CN103451493A

CN103451493A - 一种用于地铁刚性悬挂汇流排的铝合金挤压材

Info

Publication number: CN103451493A
Application number: CN2013104207887A
Authority: CN
Inventors: 罗铭强
Original assignee: Guangdong Xingfa Aluminum (henan) Co Ltd
Current assignee: Guangdong Xingfa aluminum (Henan) Co., Ltd.
Priority date: 2013-09-16
Filing date: 2013-09-16
Publication date: 2013-12-18
Anticipated expiration: 2033-09-16
Also published as: CN103451493B

Abstract

本发明属于金属材料领域，尤其涉及一种城市轨道交通用铝合金刚性悬挂汇流排挤压材料的配方和加工工艺。本发明铝合金各元素的组成按重量百分比计分别为：镁0.45～0.50%，硅0.50～0.55%，铁0.10～0.25%，铜≤0.05%，锰≤0.01%，铬≤0.01%，钛≤0.01%，钒≤0.01%，锌≤0.10%，其余单个杂质≤0.03%，其余杂质总和≤0.10%，余量为铝，各组份的重量百分比总和为100%。其制备方法为：熔化、搅拌、调整组分、热顶铸造、热处理、锯切锭坯、挤压成型、冷却等加工工艺步骤。本发明所制造的铝合金强度高、韧性好、导电性好、淬火敏感性低、生产成本低可用于大规模生产等优点。

Description

一种用于地铁刚性悬挂汇流排的铝合金挤压材

技术领域

本发明属于金属材料领域，尤其涉及一种城市轨道交通用铝合金刚性悬挂汇流排挤压材的配方和加工工艺。

技术背景

目前国内城市轨道交通架空刚性悬挂***的汇流排采用π形截面的6101或6101B铝合金挤压材制作，两个垂直边末端形成钳口，钳口可进行弹性张开，使铜质接触线嵌入，并在撤除外力后自然还原，其弹性产生压力夹持接触线，可有效防止汇流排在伸缩时和接触线产生相对滑动。汇流排的主要功能是传导电流和夹持接触线。对汇流排的技术指标要求是：抗拉强度≥215MPa，屈服强度≥160MPa，伸长率≥8%，20℃时，体积电阻率＜0.0329Ω.mm²/m(相当于体积电导率IACS为52.5%)。这种刚性悬挂汇流排***具有净空利用充分、节省土建投资、除自重外不承受任何附加负荷、接触线无张力、无断线之虞、安全可靠性好、维护成本低等明显优点。目前生产此种汇流排的铝合金材料为了满足导电性能要求，普遍采用的工艺方法是降低铝合金中的镁和硅的含量，这就导致均匀化处理硅化镁分散不足，抗拉强度和屈服强度降低，实际使用时间偏长时汇流排夹持力下降，局部铜导线脱落且导电能力降低的问题。

发明内容

本发明是在6101B铝合金的基础上，根据材料的实际使用需要，设计一种更为合理的铝合金配方，用以克服现有用于地铁刚性悬挂汇流排的铝合金挤压材材料的以下缺点，即刚性强度低、导电性能随时间下降、淬火敏感性高、生产工艺繁琐等缺点。

本发明采用的技术方案是一种用于地铁刚性悬挂汇流排的铝合金挤压材，配方由以下组分按重量百分比制备而成，镁0.45～0.50%，硅0.50～0.55%，铁0.10～0.25%，铜≤0.05%，锰≤0.01%，铬≤0.01%，钛≤0.01%，钒≤0.01%，锌≤0.10%，其余单个杂质≤0.03%，其余杂质总和≤0.10%，余量为铝，各组份的重量百分比总和为100%。

