一種用于地鐵剛性懸掛匯流排的鋁合金擠壓材的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于金屬材料領(lǐng)域，尤其涉及一種城市軌道交通用鋁合金剛性懸掛匯流排擠壓材料的配方和加工工藝。本發(fā)明鋁合金各元素的組成按重量百分比計分別為：鎂0.45～0.50%，硅0.50～0.55%，鐵0.10～0.25%，銅≤0.05%，錳≤0.01%，鉻≤0.01%，鈦≤0.01%，釩≤0.01%，鋅≤0.10%，其余單個雜質(zhì)≤0.03%，其余雜質(zhì)總和≤0.10%，余量為鋁，各組份的重量百分比總和為100%。其制備方法為：熔化、攪拌、調(diào)整組分、熱頂鑄造、熱處理、鋸切錠坯、擠壓成型、冷卻等加工工藝步驟。本發(fā)明所制造的鋁合金強度高、韌性好、導(dǎo)電性好、淬火敏感性低、生產(chǎn)成本低可用于大規(guī)模生產(chǎn)等優(yōu)點。
【專利說明】一種用于地鐵剛性懸掛匯流排的鋁合金擠壓材
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于金屬材料領(lǐng)域，尤其涉及一種城市軌道交通用鋁合金剛性懸掛匯流排擠壓材的配方和加工工藝。
技術(shù)背景
[0002]目前國內(nèi)城市軌道交通架空剛性懸掛系統(tǒng)的匯流排采用π形截面的6101或6101Β鋁合金擠壓材制作，兩個垂直邊末端形成鉗口，鉗口可進行彈性張開，使銅質(zhì)接觸線嵌入，并在撤除外力后自然還原，其彈性產(chǎn)生壓力夾持接觸線，可有效防止匯流排在伸縮時和接觸線產(chǎn)生相對滑動。匯流排的主要功能是傳導(dǎo)電流和夾持接觸線。對匯流排的技術(shù)指標(biāo)要求是:抗拉強度215MPa，屈服強度160MPa，伸長率8%，20°C時，體積電阻率 0.0329 Ω.mm2/m(相當(dāng)于體積電導(dǎo)率IACS為52.5%)。這種剛性懸掛匯流排系統(tǒng)具有凈空利用充分、節(jié)省土建投資、除自重外不承受任何附加負(fù)荷、接觸線無張力、無斷線之虞、安全可靠性好、維護成本低等明顯優(yōu)點。目前生產(chǎn)此種匯流排的鋁合金材料為了滿足導(dǎo)電性能要求，普遍采用的工藝方法是降低鋁合金中的鎂和硅的含量，這就導(dǎo)致均勻化處理硅化鎂分散不足，抗拉強度和屈服強度降低，實際使用時間偏長時匯流排夾持力下降，局部銅導(dǎo)線脫落且導(dǎo)電能力降低的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明是在6101B鋁合金的基礎(chǔ)上，根據(jù)材料的實際使用需要，設(shè)計一種更為合理的鋁合金配方，用以克服現(xiàn)有用于地鐵剛性懸掛匯流排的鋁合金擠壓材材料的以下缺點，即剛性強度低、導(dǎo)電性能隨時間下降、淬火敏感性高、生產(chǎn)工藝繁瑣等缺點。
[0004]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種用于地鐵剛性懸掛匯流排的鋁合金擠壓材，配方由以下組分按重量百分比制備而成，鎂0.45~0.50%，硅0.50~0.55%，鐵0.10~0.25%，銅0.05%,錳0.01%,鉻0.01%,鈦0.01%,釩0.01%,鋅0.10%,其余單個雜質(zhì)(0.03%，其余雜質(zhì)總和0.10%，余量為鋁，各組份的重量百分比總和為100%。
[0005]一種用于地鐵剛性懸掛匯流排的鋁合金擠壓材的制備方法為:熔鑄及均勻化處理，鋁錠和中間硅錠裝爐、融化、攪拌、扒渣、再加入鎂錠以及其他組分混合均勻，經(jīng)過在線除氣和在線過濾后，進行立式連續(xù)熱頂鑄造，在555°C _575°C之間，均勻化加熱8小時，再在風(fēng)冷和水霧冷卻至150°C后移置大氣中繼續(xù)空冷至室溫；擠壓及精整，鑄錠加熱溫度為480°C，按5-10m/min的擠壓速度擠壓成型材，型材模具出口溫度為510°C _540°C，霧冷至250°C再空冷至室溫，按1%的變形量拉伸矯直，24h后進行時效爐處理，時效溫度為170。。_180°C，保溫 8h。
