專利名稱：高速列車用鋁合金焊絲及制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋁合金焊絲及其制造方法，更具體說是一種高速列車用鋁合金焊絲及制作方法。

背景技術(shù)：
隨著鐵路運輸車輛輕量化、高速化的發(fā)展，現(xiàn)高速列車車廂已逐漸用鋁合金型材、板材代替鋼板或不銹鋼板，對于相應(yīng)的長板特別是超長鋁合金規(guī)格的型材，需要采用先進的自動化焊接。
中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局、中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會2008年4月16日發(fā)布的“鋁及鋁合金焊絲”國家標(biāo)準(zhǔn)(GB/T10858-2008)第3頁中，公開了一些型號的焊絲的化學(xué)成分，如 SAl5356[化學(xué)成分代號AlMg5Cr(A)]型號的焊絲的化學(xué)成分(質(zhì)量分數(shù))％為Si≤0.25、F≤0.40、Cu≤0.10、Mn0.05-0.20、Mg4.5-5.5、Cr0.05-0.20、Zn≤0.10、Ti0.06-0.2、Be≤0.0003、其它元素(單個)≤0.05、其它元素(合計)≤0.15，其余量為Al； SAl5183A[化學(xué)成分代號AlMg4.5Mn 0.7(A)]型號的焊絲的化學(xué)成分(質(zhì)量分數(shù))％為Si≤0.40、F≤0.40、Cu≤0.10、Mn0.05-1.0、Mg4.3-5.2、Cr0.05-0.25、Zn≤0.25、Ti0.15、Be≤0.0005、其它元素(單個)≤0.05、其它元素(合計)≤0.15，其余量為Al； SAl5078[化學(xué)成分代號AlMg4.5Mn Zr]型號的焊絲的化學(xué)成分(質(zhì)量分數(shù))％為Si≤0.25、F≤0.40、Cu≤0.05、Mn0.07-1.1、Mg4.5-5.2、Cr0.05-0.25、Zn≤0.25、Ti0.15、0.10-≤Zr≤0.20、Be≤0.0003、其它元素(單個)≤0.05、其它元素(合計)≤0.15，其余量為Al； 現(xiàn)有高速列車用鋁合金焊絲及制作方法根據(jù)上述個組分配比，熔煉后，采用連鑄連軋成的φ9.5mm毛坯，再進行多次拉拔而成。具體步驟為 1.配料新鋁用量不低于50％，Mg以純金屬形式加入，Ti、Mn、Cr以中間合金形式加入，配入微量保護元素，防止Mg過量燒損； 2.熔煉熔煉溫度在690～760℃； 3.鑄軋其具體包括鑄造和擠壓二個過程，即鑄出鑄錠后，進行擠壓； 4.拉制采用10～13模拉絲機拉制，拉制到φ1.6mm左右或φ1.2mm左右； 5.退火溫度控制在350～450℃，保溫時間90分鐘左右； 6.刮削對焊絲表面進行刮削，消除因退火而產(chǎn)生的氧化膜 7.清洗采用超聲波清洗。
上述鋁合金焊絲制造方法中，拉制、退火可以是一次，但是一般為二次以上。
上述鋁合金焊絲比較適合高速列車車廂的焊接，但是其于內(nèi)部組織優(yōu)待于進一步的優(yōu)化，以提高其強度及塑性，避免在焊接過程中出現(xiàn)氣體缺陷及斷絲。


發(fā)明內(nèi)容
針對上述情況，本發(fā)明擬解決的問題是提供一種高速列車用鋁合金焊絲及制作方法，內(nèi)部組織優(yōu)待于進一步的優(yōu)化，以提高其強度及塑性，避免在焊接過程中出現(xiàn)氣體缺陷及斷絲。
