專利名稱：軌道客車鎂合金通風(fēng)窗及其制造工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及軌道客車的通風(fēng)窗，尤其涉及一種鎂合金的軌道客車通風(fēng)窗及其制造工藝。

背景技術(shù)：
鋁合金列車制造技術(shù)的成功應(yīng)用對(duì)快速和高速軌道旅客運(yùn)輸產(chǎn)生了巨大的影響，使用新材料所產(chǎn)生的輕量化效應(yīng)成為現(xiàn)代軌道交通高速化的最大亮點(diǎn)，成為軌道交通運(yùn)輸裝備新技術(shù)的核心之一。但是隨著需求的迅速擴(kuò)大和技術(shù)水平的提高，人們對(duì)輕量化和高速化提出了更高的要求。如在車體制造中，重量的衡量標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)從原來(lái)的以噸來(lái)計(jì)量細(xì)化到了以公斤來(lái)計(jì)量。鎂合金密度僅相當(dāng)于鋼的1/4，鋁合金的2/3，但是具有和鋁合金相當(dāng)?shù)牧W(xué)性能和加工技術(shù)，鎂合金在軌道交通裝備輕量化中的廣泛應(yīng)用已經(jīng)成為不可逆轉(zhuǎn)的發(fā)展趨勢(shì)。因此，鎂合金替代鋼及鋁合金在軌道交通運(yùn)輸裝備非受力的內(nèi)部通風(fēng)窗結(jié)構(gòu)上的應(yīng)用，可減輕軌道客車的整車重量，并將以其示范性對(duì)軌道交通運(yùn)輸裝備鎂合金應(yīng)用產(chǎn)生極大的推動(dòng)作用。
而另一方面，因目前的半連續(xù)鑄造的鑄錠晶粒往往比較粗大，致使熱擠時(shí)其因塑性低下而難于擠壓；并且，鎂合金的熔點(diǎn)很低、導(dǎo)熱快、線膨脹系數(shù)較大，在高溫焊接條件下，容易氧化和產(chǎn)生蒸發(fā)，熱影響區(qū)寬且易于過(guò)熱，組織晶粒長(zhǎng)大，影響接頭性能，且在焊接過(guò)程中易于變形，產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力，易于產(chǎn)生熱裂紋。尤其在薄壁鎂合金件焊接時(shí)，因?yàn)殒V的表面張力比鋁小，焊接時(shí)易產(chǎn)生焊縫金屬下塌，且由于鎂合金的熔點(diǎn)較低，而氧化薄膜的熔點(diǎn)很高，兩者不易熔合，焊接過(guò)程中極易產(chǎn)生燒穿和塌陷現(xiàn)象。


發(fā)明內(nèi)容
鑒于現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足，本發(fā)明旨在公開(kāi)一種新的軌道客車鎂合金通風(fēng)窗并提供其制造工藝，以加快軌道交通運(yùn)輸裝備輕量化進(jìn)程。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是這樣實(shí)現(xiàn)的 一種軌道客車鎂合金通風(fēng)窗的制造工藝，包括 (1)制備圓棒狀混合稀土改性鎂合金鑄錠，所述混合稀土為富鈰混合稀土，其組成為60-70％Ce、25-30％La、5-10％Pr、1-2％Nd；混合稀土在鎂合金中的總含量為0.1-1.5％； (2)設(shè)計(jì)加工模具； (3)不同規(guī)格小截面型材的熱擠壓加工和切割加工包括鎂合金框架、鎂合金扇葉、鎂合金套環(huán)均加工成薄壁小截面擠壓型材，壁厚為2-3mm； (4)通風(fēng)窗框架的氬弧焊接； (5)組裝加工，即將鎂合金框架、鎂合金扇葉、鎂合金套環(huán)組裝成鎂合金通風(fēng)窗； (6)最后進(jìn)行化學(xué)清洗、化學(xué)鈍化處理和噴塑處理。
所述小截面型材的熱擠壓加工中，擠壓溫度為300℃-400℃，模具預(yù)熱溫度為300℃-350℃，擠壓比為25-45，擠壓壓力為15-30KN，擠壓速率為7-17mm/s。
所述通風(fēng)窗框架的氬弧焊接工藝步驟如下 1)焊絲清理20％-25％硝酸溶液浸入2min，再在50-90℃熱水中沖洗，最后干燥熱風(fēng)吹干； 2)母材清理焊縫區(qū)25-30mm內(nèi)，用刮刀或不銹鋼絲刷清理母材氧化皮； 3)氬弧焊接選用交流焊接電源，選用與母材同成分的焊絲或調(diào)整配方后的焊絲，焊絲直徑2-3mm，用純氬氣作保護(hù)氣體，氬氣純度為99.99％；焊接工藝參數(shù)如表1所示。

