一種超設備能力生產火車貨運車體用超寬鋁合金型材的方法
2024-02-26 07:55:15 2
一種超設備能力生產火車貨運車體用超寬鋁合金型材的方法
【專利摘要】一種超設備能力生產火車貨運車體用超寬鋁合金型材的生產方法，其製造方法有：選擇擠壓機，設計模具；鑄造鋁合金鑄錠；擠壓火車貨運車體用超寬鋁合金型材、在線淬火；火車貨運車體用超寬鋁合金型材張力拉伸、時效處理；火車貨運車體用超寬鋁合金型材取樣、檢查；火車貨運車體用超寬鋁合金型材打硬度、包裝。本發明的優點在於：在線淬火生產火車貨運車體用超寬鋁合金型材，實現中小擠壓機生產超大外接圓直徑型材，產品各項性能指標達到國家標準要求，提高勞動生產率，節約成本，滿足用戶訂貨需求，實現超大尺寸火車貨運車體用超寬鋁合金型材規模生產。
【專利說明】一種超設備能力生產火車貨運車體用超寬鋁合金型材的方 法 【技術領域】
[〇〇〇1] 本發明涉及一種用中小擠壓設備生產超設備能力的火車貨運車體用超寬鋁合金 型材製造方法。 【背景技術】
[0002] 隨著火車運輸業快速發展，火車貨運車體對新技術、新材料、新工藝，新產品要求 越來越高，對火車貨運車體用超寬鋁合金型材的需求量越來越大，火車貨運車體用超寬鋁 合金型材必須具備強度高、塑性好、比強度高、質量輕、耐蝕性好、無應力腐蝕破裂傾向、抗 晶間腐蝕能力強、焊接性能良好、焊接區耐蝕性能不變、切削性好、易於加工等優點，並具有 良好的工藝性能，適合於各種形式切削加工成型。鑑於6061T6鋁合金主要強化元素少，合 金簡單，在高溫加熱過程中，主要強化元素隨溫度提高，固溶度顯著增加，合金具有明顯的 淬火時效強化效果，淬火範圍較寬，適於在線淬火，當合金中添加少量的Cu時，使6061合金 的強度接近硬鋁，強度增加較大，在125MN、擠壓筒直徑600_或90MN、擠壓筒直徑520_擠 壓機上生產，變形抗力較大，對於火車貨運車體用超寬鋁合金型材不適用於目前的方法，因 此，急需一種針對火車貨運車體用超寬鋁合金型材製造方法。
【發明內容】
[0003] 本發明的目的在於針對以上不足提供一種能夠利用中小擠壓機批量生產一種火 車貨運車體用超寬鋁合金型材製造方法而設計，可以有效解決大量生產、交貨問題，生產的 產品滿足國家標準，有利於加工和使用。
[0004] 本發明是通過以下技術方案實現的： 一種用中小擠壓設備生產超設備能力的火車貨運車體用超寬鋁合金型材製造方法，包 括如下步驟： 一、 選擇擠壓機，模具設計； 二、 鑄造鋁合金鑄錠，所用的鋁合金鑄錠中元素的質量百分比Si為0. 65%?0. 75, Fe 為彡 0· 70%，Cu 為 0· 30% ?0· 35%，Μη 為彡 0· 15%，Mg 為 1. 05% ?1. 15%，Cr 為 0· 25% ? 0. 30%，Zn為彡0. 25%，Ti為彡0. 15%，單個雜質彡0. 05%，合計雜質彡0. 15%，其餘為A1 ; 三、 擠壓超設備能力火車貨運車體用超寬鋁合金型材並在線淬火； 四、 超設備能力生產的火車貨運車體用超寬鋁合金型材拉直處理、張力拉伸並進行時 效處理； 五、 火車貨運車體用超寬鋁合金型材取樣、檢查； 上述步驟一選擇擠壓機，傳統模具設計用外接圓直徑為Φ600_或Φ520_擠壓筒，生 產外接圓直徑為820. 07mm火車貨運車體用超寬鋁合金型材，本發明採用突破設計方法，用 Φ460πιπι擠壓筒生產外接圓直徑為820. 07mm火車貨運車體用超寬鋁合金型材。
