專利名稱：鐵路貨車車體鉚釘用鋁合金棒材的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋁合金棒材的制造方法。
背景技術(shù)：
隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，鐵路運(yùn)輸行業(yè)的日益繁榮，給運(yùn)輸行業(yè)造成很大的壓 力，為了提高鐵路貨車的運(yùn)輸能力，一般采用鋁合金材料制成車體來降低車體重量，增加載 重量，因此車體用鉚釘?shù)男枨罅坎粩嘣黾?，利用現(xiàn)有方法制備的鐵路貨車車體鉚釘用的鋁 合金棒材在鉚鐓成鉚釘后易開裂，開裂的百分率高于50%，不能滿足鐵路提速后鐵路運(yùn)輸 安全的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決用現(xiàn)有方法制備的鐵路貨車車體鉚釘用的鋁合金棒材在鉚鐓 成鉚釘時易開裂，不能滿足鐵路提速后鐵路運(yùn)輸安全的要求的問題，提供鐵路貨車車體鉚 釘用鋁合金棒材的制造方法。 本發(fā)明的鐵路貨車車體鉚釘用鋁合金棒材的制造方法按以下步驟實現(xiàn)一、按 鋁合金棒材中元素質(zhì)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%分別稱取鋁錠、電解銅、鎂錠、鋁硅中 間合金、鋁鐵中間合金、鋁錳中間合金、鋁鉻中間合金、鋁鋅中間合金和鋁鈦中間合金，然后 加入到內(nèi)壁涂Ti02粉的熔煉爐中熔煉成鋁合金熔液；二、將經(jīng)步驟二得到的鋁合金熔液經(jīng) 過過濾器，鑄造成鋁合金圓鑄錠；三、將經(jīng)步驟二制得的鋁合金圓鑄錠放置在退火爐中，加 熱到525°C 54(TC并保溫15h 17h進(jìn)行均勻化退火；四、將經(jīng)步驟三處理的鋁合金圓鑄 錠利用擠壓機(jī)擠壓成棒材半成品；五、將經(jīng)步驟四制得的棒材半成品利用冷拉機(jī)冷拉成尺 寸小16mm的棒材；六、將經(jīng)步驟五制得的棒材進(jìn)行淬火處理；七、將經(jīng)步驟六處理的棒材進(jìn) 行時效處理，即得到鐵路貨車車體鉚釘用鋁合金棒材。 所述步驟一中鋁合金熔液的熔煉是按以下步驟進(jìn)行的a、先將鋁錠和鋁鉻中間合 金加入到熔煉爐中，加熱熔化后開啟攪拌，再將鋁硅中間合金、鋁鐵中間合金、鋁錳中間合 金、鋁鋅中間合金和鋁鈦中間合金加入到熔煉爐中，繼續(xù)加熱攪拌使加入的上述中間合金 完全熔化；b、加入電解銅，使電解銅其完全浸沒于熔液中，繼續(xù)加熱攪拌使電解銅熔化；c、 當(dāng)熔體溫度達(dá)到74(TC后，加入鎂錠使其熔化并攪拌均勻；d、按每噸合金熔液加入0. 9kg
1. lkg鋁鈦硼晶體細(xì)化劑，在溫度為730°C 75(TC條件下，熔煉10min 20min ;e、用體積 比為Ar : Cl2 = 11 12 : 1的Ar-Cl2混合氣體精煉20min 30min后，靜置20min 30min得到鋁合金熔液。 所述步驟二中鋁合金圓鑄錠的鑄造是在720°C 75(TC溫度下進(jìn)行的，鑄錠尺寸 為小162mmX500mm 600mm。 所述步驟四中鋁合金圓鑄錠擠壓的方法是將鋁合金圓鑄錠放置在小200mm的擠
4壓機(jī)擠壓筒內(nèi)，加熱至溫度為490°C 53(TC時將鋁合金圓鑄錠擠壓成小18mm棒材半成品。
所述步驟六中淬火的條件是溫度為523°C 532t:、保溫時間為70min 80min、冷卻水的溫度為40°C 60°C 。 所述步驟七中時效的條件是溫度為166°C 176t:、保溫時間為8h 9h。
所述步驟一中熔煉爐的內(nèi)壁是按每平方米涂0. Olkg的Ti02粉。