[0006]本發(fā)明的鋁合金擠壓材應(yīng)用于地鐵剛性懸掛匯流排。
[0007]—種用于地鐵剛性懸掛匯流排的鋁合金擠壓材的發(fā)明制造所產(chǎn)生的有益效果如下所述。
[0008]1.該配方各元素比例配合使得材料具有更高的抗拉強度(Rm230MPa)和屈服強度(Rpa2 > 200MPa)，降低了鋁合金的電阻系數(shù)，提高了鋁合金的導(dǎo)電率，提高了合金的時效強度效果，原鋁錠的使用降低了生產(chǎn)成本。
[0009]2、經(jīng)過本發(fā)明所采用的加工工藝生產(chǎn)的鋁合金中過飽和沉淀質(zhì)點及時效析出質(zhì)點的大小和均勻分布得到良好的控制，其最終鋁合金組織基本為纖維狀組織，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，相應(yīng)韌性、可焊性及耐腐蝕性有很大提高。
[0010]3、本發(fā)明所述的鋁合金材料具有較小的淬火敏感性，在大生產(chǎn)條件下，采用風(fēng)冷可得到滿意的強度性能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為剛性懸掛匯流排的截面圖。
【具體實施方式】
[0012]下面通過具體實施例進一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案，但是本發(fā)明的技術(shù)方案不以具體實施例為限。
[0013]實施例1:首先鋁錠和中間硅錠裝爐，進行熔煉操作，待原料融化，攪拌均勻，扒渣后加入鎂錠以及其他元素組分，混合均勻，鑄錠的名義成分為(按重量百分比，在鑄造流盤中取樣分析化學(xué)成分):鎂0.47%，硅0.52%，鐵0.19%，鈦0.008%,銅< 0.05%,錳< 0.01%,鉻< 0.01%，釩< 0.01%，鋅< 0.10%，其余為鋁，經(jīng)過在線除氣和在線過濾后，進行立式連續(xù)熱頂鑄造，鑄錠直徑為265mm，然后進行鑄錠的切頭切尾處理，再在560°C均勻化加熱8h，用風(fēng)冷和水霧冷卻至150°C后移置大氣中繼續(xù)空冷至室溫。然后將鑄錠按要求的長度鋸切成擠壓錠坯，送入感應(yīng)爐快速加熱至480°C后按8m/min出口速度擠壓成型材，型材模具出口溫度波動在515-525°C，水霧冷卻至250°C，而后空氣冷卻至室溫。按1%的變形量拉伸矯直、切成品、裝框，停留24小時后進時效爐處理，時效溫度173°C，保溫8h。最后檢查各項性能為:1=24510? ；Rp0 2=215MPa `；A=10.5% ； P =0.02924 Ω.mm2/m(相當(dāng)于 IACS 為 59%)。
[0014]實施例2:首先鋁錠和中間硅錠裝爐，進行熔煉操作，待原料融化，攪拌均勻，扒渣后加入鎂錠以及其他元素組分，混合均勻，鑄錠的名義成分為(按重量百分比，在鑄造流盤中取樣分析化學(xué)成分):鎂0.46%，硅0.53%，鐵0.22%，鈦0.006%,銅< 0.05%,錳< 0.01%,鉻< 0.01%，釩< 0.01%，鋅< 0.10%，其余為鋁。經(jīng)過在線除氣和在線過濾后，進行立式連續(xù)熱頂鑄造，鑄錠直徑為265mm，然后進行鑄錠的切頭切尾處理，再在565°C均勻化加熱8h，用風(fēng)冷和水霧冷卻至150°C后移置大氣中繼續(xù)空冷至室溫。然后將鑄錠按要求的長度鋸切成擠壓錠坯，送入感應(yīng)爐快速加熱至480°C后按10m/min出口速度擠壓成型材，型材模具出口溫度波動在520-535°C，水霧冷卻至250°C，而后空氣冷卻至室溫。按1%的變形量拉伸矯直、切成品、裝框，停留24小時后進時效爐處理，時效溫度175°C，保溫8h。最后檢查各項性能為=Rni=SSOMPa ；Rp0 2=220MPa ；A=10% ； P =0.02897 Ω.mm2/m(相當(dāng)于 IACS 為 59.5%)。