為達到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案一種高速列車用鋁合金焊絲，它含有的組分和重量百分含量分別為Si≤0.40、Fe≤0.40、Cu≤0.10、0.05≤Mn≤1.1、4.2≤Mg≤7.5、0.05≤Cr≤0.25、Zn≤0.25、Be≤0.005、0.05≤Ti≤0.20、0.0005≤Sc≤0.005，其他單個雜質(zhì)≤0.05％，其他雜質(zhì)合計≤0.15％，其余量是Al。
所述高速列車用鋁合金焊絲，它含有的組分和重量百分含量分別為Si≤0.25、Fe≤0.40、Cu≤0.05、0.05≤Mn≤0.10、4.5≤Mg≤6.5、0.10≤Cr≤0.20、Zn≤0.05、Be≤0.0003、0.08≤Ti≤0.12、0.0005≤Sc≤0.005，其他單個雜質(zhì)≤0.05％，其他雜質(zhì)合計≤0.15％，其余量是Al。
所述高速列車用鋁合金焊絲它含有的組分和重量百分含量分別為Si≤0.15、Fe≤0.25、Cu≤0.05、0.50≤Mn≤1.0、4.8≤Mg≤5.5、0.10≤Cr≤0.20、Zn≤0.05、Be≤0.0003、0.08≤Ti≤0.11、0.10≤Zr≤0.20、0.0005≤Sc≤0.005，其他單個雜質(zhì)≤0.05％，其他雜質(zhì)合計≤0.15％，其余量是Al。
上述高速列車用鋁合金焊絲的制作方法，它包括配料、熔煉、鑄造、擠壓、拉制、退火、刮削及清洗步驟，所述熔煉步驟中采用了氬氯混合氣體處理，即在鋁合金融化狀態(tài)中通入氬氯混合氣體，所述氬氯混合氣體通入時間為10-30分鐘，所述氬氯混合氣體中氬氣和氯氣的質(zhì)量比為20-65∶1。
作為改進，上述高速列車用鋁合金焊絲的制作方法，所述鑄造與擠壓步驟之間，還采用了均勻化處理，即金屬溫度控制在450～485℃，保溫8-12小時。
由于鋁合金的綜合性能取決于主要合金元素以及各元素配比，通過提高鎂含量確保焊接最終的強度，通過調(diào)整微量元素，確定可以獲得優(yōu)質(zhì)焊接質(zhì)量的微量元素添加種類和含量，起到優(yōu)化合金的作用，其中錳含量起到細化晶粒的作用，少量的鉻也能起到細化晶粒的作用，鈦細化組織晶粒，提高鑄造性能。為此本發(fā)明的方案中提高了鎂含量。
本發(fā)明的高速列車用鋁合金焊絲的組分中添加了鈧(Sc)，它具有細化晶粒的功能，同時又能提高合金的焊接性能，也有利于其他各類雜質(zhì)的控制，多次實驗證明，本發(fā)明制造的鋁合金焊絲抗拉強度不小于410N/mm2，非比列延伸強度不小于370N/mm2，斷后伸長率不小于6％。
另外，，現(xiàn)行的焊絲生產(chǎn)都是連鑄連軋成的φ9.5mm毛坯，再進行多次拉拔而成。而本發(fā)明的高速列車用鋁合金焊絲的制作方法中，采用了二個特殊處理，一是在熔煉中采用氬氣處理，(以往大都采用氮氣處理，但其金屬組織里含氣量高，除氣效果一般)，它能保證對于未列入元素Na、Ca分別控制在0.009％以下和0.0010％以下，這些都是提高焊絲內(nèi)部質(zhì)量、確保焊絲力學(xué)性能的重要手段，是制造高檔焊絲的前提，產(chǎn)生的焊絲不易起泡、斷絲，能起到精煉、除渣和細化晶粒的最終成效，同時減少鈉和鈣的有害影響；二是所述鑄造與擠壓步驟之間，還采用了均勻化處理，即金屬溫度控制在450～485℃，保溫8-12小時，以此提高組織均勻性，從而促使焊絲本質(zhì)性能均勻，力學(xué)性能優(yōu)異，并使最終形成的焊絲質(zhì)量穩(wěn)定，克服了現(xiàn)行的連鑄連軋缺少均勻化退火的不足，為控制焊絲提供優(yōu)質(zhì)毛坯。