所述步驟一中鋁錠的質(zhì)量純度^ 99. 5%、電解銅的質(zhì)量純度^ 99. 5%、鎂錠的質(zhì)量純度^ 99. 5X、鋁硅中間合金的型號是A1-22X Si、鋁鐵中間合金的型號是Al_10% Fe、鋁錳中間合金型號是A1-25X Mn、鋁鉻中間合金型號是Al-4X Cr、鋁鋅中間合金型號是Al-4% Zn和鋁鈦中間合金型號是A1-4X Ti。 本發(fā)明制備鐵路貨車車體鉚釘用鋁合金棒材中單一雜質(zhì)元素的允許范圍為《0. 05%，全部雜質(zhì)元素的允許范圍為《0. 15%，且該范圍內(nèi)的雜質(zhì)對產(chǎn)品的性能和用途沒有影響。 本發(fā)明的方法制造的鐵路貨車車體鉚釘用鋁合金棒材，其通過控制鋁合金中各元素的含量及均勻化退火，消除了晶內(nèi)偏析和鑄造應(yīng)力，使棒材具有較好的加工性能，在鉚鐓成鉚釘后不易開裂，開裂的百分率《5%，成型性好。
具體實施例方式
具體實施方式
一 鐵路貨車車體鉚釘用鋁合金棒材的制造方法按以下步驟實現(xiàn)一、按鋁合金棒材中元素質(zhì)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%分別稱取鋁錠、電解銅、鎂錠、鋁硅中間合金、鋁鐵中間合金、鋁錳中間合金、鋁鉻中間合金、鋁鋅中間合金和鋁鈦中間合金，然后加入到內(nèi)壁涂Ti02粉的熔煉爐中熔煉成鋁合金熔液；二、將經(jīng)步驟二得到的鋁合金熔液經(jīng)過過濾器，鑄造成鋁合金圓鑄錠；三、將經(jīng)步驟二制得的鋁合金圓鑄錠放置在退火爐中，加熱到525t: 54(rC并保溫15h 17h進(jìn)行均勻化退火；四、將經(jīng)步驟三處理的鋁合金圓鑄錠利用擠壓機(jī)擠壓成棒材半成品；五、將經(jīng)步驟四制得的棒材半成品利用冷拉機(jī)冷拉成尺寸小16mm的棒材；六、將經(jīng)步驟五制得的棒材進(jìn)行淬火處理；七、將經(jīng)步驟六處理的棒材進(jìn)行時效處理，即得到鐵路貨車車體鉚釘用鋁合金棒材。 本實施方式所述的熔煉爐、退火爐、擠壓機(jī)、冷拉機(jī)和退火爐均為市售設(shè)備。
本發(fā)明的方法制造的鐵路貨車車體鉚釘用鋁合金棒材鉚鐓成鉚釘后不易開裂，開裂的百分率《5%，成型性好。
具體實施方式
二 本實施方式與具體實施方式
一不同的是步驟一中鋁合金熔液的熔煉是按以下步驟進(jìn)行的a、先將鋁錠和鋁鉻中間合金加入到熔煉爐中，加熱熔化后開啟攪拌，再將鋁硅中間合金、鋁鐵中間合金、鋁錳中間合金、鋁鋅中間合金和鋁鈦中間合金加入到熔煉爐中，繼續(xù)加熱攪拌使加入的上述中間合金完全熔化；b、加入電解銅，使電解銅其完全浸沒于熔液中，繼續(xù)加熱攪拌使電解銅熔化；c、當(dāng)熔體溫度達(dá)到74(TC后，加入鎂錠使其熔化并攪拌均勻；d、按每噸合金熔液加入0. 9kg 1. lkg鋁鈦硼晶體細(xì)化劑，在溫度為730°C 750。C條件下，熔煉10min 20min ;e、用體積比為Ar : Cl2 = 11 12 : 1的Ar-Cl2混合氣體精煉20min 30min后，靜置20min 30min得到鋁合金熔液。其它與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三本實施方式與具體實施方式
一或二不同的是步驟一中鋁合金熔液的熔煉步驟d中熔煉溫度為735°C 745t:，熔煉12min 18min ;步驟e中精煉時間為22min 28min，靜置時間為22min 28min。其它與具體實施方式
一或二相同。
具體實施方式
四本實施方式與具體實施方式
一至三不同的是步驟一中鋁合金熔液的熔煉步驟d中熔煉溫度為74(TC，熔煉15min ;步驟e中精煉時間為25min，靜置時間為25min。其它與具體實施方式
一至三相同。
具體實施方式
五本實施方式與具體實施方式
一至四不同的是步驟二中鋁合金錠的鑄造溫度為72(TC 75(TC，鑄錠尺寸為小162mmX 500mm 600mm。其它與具體實施方式
