专利名称：铁路货车车体铆钉用铝合金棒材的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种铝合金棒材。
背景技术：
随着我国经济的快速发展，铁路运输行业的日益繁荣，给运输行业造成很大的压力，为了提高铁路货车的运输能力，一般采用铝合金材料制成车体来降低车体重量，增加载重量，因此车体用铆钉的需求量不断增加，目前的铁路货车车体用铆钉的材质为6061铝合金，其抗拉强度为260N/mm、非比例延伸强度为240N/mm2，其力学性能低，不能满足铁路提速后铁路运输安全的要求。
发明内容
本发明是为了解决目前铁路货车车体铆钉的材料力学性能低，不能满足铁路提速后铁路运输安全的要求的问题，提供铁路货车车体铆钉用铝合金棒材。 本发明的铁路货车车体铆钉用铝合金棒材按质量百分比由0. 40 % 0. 80 %的Si、0. 10% 0. 30%的Fe、0. 15% 0. 40%的Cu、0. 05% 0. 15%的Mn、0. 80% 1. 20%的Mg、0. 04% 0. 35 %的Cr、0. 10% 0. 25 %的Zn、0. 05% 0. 15 %的Ti和96. 40 % 99. 03%的Al制成。 本发明的铁路货车车体铆钉用铝合金棒材是按以下步骤制备的一、按铝合金棒材中元素质量百分比Si :0. 40% 0. 80%、Fe :0. 10% 0. 30%、Cu:0. 15% 0. 40%、Mn:0. 05% 0. 15%、 Mg :0. 80% 1. 20%、 Cr :0. 04% 0. 35%、 Zn :0. 10 % 0. 25 % 、 Ti :
0. 05% 0. 15%、A1 :96. 40% 99. 03%分别称取铝锭、电解铜、镁锭、铝硅中间合金、铝铁中间合金、铝锰中间合金、铝铬中间合金、铝锌中间合金和铝钛中间合金，然后加入到内壁涂1102粉的熔炼炉中熔炼成铝合金熔液；二、将经步骤二得到的铝合金熔液经过过滤器，铸造成铝合金圆铸锭；三、将经步骤二制得的铝合金圆铸锭放置在退火炉中进行均匀化退火处理；四、将经步骤三处理的铝合金圆铸锭利用挤压机挤压成棒材半成品；五、将经步骤四制得的棒材半成品利用冷拉机冷拉成尺寸小16mm的棒材；六、将经步骤五制得的棒材进行淬火处理；七、将经步骤六处理的棒材进行时效处理，即得到铁路货车车体铆钉用铝合金棒材。 所述步骤一中铝合金熔液的熔炼是按以下步骤进行的a、先将铝锭和铝铬中间合金加入到熔炼炉中，加热熔化后开启搅拌，再将铝硅中间合金、铝铁中间合金、铝锰中间合金、铝锌中间合金和铝钛中间合金加入到熔炼炉中，继续加热搅拌使加入的上述中间合金完全熔化；b、加入电解铜，使电解铜其完全浸没于熔液中，继续加热搅拌使电解铜熔化；c、当熔体温度达到74(TC后，加入镁锭使其熔化并搅拌均匀；d、按每吨合金熔液加入0. 9kg
1. lkg铝钛硼晶体细化剂，在温度为730°C 75(TC条件下，熔炼10min 20min ;e、用体积比为Ar : Cl2 = 11 12 : 1的Ar-Cl2混合气体精炼20min 30min后，静置20min 30min得到铝合金熔液。
所述步骤二中铝合金圆铸锭的铸造是在720°C 75(TC温度下进行的，铸锭尺寸 为小162mm X 500mm 600mm。 所述步骤三中铝合金圆铸锭均匀化退火的方法是将铝合金圆铸锭加热到 525°C 54(TC、保^t 15h 17h。 所述步骤四中铝合金圆铸锭挤压的方法是将铝合金圆铸锭放置在小200mm的挤 压机挤压筒内，加热至温度为490°C 53(TC时将铝合金圆铸锭挤压成小18mm棒材半成品。
所述步骤六中淬火的条件是温度为523°C 532t:、保温时间为70min 80min、 冷却水的温度为40°C 60°C 。所述步骤七中时效的条件是温度为166°C 176t:、保温时间为8h 9h。