具體實施例方式 本發(fā)明高速列車用鋁合金焊絲，它含有的組分和重量百分含量分別為Si≤0.40、Fe≤0.40、Cu≤0.10、0.05≤Mn≤1.1、4.2≤Mg≤7.5、0.05≤Cr≤0.25、Zn≤0.25、Be≤0.0005、0.05≤Ti≤0.20、0.0005≤Sc≤0.005，其他單個雜質(zhì)≤0.05％，其他雜質(zhì)合計≤0.15％，其余量是Al。
作為改進，所述高速列車用鋁合金焊絲，它含有的組分和重量百分含量分別為Si≤0.25、Fe≤0.40、Cu≤0.05、0.05≤Mn≤0.10、4.5≤Mg≤6.5、0.10≤Cr≤0.20、Zn≤0.05、Be≤0.0003、0.08≤Ti≤0.12、0.0005≤Sc≤0.005，其他單個雜質(zhì)≤0.05％，其他雜質(zhì)合計≤0.15％，其余量是Al。
所述高速列車用鋁合金焊絲，它含有的組分和重量百分含量分別為Si≤0.15、Fe≤0.25、Cu≤0.05、0.50≤Mn≤1.0、4.8≤Mg≤5.5、0.10≤Cr≤0.20、Zn≤0.05、Be≤0.0003、0.08≤Ti≤0.11、0.10≤Zr≤0.20、0.0005≤Sc≤0.005，其他單個雜質(zhì)≤0.05％，其他雜質(zhì)合計≤0.15％，其余量是Al。
下面分6個實施例對本發(fā)明的高速列車用鋁合金焊絲進行說明
上述配個實施例的元素配比，按本發(fā)明的工藝制造的鋁合金焊絲，除實施例1外，均能達到抗拉強度不小于410N/mm2，非比列延伸強度不小于370N/mm2 本發(fā)明的高速列車用鋁合金焊絲的制作方法， 工藝路線 本發(fā)明高速列車用鋁合金焊絲制作方法包括配料-熔煉-鑄造-均勻化處理-擠壓-拉制-退火-刮削-清洗步驟 配料新鋁用量不低于50％(50％、60％、70％)，Mg以純金屬形式加入，Ti、Mn、Cr以中間合金形式加入，配入微量保護元素，防止Mg過量燒損。
熔煉熔煉溫度在690～760℃(如690℃、730℃、796℃)，熔煉過程中采用氬氯混合氣體處理，即在鋁合金融化狀態(tài)中通入氬氯混合氣體，所述氬氯混合氣體通入時間為10-30分鐘，所述氬氯混合氣體中氬氣和氯氣的質(zhì)量比為20-65∶1。
鑄造溫度控制在700～750℃(如700℃、725℃、750℃)，水壓控制在0.05～0.1Mpa(如0.051Mpa、0.071Mpa、0.101Mpa)，鑄出φ124～φ290mm的鑄錠。
均勻化處理金屬溫度控制在450～485℃，保溫8-12小時。
擠壓可采用2000噸擠壓機擠壓成型，擠壓溫度控制在320-450℃之間，擠壓速度控制在0.7～5.0米每分鐘，擠成φ10～φ14mm。。
拉制采用雙模拉制，拉制到φ6～φ8mm。
退火采用強循環(huán)井式爐退火，溫度控制在350～450℃，保溫時間90分鐘。
拉制采用8～11模大拉機拉制，拉制到φ3～φ5mm。
退火溫度控制在350-450℃，保溫時間30～90分鐘。
拉制采用10～13模拉絲機拉制，拉制到φ1.6mm左右或φ1.2mm左右。
刮削對退火后的焊絲進行表面的刮削，消除因退火而產(chǎn)生的焊絲表面的氧化膜。
清洗采用超聲波清洗。
這里需要強調(diào)的是上述步驟中的拉制、退火可以是一次，也可以是二次以上。
下表是本發(fā)明高速列車用鋁合金焊絲制作方法中，熔煉時氬氯混合氣體通入時間、氬氣和氯氣的質(zhì)量比，均勻化處理溫度、保溫時間的實施例