一至四相同。 具體實施方式
六本實施方式與具體實施方式
一至五不同的是步驟二中鋁合金錠的鑄造溫度為74(TC，鑄錠尺寸為小162mmX550mm。其它與具體實施方式
一至五相同。
具體實施方式
七本實施方式與具體實施方式
一至六不同的是步驟三中鋁合金圓鑄錠均勻化退火的方法是將鋁合金圓鑄錠加熱到530°C 535t:、保溫15. 5h 16. 5h。
其它與具體實施方式
一至六相同。 具體實施方式
八本實施方式與具體實施方式
一至七不同的是步驟三中鋁合金
圓鑄錠均勻化退火的方法是將鋁合金圓鑄錠加熱到53(TC、保溫16h。其它與具體實施方
式一至七相同。
具體實施方式
九本實施方式與具體實施方式
一至八不同的是步驟四中鋁合金圓鑄錠擠壓的方法是將鋁合金圓鑄錠放置在小200mm的擠壓機(jī)擠壓筒內(nèi)，加熱至溫度為49(TC 53(TC時將鋁合金圓鑄錠擠壓成小18mm棒材半成品。其它與具體實施方式
一至八相同。
具體實施方式
十本實施方式與具體實施方式
一至九不同的是步驟四中鋁合金圓鑄錠擠壓時的溫度為51(TC。其它與具體實施方式
一至九相同。
具體實施方式
i^一 本實施方式與具體實施方式
一至十不同的是步驟六中淬火的條件是溫度為523°C 532t:、保溫時間為70min 80min、冷卻水的溫度為40°C 60°C。其它與具體實施方式
一至十相同。
具體實施方式
十二 本實施方式與具體實施方式
一至i^一不同的是步驟六中淬火的條件是溫度為528t:、保溫時間為75min、冷卻水的溫度為50°C 。其它與具體實施方式
一至十一相同。
具體實施方式
十三本實施方式與具體實施方式
一至十二不同的是步驟七中時效的條件是溫度為166°C 176t:、保溫時間為7h 9h。其它與具體實施方式
一至十二相同。
具體實施方式
十四本實施方式與具體實施方式
一至十三不同的是步驟七中時效的條件是溫度為17rC、保溫時間為8h。其它與具體實施方式
一至十三相同。
具體實施方式
十五本實施方式與具體實施方式
一至十四不同的是步驟一中按鋁合金棒材中元素質(zhì)量百分比Si :0. 50% 0. 70%、 Fe :0. 12% 0. 28%、 Cu :0. 20% 0. 35%、 Mn :0. 08% 0. 12%、 Mg :0. 85% 1. 10%、 Cr :0. 08% 0. 32%、 Zn :0. 12 % 0. 28%、 Ti :0. 08% 0. 12%、 Al :96. 73% 97. 97%分別稱取鋁錠、電解銅、鎂錠、鋁硅中
6間合金、鋁鐵中間合金、鋁錳中間合金、鋁鉻中間合金、鋁鋅中間合金和鋁鈦中間合金。其它與具體實施方式
一至十四相同。
具體實施方式
十六本實施方式與具體實施方式
一至十五不同的是步驟一中按鋁合金棒材中元素質(zhì)量百分比Si :0. 60%、 Fe :0. 20%、 Cu :0. 28%、 Mn :0. 10%、 Mg :0. 10%、Cr :0. 25%、Zn :0. 20%、Ti :0. 10%、A1 :98. 17%分別稱取鋁錠、電解銅、鎂錠、鋁硅中間合金、鋁鐵中間合金、鋁錳中間合金、鋁鉻中間合金、鋁鋅中間合金和鋁鈦中間合金。其它與具體實施方式
一至十五相同。
具體實施方式
十七本實施方式與具體實施方式
一至十六不同的是步驟一中的所述的鋁錠的質(zhì)量純度是^ 99. 5%、電解銅的質(zhì)量純度是^ 99. 5%、鎂錠的質(zhì)量純度是> 99. 5X、鋁硅中間合金的型號是A1-22X Si、鋁鐵中間合金的型號是Al-10% Fe、鋁錳中間合金型號是A1-25X Mn、鋁鉻中間合金型號是Al-4X Cr、鋁鋅中間合金型號是Al_4% Zn和鋁鈦中間合金型號是A1-4X Ti。其它與具體實施方式
一至十六相同。
具體實施方式
十八本實施方式與具體實施方式