[0005] 上述步驟二傳統鑄錠規格為Φ600ι?πιΧ 4000mm或Φ520ι?πιΧ 4000mm，本發明突破 選擇鑄錠規格為〇460mmX 4000mm，熔煉六號鋁合金圓鑄錠時要求計算配料、液體扒渣、除 氣，鑄造時要求過濾；鋁合金圓鑄錠車皮、切頭、切尾、取低倍、化學成分，低倍和化學成分合 格後切毛料，傳統毛料規格為Φ582ι?πιΧ600?1800mm或Φ506ι?πιΧ750?1700mm，本發明 突破設計選擇毛料規格為Φ 448mm X 720?1500mm ;毛料均質，加熱溫度：550-560 ±5 °C，保 溫9小時以上，冷卻方式：風冷+水冷降溫。
[0006] 上述步驟三中擠壓一種超設備能力的火車貨運車體用超寬鋁合金型材，傳統擠 壓在125麗或90麗擠壓機上生產，本發明突破設計選擇75麗擠壓機上進行，鋁合金圓 鑄錠加熱到500-550°C，迅速裝入擠壓筒，擠壓速度3±0. 5m/min，在線淬火，淬火溫度 500-520 ± 5 °C，淬火速度 300-350 °C / 分。
[0007] 上述步驟四中，超設備能力生產的火車貨運車體用超寬鋁合金型材先後進行壓直 處理、然後張力拉伸處理，拉伸率1. 〇?3. 0%。
[0008] 上述步驟四中時效處理：時效溫度150_170°C，金屬保溫8-15小時，出時效爐。將 時效出爐的理化試驗料，按照合同規定的驗收標準及圖紙規定的取樣位置，取理化試樣，全 部理化試驗檢測合格後，將火車貨運車體用超寬鋁合金型材表面檢查、尺寸檢查、檢查合格 的火車貨運車體用超寬鋁合金型材包裝。
[0009] 本發明提供了批量生產火車貨運車體用超寬鋁合金型材製造方法，使生產效率提 高13?21%，使中小設備的利用率達到10%以上。
[〇〇1〇] 本發明的有益效果是：步驟一的模具設計方法使中小擠壓機可以生產外接圓直 徑大的超寬型材，突破傳統設計，使設備利用率提高10%上，步驟二中化學成分在國家標準 範圍內，將6061超寬鋁合金型材鑄造成分範圍變窄，並且鑄造範圍控制在國家標準的中線 並偏上線，避免由於化學成分過大波動引起內部組織不均勻及力學性能散差過大，提高型 材與火車車體其他部件連接的可靠性；主要強化成分控制在中線並偏上線，提高力學性能； 加入Cu元素，控制在標準的上線，少量的Cu與主要強化成分Si、Mg結合，使力學性能顯著 提高，可使力學性能接近硬鋁的性能；Fe為雜質元素，對力學性能及晶間腐蝕有不良影響， 由於鑄造過程中Fe元素的不可控制性，使Μη元素控制在上線，可消除Fe的不良影響又可 細化晶粒，使6061合金的綜合性能提高，加入一定量的Cr，與Mn、Ti同時起到細化晶粒的 作用，按照上述原則配製的化學成分，使超寬鋁合金型材合格率穩定在95%以上。步驟二均 火制度中冷卻方式為大風冷卻至200°C加水冷降溫，實現快速冷卻，保證強化元素最大程度 固溶，減少工序等待時間在24小時以上，提高生產效率，並且火車貨運車體用超寬鋁合金 型材加工後表面經各種氧化或塗層處理後光澤美觀、無暗紋、暗線，既保證使用性能又提高 審美感；步驟三的擠壓速度可以保證出口溫度，使在線噴水冷卻保證淬火效果，保證力學性 能合格，在線淬火能夠減少變形，步驟四使拉伸率在1. 