所述步骤一中熔炼炉的内壁是按每平方米涂0. OlKg的Ti02粉。
所述步骤一中铝锭的质量纯度^ 99. 5%、电解铜的质量纯度> 99. 5%、镁锭的质 量纯度^ 99. 5X、铝硅中间合金的型号是A1-22X Si、铝铁中间合金的型号是Al_10% Fe、 铝锰中间合金型号是A1-25X Mn、铝铬中间合金型号是Al-4X Cr、铝锌中间合金型号是 Al-4% Zn和铝钛中间合金型号是A1-4X Ti。 本发明制备铁路货车车体铆钉用铝合金棒材中单一杂质元素的允许范围为 《0. 05%，全部杂质元素的允许范围为《0. 15%，且该范围内的杂质对产品的性能和用途 没有影响。 本发明的方法制造的铁路货车车体铆钉用铝合金棒材与现有的制备铁路货车车 体铆钉用的材料相比，通过降低Fe含量，控制Cu、Si、Mg和Cr的含量形成一种新型铝合金， 其力学性能高，抗拉强度^ 290N/m^，非比例延伸强度^ 265N/mm2，以性能指标分别比目前 应用的材料提高11. 5%、10.4%。
具体实施例方式
具体实施方式
一 本实施方式的铁路货车车体铆钉用铝合金棒材按质量百分比由 0. 40% 0. 80%的Si、0. 10% 0. 30%的Fe、0. 15% 0. 40%的Cu、0. 05% 0. 15%的 Mn、0. 80% 1. 20%的Mg、0. 04% 0. 35%的Cr、0. 10% 0. 25%的Zn、0. 05% 0. 15% 的Ti和96. 40 % 99. 03%的Al制成。 本实施方式的铁路货车车体铆钉用铝合金棒材是按以下步骤制备的一、按铝 合金棒材中元素质量百分比Si :0. 40% 0. 80%、 Fe :0. 10 % 0. 30%、 Cu :0. 15 % 0. 40%、 Mn :0. 05% 0. 15%、 Mg :0. 80% 1. 20%、 Cr :0. 04% 0. 35%、 Zn :0. 10 % 0. 25%、 Ti :0. 05% 0. 15%、 Al :96. 40% 99. 03%分别称取铝锭、电解铜、镁锭、铝硅中 间合金、铝铁中间合金、铝锰中间合金、铝铬中间合金、铝锌中间合金和铝钛中间合金，然后 加入到内壁涂Ti02粉的熔炼炉中熔炼成铝合金熔液；二、将经步骤二得到的铝合金熔液经 过过滤器，铸造成铝合金圆铸锭；三、将经步骤二制得的铝合金圆铸锭放置在退火炉中进行 均匀化退火处理；四、将经步骤三处理的铝合金圆铸锭利用挤压机挤压成棒材半成品；五、 将经步骤四制得的棒材半成品利用冷拉机冷拉成尺寸小16mm的棒材；六、将经步骤五制得 的棒材进行淬火处理；七、将经步骤六处理的棒材进行时效处理，即得到铁路货车车体铆钉 用铝合金棒材。 所述步骤一中铝合金熔液的熔炼是按以下步骤进行的a、先将铝锭和铝铬中间合
4金加入到熔炼炉中，加热熔化后开启搅拌，再将铝硅中间合金、铝铁中间合金、铝锰中间合 金、铝锌中间合金和铝钛中间合金加入到熔炼炉中，继续加热搅拌使加入的上述中间合金 完全熔化；b、加入电解铜，使电解铜其完全浸没于熔液中，继续加热搅拌使电解铜熔化；c、 当熔体温度达到74(TC后，加入镁锭使其熔化并搅拌均匀；d、按每吨合金熔液加入0. 9kg 1. lkg铝钛硼晶体细化剂，在温度为730°C 75(TC条件下，熔炼10min 20min ;e、用体积 比为Ar : Cl2 = 11 12 : 1的Ar-Cl2混合气体精炼20min 30min后，静置20min 30min得到铝合金熔液。 所述步骤二中铝合金圆铸锭的铸造是在720°C 75(TC温度下进行的，铸锭尺寸 为小162mmX500mm 600mm。 所述步骤三中铝合金圆铸锭均匀化退火的方法是将铝合金圆铸锭加热到 525°C 54(TC、保^t 15h 17h。 所述步骤四中铝合金圆铸锭挤压的方法是将铝合金圆铸锭放置在小200mm的挤 压机挤压筒内，加热至温度为490°C 53(TC时将铝合金圆铸锭挤压成小18mm棒材半成品。