一至十七不同的是鐵路貨車車體鉚釘用鋁合金棒材的制造方法中步驟一中按鋁合金棒材中元素質(zhì)量百分比Si :0. 75%、Fe :0. 25%、 Cu :0. 20%、 Mn :0. 13%、 Mg :0. 11%、 Cr :0. 30%、 Zn :0. 20%、 Ti :0. 10%、 Al :97. 96%分別稱取質(zhì)量純度為99. 8%的鋁錠、質(zhì)量純度為99. 8 %的電解銅、質(zhì)量純度為99. 8%的鎂錠31-22% Si鋁硅中間合金、A1-10X Fe鋁鐵中間合金、A1-20X Mn鋁錳中間合金、A1-10X Cr鋁鉻中間合金、A1-21X Zn鋁鋅中間合金和A1-4X Ti鋁鈦中間合金；步驟一中鋁合金熔液的熔煉步驟d中按每噸合金熔液加入1. Okg鋁鈦硼晶體細(xì)化劑、熔煉溫度為745°C 、熔煉20min，步驟e中精煉時間為30min、靜置時間為25min ;步驟二中鋁合金圓鑄錠的鑄造溫度為740°C ;步驟三中均勻化退火的方法是將鋁合金圓鑄錠加熱到540°C、
保溫15h ;步驟四中的擠壓時鋁合金鑄錠的溫度是49(TC ;步驟六中淬火的條件是溫度為
525t:、保溫時間為75min、冷卻水的溫度為50°C;步驟七中時效的條件是溫度為165。C、保溫時間為8h。其它與具體實施方式
一至十七相同。 本實施方式中所用的熔煉爐、退火爐、擠壓機(jī)和冷拉機(jī)均為市售設(shè)備。 本實施方式制造的鐵路貨車車體鉚釘用鋁合金棒材在鉚鐓成鉚釘時不易開裂，開
裂的百分率為4. 7%，成型性好。
權(quán)利要求
鐵路貨車車體鉚釘用鋁合金棒材的制造方法，其特征在于鐵路貨車車體鉚釘用鋁合金棒材的制造方法按以下步驟實現(xiàn)一、按鋁合金棒材中元素質(zhì)量百分比Si0.40％～0.80％、Fe0.10％～0.30％、Cu0.15％～0.40％、Mn0.05％～0.15％、Mg0.80％～1.20％、Cr0.04％～0.35％、Zn0.10％～0.25％、Ti0.05％～0.15％、Al96.40％～99.03％分別稱取鋁錠、電解銅、鎂錠、鋁硅中間合金、鋁鐵中間合金、鋁錳中間合金、鋁鉻中間合金、鋁鋅中間合金和鋁鈦中間合金，然后加入到內(nèi)壁涂TiO2粉的熔煉爐中熔煉成鋁合金熔液；二、將經(jīng)步驟一得到的鋁合金熔液經(jīng)過過濾器，鑄造成鋁合金圓鑄錠；三、將經(jīng)步驟二制得的鋁合金圓鑄錠放置在退火爐中，加熱到525℃～540℃并保溫15h～17h進(jìn)行均勻化退火；四、將經(jīng)步驟三處理的鋁合金圓鑄錠利用擠壓機(jī)擠壓成的棒材半成品；五、將經(jīng)步驟四制得的棒材半成品利用冷拉機(jī)冷拉成尺寸φ16mm的棒材；六、將經(jīng)步驟五制得的棒材進(jìn)行淬火處理；七、將經(jīng)步驟六處理的棒材進(jìn)行時效處理，即得到鐵路貨車車體鉚釘用鋁合金棒材。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵路貨車車體鉚釘用鋁合金棒材的制造方法，其特征在于 步驟一中鋁合金熔液的熔煉是按以下步驟進(jìn)行的a、先將鋁錠和鋁鉻中間合金加入到熔煉 爐中，加熱熔化后開啟攪拌，再將鋁硅中間合金、鋁鐵中間合金、鋁錳中間合金、鋁鋅中間合 金和鋁鈦中間合金加入到熔煉爐中，繼續(xù)加熱攪拌使加入的上述中間合金完全熔化；b、加 入電解銅，使電解銅其完全浸沒于熔液中，繼續(xù)加熱攪拌使電解銅熔化；c、當(dāng)熔體溫度達(dá)到 74(TC后，加入鎂錠使其熔化并攪拌均勻；d、按每噸合金熔液加入0. 9kg 1. lkg鋁鈦硼晶 體細(xì)化劑，在溫度為73(TC 75(TC條件下，熔煉10min 20min ;e、用體積比為Ar : C12 = 11 12 : 1的Ar-C12混合氣體精煉20min 30min后，靜置20min 30min得到鋁合金 熔液。