一种用于地铁刚性悬挂汇流排的铝合金挤压材的制备方法为：熔铸及均匀化处理，铝锭和中间硅锭装炉、融化、搅拌、扒渣、再加入镁锭以及其他组分混合均匀，经过在线除气和在线过滤后，进行立式连续热顶铸造，在555℃-575℃之间，均匀化加热8小时，再在风冷和水雾冷却至150℃后移置大气中继续空冷至室温；挤压及精整，铸锭加热温度为480℃，按5-10m/min的挤压速度挤压成型材，型材模具出口温度为510℃-540℃，雾冷至250℃再空冷至室温，按1%的变形量拉伸矫直，24h后进行时效炉处理，时效温度为170℃-180℃，保温8h。

本发明的铝合金挤压材应用于地铁刚性悬挂汇流排。

一种用于地铁刚性悬挂汇流排的铝合金挤压材的发明制造所产生的有益效果如下所述。

1.该配方各元素比例配合使得材料具有更高的抗拉强度(R_m≥230MPa)和屈服强度(R_p0.2≥200MPa)，降低了铝合金的电阻系数，提高了铝合金的导电率，提高了合金的时效强度效果，原铝锭的使用降低了生产成本。

2、经过本发明所采用的加工工艺生产的铝合金中过饱和沉淀质点及时效析出质点的大小和均匀分布得到良好的控制，其最终铝合金组织基本为纤维状组织，结构稳定，相应韧性、可焊性及耐腐蚀性有很大提高。

3、本发明所述的铝合金材料具有较小的淬火敏感性，在大生产条件下，采用风冷可得到满意的强度性能。

附图说明

图1为刚性悬挂汇流排的截面图。

具体实施方式

下面通过具体实施例进一步说明本发明的技术方案，但是本发明的技术方案不以具体实施例为限。

实施例1：首先铝锭和中间硅锭装炉，进行熔炼操作，待原料融化，搅拌均匀，扒渣后加入镁锭以及其他元素组分，混合均匀，铸锭的名义成分为(按重量百分比，在铸造流盘中取样分析化学成分)：镁0.47%，硅0.52%，铁0.19%，钛0.008%，铜＜0.05%，锰＜0.01%，铬＜0.01%，钒＜0.01%，锌＜0.10%，其余为铝，经过在线除气和在线过滤后，进行立式连续热顶铸造，铸锭直径为265mm，然后进行铸锭的切头切尾处理，再在560℃均匀化加热8h，用风冷和水雾冷却至150℃后移置大气中继续空冷至室温。然后将铸锭按要求的长度锯切成挤压锭坯，送入感应炉快速加热至480℃后按8m/min出口速度挤压成型材，型材模具出口温度波动在515-525℃，水雾冷却至250℃，而后空气冷却至室温。按1%的变形量拉伸矫直、切成品、装框，停留24小时后进时效炉处理，时效温度173℃，保温8h。最后检查各项性能为：R_m=245MPa；R_p0.2=215MPa；A=10.5%；ρ=0.02924Ω.mm²/m(相当于IACS为59%)。

实施例2：首先铝锭和中间硅锭装炉，进行熔炼操作，待原料融化，搅拌均匀，扒渣后加入镁锭以及其他元素组分，混合均匀，铸锭的名义成分为(按重量百分比，在铸造流盘中取样分析化学成分)：镁0.46%，硅0.53%，铁0.22%，钛0.006%，铜＜0.05%，锰＜0.01%，铬＜0.01%，钒＜0.01%，锌＜0.10%，其余为铝。经过在线除气和在线过滤后，进行立式连续热顶铸造，铸锭直径为265mm，然后进行铸锭的切头切尾处理，再在565℃均匀化加热8h，用风冷和水雾冷却至150℃后移置大气中继续空冷至室温。然后将铸锭按要求的长度锯切成挤压锭坯，送入感应炉快速加热至480℃后按10m/min出口速度挤压成型材，型材模具出口温度波动在520-535℃，水雾冷却至250℃，而后空气冷却至室温。按1%的变形量拉伸矫直、切成品、装框，停留24小时后进时效炉处理，时效温度175℃，保温8h。最后检查各项性能为：R_m=250MPa；R_p0.2=220MPa；A=10%；ρ=0.02897Ω.mm²/m(相当于IACS为59.5%)。