一種采用上述制造工藝加工的軌道客車鎂合金通風(fēng)窗，其特征在于 它由鎂合金框架、鎂合金扇葉、鎂合金套環(huán)組裝而成； 所述的鎂合金框架、鎂合金扇葉、鎂合金套環(huán)均為鎂合金薄壁小截面擠壓型材，壁厚為2-3mm； 所述鎂合金為混合稀土改性的鎂合金，所述混合稀土為富鈰混合稀土，其組成為60-70％Ce、25-30％La、5-10％Pr、1-2％Nd；混合稀土在鎂合金中的總含量為0.1-1.5％。
相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn) (1)本發(fā)明軌道客車鎂合金通風(fēng)窗重量小、通風(fēng)性好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工藝簡(jiǎn)單、綠色環(huán)保，可減輕軌道客車的整車重量。
(2)采用混合稀土改性鎂合金擠壓小截面型材，擠壓性能好，工藝穩(wěn)定性好。
(3)采用混合稀土改性鎂合金焊性性能改善，成品率顯著提高采用混合稀土元素對(duì)鎂合金進(jìn)行改性，可以降低鎂合金的氧化速度，顯著提高鎂合金的可焊接性，并采用非熔化極(鎢極)惰性氣體保護(hù)焊(TIG焊)，在電弧燃燒過(guò)程中，電極不熔化，易維持恒定的電弧長(zhǎng)度，使焊接過(guò)程穩(wěn)定，能有效地保證薄壁鎂合金的焊接成品率。
相信本發(fā)明將會(huì)為加快軌道客車輕量化的進(jìn)程起到重要作用。