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鐵路貨車車體鉚釘用鋁合金棒材的制造方法，其特征在 于步驟二中鋁合金錠的鑄造溫度為72(TC 75(TC，鑄錠尺寸為小162mmX500mm 600mm。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的鐵路貨車車體鉚釘用鋁合金棒材的制造方法，其特征在于 步驟三中鋁合金圓鑄錠均勻化退火的方法是將鋁合金圓鑄錠加熱到530°C 535t:、保溫 15. 5h 16. 5h。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1、2或4所述的鐵路貨車車體鉚釘用鋁合金棒材的制造方法，其特征 在于步驟四中鋁合金圓鑄錠擠壓的方法是將鋁合金圓鑄錠放置在小200mm的擠壓機(jī)擠壓 筒內(nèi)，加熱至溫度為490°C 53(TC時將鋁合金圓鑄錠擠壓小18mm成棒材半成品。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的鐵路貨車車體鉚釘用鋁合金棒材的制造方法，其特征在于步 驟六中淬火處理的條件是溫度為523°C 532t:、保溫時間為70min 80min、冷卻水的溫 度為40°C 60°C。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1、2、4或6所述的鐵路貨車車體鉚釘用鋁合金棒材的制造方法，其特 征在于步驟七中時效處理的條件是溫度為166°C 176t:、保溫時間為8h 9h。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的鐵路貨車車體鉚釘用鋁合金棒材的制造方法，其特征在于 步驟一中按鋁合金棒材中元素質(zhì)量百分比Si :0. 50% 0. 70%、Fe :0. 12% 0. 28% 、 Cu : 0. 20% 0. 35%、 Mn :0. 08% 0. 12%、 Mg :0. 85% 1. 10%、 Cr :0. 08 % 0. 32 % 、 Zn : 0. 12% 0. 28%、 Ti :0. 08% 0. 12%、 Al :96. 73% 97. 97%分別稱取鋁錠、電解銅、鎂 錠、鋁硅中間合金、鋁鐵中間合金、鋁錳中間合金、鋁鉻中間合金、鋁鋅中間合金和鋁鈦中間A會
9.根據(jù)權(quán)利要求1、2、4、6或8所述的鐵路貨車車體鉚釘用鋁合金棒材的制造方法， 其特征在于步驟一中鋁錠的質(zhì)量純度是》99. 5%、電解銅的質(zhì)量純度是> 99. 5%、鎂錠的 質(zhì)量純度是^ 99. 5X、鋁硅中間合金的型號是A1-22X S、鋁鐵中間合金的型號是Al-10% Fe、鋁錳中間合金型號是Al-25X Mn、鋁鉻中間合金型號是Al-4X Cr、鋁鋅中間合金型號是 Al-4% Zn和鋁鈦中間合金型號是A1-4X Ti。
全文摘要
鐵路貨車車體鉚釘用鋁合金棒材的制造方法，它涉及一種鋁合金棒材的制造方法。本發(fā)明解決了現(xiàn)有方法制造的棒材制備成鉚釘后，鉚釘在鉚鐓時易開裂，不能滿足鐵路提速后鐵路運(yùn)輸安全的要求的問題。本發(fā)明的方法先按合金中各元素的質(zhì)量百分比稱取Si、Fe、Cu、Mn、Mg、Cr、Zn、Ti及Al，然后將合金原料熔煉鑄造成鋁合金圓鑄錠，鋁合金圓鑄錠再經(jīng)均勻化退火、擠壓、冷拉、淬火、時效處理后得鐵路貨車車體鉚釘用鋁合金棒材。本發(fā)明的鐵路貨車車體鉚釘用鋁合金棒材適于制造鐵路貨車車體鉚釘。
文檔編號C22C21/08GK101717870SQ20091031241
公開日2010年6月2日 申請日期2009年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月28日
發(fā)明者馮正海, 剛建偉, 呂新宇, 孫盛超, 宋微, 楊偉剛, 楊志強(qiáng), 石永生 申請人:東北輕合金有限責(zé)任公司