5?1. 7%之間，減少拉伸率變化大引 起的尺寸不均，保證持續供貨過程中尺寸散差小，通過以上措施，可以實現6061火車貨運 車體用超寬鋁合金型材在線淬火併滿足高強性能要求，使抗拉強度320-347MPa，屈服強度 280-310MPa，伸長率15-17. 2%，布氏硬度100-117HB，國家標準要求：抗拉強度彡260MPa，屈 服強度彡240MPa，伸長率彡10%，布氏硬度彡90HB。 【專利附圖】
【附圖說明】
[〇〇11] 圖1為本發明實施例1模具設計圖； 圖2為本發明實施例2模具設計圖； 圖中：1-空位墊，2-剪切墊、3-模具，4-擠壓筒，5-型材。 【具體實施方式】
[0012] 下面結合具體實施例對本發明做進一步說明，以便本領域技術人員可以更好的了 解本發明，但並不因此限制本發明。
[0013] 實施例1 一、 選擇擠壓機，模具設計，傳統設計採用125MN或90MN擠壓機上生產，生產外接圓直 徑為820. 07mm火車貨運車體用超寬鋁合金型材； 二、 鑄造的鋁合金為六系鋁合金圓鑄錠，傳統鑄錠規格Φ600πιπιΧ4000mm，熔煉六號鋁 合金圓鑄錠，所用的鋁合金鑄錠中元素的質量百分比Si為0. 70%，Fe為0. 58%，Cu為0. 33%， Μη 為 0· 138%，Mg 為 1. 12%，Cr 為 0· 27%，Zn 為 0· 18%，Ti 為 0· 10%，單個雜質彡 0· 05%，合計 雜質<0. 15%，其餘為A1 ;配料時要求計算配料、液體扒渣、除氣，鑄造時要求過濾，配料 計算以步驟二的中線為基礎，以確保鑄錠成分控制在標準範圍內；在融化後一次扒渣、熔煉 爐精煉後一次機漁、保溫爐精煉後一次機漁；溶煉爐精煉後一次除氣、保溫爐精煉後一次除 氣，保溫爐精煉後再進行一次除氣機除氣； 三、 將規格為〇600mmX4000mm六號鋁合金圓鑄錠車皮、切頭、切尾、取低倍、化學成 分，低倍和化學成分合格後切毛料，毛料規格為〇582mmX 1800mm;毛料均質，加熱溫度： 550±5°C，保溫9小時以上，冷卻方式：風冷+水冷降溫； 四、 將製備的六號鋁合金圓鑄錠加熱到520°C，迅速裝入擠壓筒，擠壓速度3±0. 5m/ min，淬火溫度510±5°C，淬火速度330°C /分； 五、 將火車貨運車體用超寬鋁合金型材壓直處理，然後張力拉伸，拉伸率1. 7%，然後時 效：時效溫度170°C，金屬保溫8小時，出時效爐； 六、 將時效出爐的理化試驗料，按照合同規定的驗收標準及圖紙規定的取樣位置，取 理化試樣，全部理化試驗檢測合格後，將火車貨運車體用超寬鋁合金型材表面檢查、尺寸檢 查、檢查合格的火車貨運車體用超寬鋁合金型材包裝。
[0014] 實施例2 本實施方式與【具體實施方式】1不同的是，利用75MN擠壓機，採用擴展模設計火車貨運 車體用超寬鋁合金型材，並將直線形型材設計成彎曲形型材，利用外接圓直徑為Φ460πιπι 擠壓筒生產外接圓直徑為820. 07mm火車貨運車體用超寬鋁合金型材，打破行業中擠壓筒 直徑大於製品外接圓直徑的10?20%的規定，其他步驟及參數與【具體實施方式】1相同。