圖1是實(shí)施例的軌道客車鎂合金通風(fēng)窗的制造工藝。
圖2是實(shí)施例的鎂合金通風(fēng)窗主視圖。
圖3是圖1的A-A剖視圖。

具體實(shí)施例方式 本發(fā)明的軌道客車鎂合金通風(fēng)窗，如圖2和圖3所示，包括采用混合稀土改性的鎂合金AZ31RE制作的鎂合金框架1、2，鎂合金扇葉3，鎂合金套環(huán)4。原材料為AZ31、AZ41或鎂合金，其具體制造工藝，如圖1所示，包括以下幾個(gè)步驟 1)熔煉混合稀土改性的AZ31鎂合金(即AZ31RE)，并澆注成Φ84mm×350mm的鑄錠，所述所述混合稀土為富鈰混合稀土，其組成為65％Ce、26％La、7.5％Pr、1.5％Nd；混合稀土在鎂合金中的總含量可先后取0.2％，0.3％，0.6％； 2)分別設(shè)計(jì)加工如圖2、圖3所示的鎂合金框架1、2，鎂合金扇葉3、鎂合金套環(huán)4等四種模具； 3)將Φ84mm×350mm的AZ31RE鎂合金鑄錠擠壓成如圖2和圖3所示的鎂合金框架1、2，鎂合金扇葉3，套環(huán)4等四種不同規(guī)格的薄壁小截面型材，壁厚2-3mm；其中，擠壓溫度為300℃-400℃，模具預(yù)熱溫度為300℃-350℃，擠壓比為25-45，擠壓壓力為15-30KN，擠壓速率為7-17mm/s。
4)對(duì)鎂合金扇葉3、套環(huán)4等不同規(guī)格型材進(jìn)行化學(xué)清洗、化學(xué)鈍化處理。
5)采用氬弧焊法焊接鎂合金框架1、2，氬弧焊的工藝步驟如下 ①焊絲清理20％-25％硝酸溶液浸入2min，再在50-90℃熱水中沖洗，最后干燥熱風(fēng)吹干； ②母材清理焊縫區(qū)25-30mm內(nèi)，用刮刀或不銹鋼絲刷清理母材氧化皮； ③氬弧焊接選用交流焊接電源，選用與母材同成分的焊絲或調(diào)整配方后的焊絲，焊絲直徑2-3mm，用純氬氣作保護(hù)氣體，氬氣純度為99.99％；焊接工藝參數(shù)如表1所示。
6)對(duì)焊接好的鎂合金框架1、2進(jìn)行化學(xué)清洗、化學(xué)鈍化處理。
7)將經(jīng)表面處理的鎂合金框架1、2，鎂合金扇葉3、鎂合金套環(huán)4組裝成軌道客車鎂合金通風(fēng)窗。
8)對(duì)組裝好的軌道客車鎂合金通風(fēng)窗進(jìn)行噴塑處理。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種軌道客車鎂合金通風(fēng)窗的制造工藝，包括
(1)制備圓棒狀混合稀土改性鎂合金鑄錠，所述混合稀土為富鈰混合稀土，其組成為60-70％Ce、25-30％La、5-10％Pr、1-2％Nd；混合稀土在鎂合金中的總含量為0.1-1.5％；
(2)設(shè)計(jì)加工模具；
(3)不同規(guī)格小截面型材的熱擠壓加工和切割加工包括鎂合金框架、鎂合金扇葉、鎂合金套環(huán)均加工成薄壁小截面擠壓型材，壁厚為2-3mm；
(4)鎂合金框架的氬弧焊接；
(5)對(duì)鎂合金框架、鎂合金扇葉、鎂合金套環(huán)分別先后進(jìn)行化學(xué)清洗和化學(xué)鈍化處理
(5)組裝加工，即將鎂合金框架、鎂合金扇葉、鎂合金套環(huán)組裝成鎂合金通風(fēng)窗；
(6)最后對(duì)組裝好的鎂合金通風(fēng)窗進(jìn)行噴塑處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軌道客車鎂合金通風(fēng)窗的制造工藝，其特征在于
所述小截面型材的熱擠壓加工中，擠壓溫度為300℃-400℃，模具預(yù)熱溫度為300℃-350℃，擠壓比為25-45，擠壓壓力為15-30KN，擠壓速率為7-17mm/s。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軌道客車鎂合金通風(fēng)窗的制造工藝，其特征在于
所述通風(fēng)窗框架的氬弧焊接工藝步驟如下
1)焊絲清理20％-25％硝酸溶液浸入2min，再在50-90℃熱水中沖洗，最后干燥熱風(fēng)吹干；
2)母材清理焊縫區(qū)25-30mm內(nèi)，用刮刀或不銹鋼絲刷清理母材氧化皮；
3)氬弧焊接選用交流焊接電源，選用與母材同成分的焊絲或調(diào)整配方后的焊絲，焊絲直徑2-3mm，用純氬氣作保護(hù)氣體，氬氣純度為99.99％；焊接工藝參數(shù)如下表所示。
4.一種如權(quán)利要求1-3任一制造工藝加工的軌道客車鎂合金通風(fēng)窗，其特征在于
它由鎂合金框架、鎂合金扇葉、鎂合金套環(huán)組裝而成；
所述的鎂合金框架、鎂合金扇葉、鎂合金套環(huán)均為鎂合金薄壁小截面擠壓型材，壁厚為2-3mm；
所述鎂合金為混合稀土改性的鎂合金，所述混合稀土為富鈰混合稀土，其組成為60-70％Ce、25-30％La、5-10％Pr、1-2％Nd；混合稀土在鎂合金中的總含量為0.1-1.5％。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種軌道客車鎂合金通風(fēng)窗及其制造工藝，包括混合稀土改性鎂合金鑄錠的制備，不同規(guī)格薄壁小截面的型材的熱擠壓加工和切割加工，鎂合金框架的氬弧焊接，組裝及表面處理，所制得的鎂合金通風(fēng)窗的鎂合金為混合稀土改性的鎂合金，所述混合稀土為富鈰混合稀土，其組成為60-70％Ce、25-30％La、5-10％Pr、1-2％Nd；混合稀土在鎂合金中的總含量為0.1-1.5％；其鎂合金框架、鎂合金扇葉、鎂合金套環(huán)均為鎂合金薄壁小截面擠壓型材，壁厚為2-3mm。本發(fā)明將為加速軌道客車輕量化進(jìn)程起到重要作用。
文檔編號(hào)B61D25/00GK101767594SQ20101010039
公開(kāi)日2010年7月7日 申請(qǐng)日期2010年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月22日
發(fā)明者權(quán)高峰, 李瑞淳, 孟健, 趙明花, 任瑞敏, 張英波, 楊超凡 申請(qǐng)人:大連交通大學(xué)