所述步骤六中淬火的条件是温度为523°C 532t:、保温时间为70min 80min、 冷却水的温度为40°C 60°C 。 所述步骤七中时效的条件是温度为166°C 176t:、保温时间为8h 9h。
所述步骤一中熔炼炉的内壁是按每平方米涂0. OlKg的Ti02粉。
所述的步骤一中的铝锭的质量纯度^ 99. 5%、电解铜的质量纯度> 99. 5%、镁锭 的质量纯度> 99. 5% 、铝硅中间合金的型号是A1-22% Si、铝铁中间合金的型号是A1-10% Fe、铝锰中间合金型号是Al-25X Mn、铝铬中间合金型号是Al-4X Cr、铝锌中间合金型号是 Al-4% Zn和铝钛中间合金型号是A1-4X Ti。 本实施方式中所用的熔炼炉、退火炉、挤压机和冷拉机均为市售设备。
本实施方式的铁路货车车体铆钉用铝合金通过降低Fe含量，控制Cu、Si、Mg和Cr 的含量形成一种新型铝合金，其力学性能抗拉强度^ 290N/mm、非比例延伸强度^ 265N/ mm2，以上性能指标分别比目前应用的材料提高11. 5%和10. 4%。
具体实施方式
二 本实施方式与具体实施方式
不同的是铁路货车车体铆钉用铝 合金按质量百分比由O. 50% 0. 70X的Si、0. 12% 0. 28X的Fe、0. 20% 0. 35X的Cu、 0. 08% 0. 12 %的Mn、0. 85% 1. 10 %的Mg、0. 08% 0. 32 %的Cr、0. 12% 0. 28 %的 Zn、0. 08% 0. 12%的Ti和96. 73% 97. 97%的Al制成。其它与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
三本实施方式与具体实施方式
一或二不同的是铁路货车车体铆 钉用铝合金按质量百分比由O. 60X的Si、0. 20X的Fe、0. 28X的Cu、0.腦的Mn、0. 95%的 Mg、0. 20%的Cr、0. 20%的Zn、0. 10%的Ti和97. 37%的Al制成。其它与具体实施方式
一 或二相同。 本实施方式的铁路货车车体铆钉用铝合金的力学性能抗拉强度为310N/mm2，非 比例延伸强度为270N/mm2，以上两项性能指标分别比目前应用的材料提高19%和12%。
具体实施方式
四本实施方式的铁路货车车体铆钉用铝合金棒材按质量百分比 由0. 65%的Si、0. 26%的Fe、0. 25%的Cu、0. 09%的Mn、1. 00X的Mg、0. 28%的Cr、0. 15% 的Zn、0. 09%的Ti和97. 23%的Al制成；本实施方式的铁路货车车体铆钉用铝合金棒材 是按以下步骤制备的一、按铝合金棒材中元素质量百分比Si :0. 65%、 Fe :0. 26%、 Cu :0. 25%、Mn :0. 09%、Mg :1. 00%、Cr :0. 28%、Zn :0. 15%、Ti :0. 09%、A1 :97. 23%分别称取 质量纯度^ 99. 5%铝锭、质量纯度> 99. 5%电解铜、质量纯度> 99. 5%镁锭、铝硅中间合 金Al-22% Si、铝铁中间合金Al-10% Fe、铝锰中间合金Al-25% Mn、铝铬中间合金Al_4% Cr、铝锌中间合金Al-4X Zn和铝钛中间合金A1-4X Ti，然后加入到内壁涂Ti02粉的熔炼 炉中熔炼成铝合金熔液；二、将经步骤二得到的铝合金熔液经过过滤器，铸造成铝合金圆铸 锭；三、将经步骤二制得的铝合金圆铸锭放置在退火炉中进行均匀化退火处理；四、将经步 骤三处理的铝合金圆铸锭利用挤压机挤压成棒材半成品；五、将经步骤四制得的棒材半成 品利用冷拉机冷拉成尺寸小16mm的棒材；六、将经步骤五制得的棒材进行淬火处理；七、将 经步骤六处理的棒材进行时效处理，即得到铁路货车车体铆钉用铝合金棒材。