[0015] 實施例3 本實施方式與【具體實施方式】1不同的是，鑄造的鋁合金鑄錠為六號鋁合金圓鑄錠，所 用的鋁合金鑄錠中元素的質量百分比Si為0. 72%，Fe為0. 45%，Cu為0. 33%，Mn為0. 139%， Mg 為 1. 12%，Cr 為 0. 27%，Zn 為 0. 15%，Ti 為 0. 11%,單個雜質彡 0. 05%，合計雜質彡 0. 15%， 其餘為A1 ; 在融化後一次扒渣、熔煉爐精煉後一次扒渣、保溫爐精煉後一次扒渣；熔煉爐精煉後一 次除氣、保溫爐精煉後一次除氣，保溫爐精煉後再進行一次除氣機除氣。精煉程度達到一級 氧化膜要求，沒有金屬與非金屬化合物偏析，保證熔體質量均勻，精煉程度達到一級氧化膜 要求，保證內部組織無氧化膜缺陷，避免使用過程中火車貨運車體用超寬鋁合金型材因組 織缺陷突然斷裂，其他步驟及參數與【具體實施方式】1相同。
[0016] 實施例4 本實施方式與【具體實施方式】1不同的是，毛料均質，加熱溫度：560°c，保溫10小時， 冷卻方式：大風冷卻至200°C後噴水冷卻，選擇均質加熱溫度為560°C，保溫10小時是為了 充分消除鑄造過程中形成的化合物偏析，使化學成分及組織更加均勻，消除鑄造應力，避免 由於應力產生的鑄錠裂紋，低倍檢查氧化膜，檢查化合物偏析，滿足一級氧化膜要求，其他 步驟及參數與【具體實施方式】1相同。
[0017] 實施例5 本實施方式與【具體實施方式】1不同的是，鑄錠加熱溫度530°c，迅速裝入擠壓筒，擠壓 速度3. 5M/min，保證淬火溫度535°C，風冷+水霧降溫，淬火速度350°C，因火車貨運車體超 寬型材壁薄、外接圓直徑大，鑄錠高溫加熱可以減小擠壓時的變形抗力，實現快速擠壓，保 證淬火溫度，實現淬火後的強度，其他步驟及參數與【具體實施方式】1相同。
[0018] 實施例6 本實施方式與【具體實施方式】1不同的是，將火車貨運車體用超寬鋁合金型材利用專 門設計的胎具進行壓力壓直，然後張力拉伸，拉伸率1. 5%，因火車貨運車體型材壁薄，沒有 特別突出的立筋，可以實現利用中小擠壓機進行彎曲擠壓，然後用專用胎具壓直，再張力拉 伸，然後時效，時效溫度170°C，金屬保溫8小時，出時效爐，其他步驟及參數與具體實施方 式1相同。
[0019] 實施例7 本實施方式與【具體實施方式】1不同的是，低倍檢查氧化膜和化合物偏析，在成品低倍 檢查時抽檢氧化膜，以保證產品內部組織合格，其他步驟及參數與【具體實施方式】1相同。
[0020] 本發明提供了批量生產超大尺寸火車貨運車體用超寬鋁合金型材的製造方法，使 生產效率提高13?21%，使中小設備的利用率達到10%以上。本專利一是通過突破性的利 用中小擠壓機，為超寬、薄壁、沒有突出立筋的平面型材模具設計，將超寬平面型材設計成 彎曲形狀，擠壓後通過專門胎具再將彎曲形狀壓直成平面形狀，使中小擠壓機能夠擠壓大 擠壓機才能生產的超寬薄壁型材，使設備利用率提高，減少成本，二是通過調整加熱溫度、 擠壓速度、增加檢驗使各項性能指標略有提1?。
【權利要求】
