%硝酸溶液浸入2min,再在50-90℃熱水中衝洗,最後乾燥熱風吹乾; ②母材清理焊縫區25-30mm內,用刮刀或不鏽鋼絲刷清理母材氧化皮; ③氬弧焊接選用交流焊接電源,選用與母材同成分的焊絲或調整配方後的焊絲,焊絲直徑2-3mm,用純氬氣作保護氣體,氬氣純度為99.99%;焊接工藝參數如表1所示。
6)對焊接好的鎂合金框架1、2進行化學清洗、化學鈍化處理。
7)將經表面處理的鎂合金框架1、2,鎂合金扇葉3、鎂合金套環4組裝成軌道客車鎂合金通風窗。
8)對組裝好的軌道客車鎂合金通風窗進行噴塑處理。
以上所述,僅為本發明較佳的具體實施方式
,但本發明的保護範圍並不局限於此,任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明披露的技術範圍內,根據本發明的技術方案及其發明構思加以等同替換或改變,都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種軌道客車鎂合金通風窗的製造工藝,包括
(1)製備圓棒狀混合稀土改性鎂合金鑄錠,所述混合稀土為富鈰混合稀土,其組成為60-70%Ce、25-30%La、5-10%Pr、1-2%Nd;混合稀土在鎂合金中的總含量為0.1-1.5%;
(2)設計加工模具;
(3)不同規格小截面型材的熱擠壓加工和切割加工包括鎂合金框架、鎂合金扇葉、鎂合金套環均加工成薄壁小截面擠壓型材,壁厚為2-3mm;
(4)鎂合金框架的氬弧焊接;
(5)對鎂合金框架、鎂合金扇葉、鎂合金套環分別先後進行化學清洗和化學鈍化處理
(5)組裝加工,即將鎂合金框架、鎂合金扇葉、鎂合金套環組裝成鎂合金通風窗;
(6)最後對組裝好的鎂合金通風窗進行噴塑處理。
2.根據權利要求1所述的軌道客車鎂合金通風窗的製造工藝,其特徵在於
所述小截面型材的熱擠壓加工中,擠壓溫度為300℃-400℃,模具預熱溫度為300℃-350℃,擠壓比為25-45,擠壓壓力為15-30KN,擠壓速率為7-17mm/s。
3.根據權利要求1所述的軌道客車鎂合金通風窗的製造工藝,其特徵在於
所述通風窗框架的氬弧焊接工藝步驟如下
1)焊絲清理20%-25%硝酸溶液浸入2min,再在50-90℃熱水中衝洗,最後乾燥熱風吹乾;
2)母材清理焊縫區25-30mm內,用刮刀或不鏽鋼絲刷清理母材氧化皮;
3)氬弧焊接選用交流焊接電源,選用與母材同成分的焊絲或調整配方後的焊絲,焊絲直徑2-3mm,用純氬氣作保護氣體,氬氣純度為99.99%;焊接工藝參數如下表所示。
4.一種如權利要求1-3任一製造工藝加工的軌道客車鎂合金通風窗,其特徵在於
它由鎂合金框架、鎂合金扇葉、鎂合金套環組裝而成;
所述的鎂合金框架、鎂合金扇葉、鎂合金套環均為鎂合金薄壁小截面擠壓型材,壁厚為2-3mm;
所述鎂合金為混合稀土改性的鎂合金,所述混合稀土為富鈰混合稀土,其組成為60-70%Ce、25-30%La、5-10%Pr、1-2%Nd;混合稀土在鎂合金中的總含量為0.1-1.5%。
全文摘要
本發明涉及一種軌道客車鎂合金通風窗及其製造工藝,包括混合稀土改性鎂合金鑄錠的製備,不同規格薄壁小截面的型材的熱擠壓加工和切割加工,鎂合金框架的氬弧焊接,組裝及表面處理,所製得的鎂合金通風窗的鎂合金為混合稀土改性的鎂合金,所述混合稀土為富鈰混合稀土,其組成為60-70%Ce、25-30%La、5-10%Pr、1-2%Nd;混合稀土在鎂合金中的總含量為0.1-1.5%;其鎂合金框架、鎂合金扇葉、鎂合金套環均為鎂合金薄壁小截面擠壓型材,壁厚為2-3mm。本發明將為加速軌道客車輕量化進程起到重要作用。
文檔編號B61D25/00GK101767594SQ20101010039
公開日2010年7月7日 申請日期2010年1月22日 優先權日2010年1月22日
發明者權高峰, 李瑞淳, 孟健, 趙明花, 任瑞敏, 張英波, 楊超凡 申請人:大連交通大學

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