实施例3：首先铝锭和中间硅锭装炉，进行熔炼操作，待原料融化，搅拌均匀，扒渣后加入镁锭以及其他元素组分，混合均匀，铸锭的名义成分为(按重量百分比，在铸造流盘中取样分析化学成分)：镁0.45%，硅0.55%，铁0.23%，钛0.004%，铜＜0.05%，锰＜0.01%，铬＜0.01%，钒＜0.01%，锌＜0.10%，其余为铝。经过在线除气和在线过滤后，进行立式连续热顶铸造，铸锭直径为265mm，然后进行铸锭的切头切尾处理，再在570℃均匀化加热8h，用风冷和水雾冷却至150℃后移置大气中继续空冷至室温。然后将铸锭按要求的长度锯切成挤压锭坯，送入感应炉快速加热至480℃后按6m/min出口速度挤压成型材，型材模具出口温度波动在510-525℃，水雾冷却至250℃，而后空气冷却至室温。按1%的变形量拉伸矫直、切成品、装框，停留24小时后进时效炉处理，时效温度178℃，保温8h。最后检查各项性能为：R_m=240MPa；R_p0.2=212MPa；A=9.8%；ρ=0.02978Ω.mm²/m(相当于IACS为58.3%)。

实施例4：首先铝锭和中间硅锭装炉，进行熔炼操作，待原料融化，搅拌均匀，扒渣后加入镁锭以及其他元素组分，混合均匀，铸锭的名义成分为(按重量百分比，在铸造流盘中取样分析化学成分)：镁0.50%，硅0.50%，铁0.22%，钛0.009%，铜＜0.05%，锰＜0.01%，铬＜0.01%，钒＜0.01%，锌＜0.10%，其余为铝。经过在线除气和在线过滤后，进行立式连续热顶铸造，铸锭直径为265mm，然后进行铸锭的切头切尾处理，再在575℃均匀化加热8h，用风冷和水雾冷却至150℃后移置大气中继续空冷至室温。然后将铸锭按要求的长度锯切成挤压锭坯，送入感应炉快速加热至480℃后按9m/min出口速度挤压成型材，型材模具出口温度波动在525-540℃，水雾冷却至250℃，而后空气冷却至室温。按1%的变形量拉伸矫直、切成品、装框，停留24小时后进时效炉处理，时效温度180℃，保温8h。最后检查各项性能为：R_m=242MPa；R_p0.2=210MPa；A=9.4%；ρ=0.03104Ω.mm²/m(相当于IACS为57.6%)。

Claims

1.一种用于地铁刚性悬挂汇流排的铝合金挤压材，其特征在于：其配方由以下元素组分按重量百分比制备而成，镁0.45～0.50%，硅0.50～0.55%，铁0.10～0.25%，铜≤0.05%，锰≤0.01%，铬≤0.01%，钛≤0.01%，钒≤0.01%，锌≤0.10%，其余单个杂质≤0.03%，其余杂质总和≤0.10%，余量为铝，各组份的重量百分比总和为100%。

2.如权利要求1所述的铝合金挤压材，其特征在于，其制备方法为：

（1）熔铸及均匀化处理：铝锭和中间硅锭装炉、融化、搅拌、扒渣、再加入镁锭以及其他组分混合均匀，经过在线除气和在线过滤后，进行立式连续热顶铸造，在555℃-575℃之间，均匀化加热8小时，再在风冷和水雾冷却至150℃后移置大气中继续空冷至室温；

（2）挤压及精整：铸锭加热温度为480℃，按5-10m/min的挤压速度挤压成型材，型材模具出口温度为510℃-540℃，雾冷至250℃再空冷至室温，按1%的变形量拉伸矫直，24h后进行时效炉处理，时效温度为170℃-180℃，保温8h。

3.如权利要求1所述的铝合金挤压材，其特征在于，此种铝合金挤压材应用于地铁刚性悬挂汇流排。