1. 一種超設備能力生產火車貨運車體用超寬鋁合金型材的方法，其特徵在於所述的生 產方法按以下步驟實現： 一、 選擇擠壓機，模具設計； 二、 鑄造鋁合金鑄錠，所用的鋁合金鑄錠中元素的質量百分比Si為0. 65%?0. 75, Fe 為彡 0· 70%，Cu 為 0· 30% ?0· 35%，Μη 為彡 0· 15%，Mg 為 1. 05% ?1. 15%，Cr 為 0· 25% ? 0. 30%，Zn為彡0. 25%，Ti為彡0. 15%，單個雜質彡0. 05%，合計雜質彡0. 15%，其餘為A1 ; 三、 擠壓超設備能力火車貨運車體用超寬鋁合金型材並在線淬火； 四、 超設備能力生產的火車貨運車體用超寬鋁合金型材張力拉伸並進行時效處理； 五、 火車貨運車體用超寬鋁合金型材取樣、檢查； 六、 超設備能力生產的火車貨運車體用超寬鋁合金型材打硬度、包裝。
2. 根據權利要求1所述的一種超設備能力生產火車貨運車體用超寬鋁合金型材的方 法，其特徵在於：步驟一選擇的擠壓機為中小擠壓機，擠壓筒直徑為460_。
3. 根據權利要求1所述的一種超設備能力生產火車貨運車體用超寬鋁合金型材 的方法，其特徵在於：步驟二中鑄造的鋁合金鑄錠為六系鋁合金圓鑄錠，鑄錠規格為 〇460mmX4000mm，鋁合金圓鑄錠車皮、切頭、切尾、取低倍、化學成分、切毛料，毛料規格為 Φ448πιπιΧ 720?1500mm，均質處理，加熱溫度：550-560±5°C，保溫9小時以上，風冷+水冷 降溫。
4. 根據權利要求1所述的一種超設備能力生產火車貨運車體用超寬鋁合金型材的 方法，其特徵在於：步驟三中擠壓一種超設備能力的火車貨運車體用超寬鋁合金型材，選 擇75MN擠壓機上進行、擠壓筒直徑460mm，將製備的六號鋁合金圓鑄錠加熱到500-550°C， 迅速裝入擠壓筒，擠壓溫度500?540°C，擠壓速度3±0. 5m/min，在線淬火，淬火溫度 500-520 ± 5 °C，淬火速度 300-350 °C / 分。
5. 根據權利要求1所述的一種超設備能力生產火車貨運車體用超寬鋁合金型材的方 法，其特徵在於：步驟四中一種超設備能力生產的火車貨運車體用超寬鋁合金型材壓直處 理、拉伸處理，拉伸率1. 0?3. 0%。
6. 根據權利要求1所述的一種超設備能力生產火車貨運車體用超寬鋁合金型材的方 法，其特徵在於：步驟四中一種超設備能力生產的火車貨運車體用超寬鋁合金型材時效處 理，時效溫度150-170°C，金屬保溫8-15小時，出時效爐。
7. 根據權利要求1所述的一種超設備能力生產火車貨運車體用超寬鋁合金型材的方 法，其特徵在於：步驟五中一種超設備能力生產的火車貨運車體用超寬鋁合金型材取樣、檢 查。
8. 根據權利要求1所述的一種超設備能力生產火車貨運車體用超寬鋁合金型材的方 法，其特徵在於：步驟六中一種超設備能力生產的火車貨運車體用超寬鋁合金型材，按照合 同要求的驗收標準及圖紙規定的取樣位置，進行取樣、表面檢查、尺寸檢查、包裝交貨。
【文檔編號】C22F1/047GK104099498SQ201410394116
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年8月12日 優先權日:2014年8月12日
【發明者】王呈剛, 張建忠, 許輝, 蘇本顯, 宋微, 胡哲 申請人:山東裕航特種合金裝備有限公司