[0015]實施例3:首先鋁錠和中間硅錠裝爐，進行熔煉操作，待原料融化，攪拌均勻，扒渣后加入鎂錠以及其他元素組分，混合均勻，鑄錠的名義成分為(按重量百分比，在鑄造流盤中取樣分析化學(xué)成分):鎂0.45%，硅0.55%，鐵0.23%，鈦0.004%,銅< 0.05%,錳< 0.01%,鉻< 0.01%，釩< 0.01%，鋅< 0.10%，其余為鋁。經(jīng)過在線除氣和在線過濾后，進行立式連續(xù)熱頂鑄造，鑄錠直徑為265mm，然后進行鑄錠的切頭切尾處理，再在570°C均勻化加熱8h，用風(fēng)冷和水霧冷卻至150°C后移置大氣中繼續(xù)空冷至室溫。然后將鑄錠按要求的長度鋸切成擠壓錠坯，送入感應(yīng)爐快速加熱至480°C后按6m/min出口速度擠壓成型材，型材模具出口溫度波動在510-525°C，水霧冷卻至250°C，而后空氣冷卻至室溫。按1%的變形量拉伸矯直、切成品、裝框，停留24小時后進時效爐處理，時效溫度178°C，保溫8h。最后檢查各項性能為:Rm=240MPa ;Rp0 2=212MPa ；A=9.8% ； P =0.02978 Ω.mm2/m(相當(dāng)于 IACS 為 58.3%)。
[0016]實施例4:首先鋁錠和中間硅錠裝爐，進行熔煉操作，待原料融化，攪拌均勻，扒渣后加入鎂錠以及其他元素組分，混合均勻，鑄錠的名義成分為(按重量百分比，在鑄造流盤中取樣分析化學(xué)成分):鎂0.50%,硅0.50%,鐵0.22%，鈦0.009%,銅< 0.05%,錳< 0.01%,鉻< 0.01%，釩< 0.01%，鋅< 0.10%，其余為鋁。經(jīng)過在線除氣和在線過濾后，進行立式連續(xù)熱頂鑄造，鑄錠直徑為265mm，然后進行鑄錠的切頭切尾處理，再在575°C均勻化加熱8h，用風(fēng)冷和水霧冷卻至150°C后移置大氣中繼續(xù)空冷至室溫。然后將鑄錠按要求的長度鋸切成擠壓錠坯，送入感應(yīng)爐快速加熱至480°C后按9m/min出口速度擠壓成型材，型材模具出口溫度波動在525-540°C，水霧冷卻至250°C，而后空氣冷卻至室溫。按1%的變形量拉伸矯直、切成品、裝框，停留2 4小時后進時效爐處理，時效溫度180°C，保溫8h。最后檢查各項性能為:Rm=242MPa ；Rp0 2=210MPa ；A=9.4% ； P =0.03104 Ω.mm2/m(相當(dāng)于 IACS 為 57.6%)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于地鐵剛性懸掛匯流排的鋁合金擠壓材，其特征在于:其配方由以下元素組分按重量百分比制備而成，鎂0.45~0.50%,硅0.50~0.55%，鐵0.10~0.25%，銅≤0.05%,錳≤0.01%，鉻≤0.01%,鈦≤0.01%,釩≤0.01%,鋅≤ 0.10%,其余單個雜質(zhì)≤0.03%，其余雜質(zhì)總和≤0.10%，余量為鋁，各組份的重量百分比總和為100%。
2.如權(quán)利要求1所述的鋁合金擠壓材，其特征在于，其制備方法為: ≤1)熔鑄及均勻化處理:鋁錠和中間硅錠裝爐、融化、攪拌、扒渣、再加入鎂錠以及其他組分混合均勻，經(jīng)過在線除氣和在線過濾后，進行立式連續(xù)熱頂鑄造，在555°C -575°C之間，均勻化加熱8小時，再在風(fēng)冷和水霧冷卻至150°C后移置大氣中繼續(xù)空冷至室溫； ≤2)擠壓及精整:鑄錠加熱溫度為480°C，按5-10m/min的擠壓速度擠壓成型材，型材模具出口溫度為510°C -540°C，霧冷至250°C再空冷至室溫，按1%的變形量拉伸矯直，24h后進行時效爐處理，時效溫度為170°C -180°C，保溫8h。
3.如權(quán)利要求1所述的鋁合金擠壓材，其特征在于，此種鋁合金擠壓材應(yīng)用于地鐵剛性懸掛匯流排。
【文檔編號】C22C21/02GK103451493SQ201310420788
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年9月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月16日
【發(fā)明者】羅銘強 申請人:廣東興發(fā)鋁業(yè)（河南）有限公司