權(quán)利要求
1.一種高速列車用鋁合金焊絲，其特征在于它含有的組分和重量百分含量分別為Si≤0.40、Fe≤0.40、Cu≤0.10、0.05≤Mn≤1.1、4.2≤Mg≤7.5、0.05≤Cr≤0.25、Zn≤0.25、Be≤0.0005、0.05≤Ti≤0.20、0.0005≤Sc≤0.005，其他單個雜質(zhì)≤0.05％，其他雜質(zhì)合計≤0.15％，其余量是Al。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速列車用鋁合金焊絲，其特征在于它含有的組分和重量百分含量分別為Si≤0.25、Fe≤0.40、Cu≤0.05、0.05≤Mn≤0.10、4.5≤Mg≤6.5、0.10≤Cr≤0.20、Zn≤0.05、Be≤0.0003、0.08≤Ti≤0.12、0.0005≤Sc≤0.005，其他單個雜質(zhì)≤0.05％，其他雜質(zhì)合計≤0.15％，其余量是Al。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速列車用鋁合金焊絲，其特征在于它含有的組分和重量百分含量分別為Si≤0.15、Fe≤0.25、Cu≤0.05、0.50≤Mn≤1.0、4.8≤Mg≤5.5、0.10≤Cr≤0.20、Zn≤0.05、Be≤0.0003、0.08≤Ti≤0.11、0.10≤Zr≤0.20、0.0005≤Sc≤0.005，其他單個雜質(zhì)≤0.05％，其他雜質(zhì)合計≤0.15％，其余量是Al。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速列車用鋁合金焊絲的制作方法，它包括配料、熔煉、鑄造、擠壓、拉制、退火、刮削及清洗步驟，其特征在于所述熔煉步驟中采用了氬氯混合氣體處理，即在鋁合金融化狀態(tài)中通入氬氯混合氣體，所述氬氯混合氣體通入時間為10-30分鐘，所述氬氯混合氣體中氬氣和氯氣的質(zhì)量比為20-65∶1。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速列車用鋁合金焊絲的制作方法，其特征在于所述鑄造與擠壓步驟之間，還采用了均勻化處理，即金屬溫度控制在450～485℃，保溫8-12小時。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高速列車用鋁合金焊絲，它含有的組分和重量百分含量分別為Si≤0.40、Fe≤0.40、Cu≤0.10、0.05≤Mn≤1.1、4.2≤Mg≤7.5、0.05≤Cr≤0.25、Zn≤0.25、Be≤0.005、0.05≤Ti≤0.20、0.0005≤Sc≤0.005，其他單個雜質(zhì)≤0.05％，其他雜質(zhì)合計≤0.15％，其余量是Al。制作方法包括配料、熔煉、鑄造、擠壓、拉制、退火、刮削及清洗步驟，熔煉步驟中采用了氬氯混合氣體處理?？估瓘姸?、延伸強度得到了提高。采用均勻化處理，使焊絲本質(zhì)性能均勻，力學(xué)性能優(yōu)異，并使最終形成的焊絲質(zhì)量穩(wěn)定。
文檔編號C22C1/02GK101722381SQ20091015411
公開日2010年6月9日 申請日期2009年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月9日
發(fā)明者鄭志榮, 張萬金, 夏建奎, 王梅, 李春生, 潘洪波 申請人:浙江東輕高新焊絲有限公司