所述步骤一中铝合金熔液的熔炼是按以下步骤进行的a、先将铝锭和铝铬中间合 金加入到熔炼炉中，加热熔化后开启搅拌，再将铝硅中间合金、铝铁中间合金、铝锰中间合 金、铝锌中间合金和铝钛中间合金加入到熔炼炉中，继续加热搅拌使加入的上述中间合金 完全熔化；b、加入电解铜，使电解铜其完全浸没于熔液中，继续加热搅拌使电解铜熔化；c、 当熔体温度达到74(TC后，加入镁锭使其熔化并搅拌均匀；d、按每吨合金熔液加入1. 0kg铝 钛硼晶体细化齐U，在温度为74(TC条件下，熔炼20min;e、用体积比为Ar : Cl2 = 11 : l的 Ar-Cl2混合气体精炼30min后，静置20min得到铝合金熔液。 所述步骤二中铝合金圆铸锭的铸造是在73(TC温度下进行的，铸锭尺寸为 小162mmX600mm。 所述步骤三中铝合金圆铸锭均匀化退火的方法是将铝合金圆铸锭加热到 530。C、保温16h。 所述步骤四中铝合金圆铸锭挤压的方法是将铝合金圆铸锭放置在小200mm的挤 压机挤压筒内，加热至温度为53(TC时将铝合金圆铸锭挤压成小18mm棒材半成品。
所述步骤六中淬火的条件是温度为53(TC、保温时间为70min、冷却水的温度为 40°C 所述步骤七中时效的条件是温度为166t:、保温时间为8h。 本实施方式的铁路货车车体铆钉用铝合金的力学性能抗拉强度为313N/mm2，非 比例延伸强度为274N/mm2。
权利要求
铁路货车车体铆钉用铝合金棒材，其特征在于铁路货车车体铆钉用铝合金棒材按质量百分比由0.40％～0.80％的Si、0.10％～0.30％的Fe、0.15％～0.40％的Cu、0.05％～0.15％的Mn、0.80％～1.20％的Mg、0.04％～0.35％的Cr、0.10％～0.25％的Zn、0.05％～0.15％的Ti和96.40％～99.03％的Al制成。
2. 根据权利要求l所述的铁路货车车体铆钉用铝合金棒材，其特征在于铁路货车车体铆钉用铝合金棒材按质量百分比由0. 50 % 0. 70 %的Si、0. 12 % 0. 28 %的Fe、0. 20% 0. 35 %的Cu、0. 08% 0. 12 %的Mn、0. 85% 1. 10 %的Mg、0. 08% 0. 32 %的Cr、0. 12% 0. 28%的Zn、0. 08% 0. 12%的Ti和96. 73% 97. 97%的Al制成。
3. 根据权利要求1或2所述的铁路货车车体铆钉用铝合金棒材，其特征在于铁路货车车体铆钉用铝合金棒材按质量百分比由0. 60%的Si、0. 20%的Fe、0. 28%的Cu、0. 10%的Mn、0. 95 %的Mg、0. 20 %的Cr、0. 20 %的Zn、0. 10 %的Ti和97. 37 %的Al制成。
4. 根据权利要求1或2所述的铁路货车车体铆钉用铝合金棒材，其特征在于铁路货车车体铆钉用铝合金棒材按质量百分比由0. 65%的Si、0. 26 %的Fe、0. 25 %的Cu、0. 09%的Mn、l. 00%的Mg、0. 28%的Cr、0. 1 5%的Zn、0. 09%的Ti和97. 23%的Al制成。
全文摘要
铁路货车车体铆钉用铝合金棒材，它涉及一种铝合金棒材。本发明解决了现有铁路货车车体铆钉用铝合金力学性能低，不能满足铁路提速后铁路运输安全的要求的问题。本发明的铁路货车车体铆钉用铝合金棒材由Si、Fe、Cu、Mn、Mg、Cr、Zn、Ti及Al制成。本发明的铁路货车车体铆钉用铝合金棒材适于制造高安全性的铁路货车车体铆钉。
文档编号C22C21/08GK101717882SQ20091031241
公开日2010年6月2日 申请日期2009年12月28日 优先权日2009年12月28日
发明者冯正海, 刚建伟, 吕新宇, 孙盛超, 宋微, 杨志强, 石永生 申请人:东北轻合金有限责任公司