一种搅拌摩擦焊铝合金侧墙型材及其应用制造技术

本发明专利技术涉及铝合金型材技术领域，具体涉及一种搅拌摩擦焊铝合金侧墙型材及其应用。搅拌摩擦焊铝合金侧墙型材的化学组成及质量百分含量为Si：0.66％～0.76％，Fe≤0.22％，Cu≤0.18％，Mn≤0.38％，Mg：0.48％～0.58％，Cr≤0.25％，Zn≤0.10％，Ti≤0.10％，余量为Al和不可避免的杂质；搅拌摩擦焊铝合金侧墙型材由铸棒经全过程全断面的等温挤压、在线固溶处理、张力拉伸和人工时效制备。本发明专利技术针对搅拌摩擦焊对铝合金材料的尺寸精度所提出的更高要求，采用高强度模具，通过全过程全断面的等温挤压及在线固溶处理，控制铸棒在生产过程中的变形量，使最终得到的铝合金型材焊接接头上下宽度差控制在0.3mm以内，铝合金型材的厚度精度可达

【技术实现步骤摘要】
一种搅拌摩擦焊铝合金侧墙型材及其应用


[0001]本专利技术涉及铝合金型材
，具体涉及一种搅拌摩擦焊铝合金侧墙型材及其应用。

技术介绍

[0002]因铝镁硅系铝合金具有良好的挤压性、强度、焊接性和耐腐性，6005A合金被广泛用于制造地铁列车的侧墙型材。现阶段，6005A合金型材的断面多为弧焊插接接头，作为侧墙结构材料使用时由多块型材通过熔化极惰性气体保护焊(MIG焊接)方式，焊接过程需要填充焊丝和惰性气体保护，产生飞溅、烟尘、以及弧光的红外线或紫外线等有害辐射，且焊缝位置易产生气孔、裂纹、变形等缺陷，焊后调修的工作量较大，同时，由于焊缝的存在，侧墙结构部件的整体重量有所增加，强度和美观度也受到影响。
[0003]搅拌摩擦焊最早于1991年由英国焊接研究所专利技术，该技术利用搅拌头与被焊材料间的摩擦作用，使其周围材料软化并发生塑性变形，在搅拌头的旋转作用下，软化层材料自动填充了搅拌针后方所形成的空腔，并在搅拌轴肩的挤压作用下实现材料的连接。搅拌摩擦焊铝合金侧墙型材是指插接接头采用搅拌摩擦焊接方式的铝合金型材，相比弧焊插接接头的常规6005A合金型材，其焊接过程不需要填充焊丝和惰性气体保护，仅需要提供搅拌动能，无需熔化，高效、节能，是一种绿色环保的焊接方法，接头位置无变形或变形很小，可降低焊后调修的工作量及损耗，焊接时焊缝金属产生塑性流动，接头不会产生柱状晶等组织，而且可以使晶粒细化，焊接接头的力学性能优良，特别是抗疲劳性能，能增强车体的强度和美观度。随着地铁列车的快速发展，研究搅拌摩擦焊铝合金侧墙型材成为必然趋势。
[0004]基于此，如何生产出搅拌摩擦焊铝合金侧墙型材，并使型材具备较高的强度、较好的可焊性能及抗疲劳性能，同时又能降低生产成本，是地铁列车行业现阶段亟待解决的问题。

技术实现思路

[0005]针对6005A合金MIG焊接型材使用时焊接工作量大、影响车体重量、强度和美观度的问题，本专利技术提供一种搅拌摩擦焊铝合金侧墙型材及其应用，针对搅拌摩擦焊对铝合金材料的尺寸精度所提出的更高要求，采用高强度模具，通过全过程全断面的等温挤压及在线固溶处理，控制铸棒在生产过程中的变形量，使最终得到的铝合金型材焊接接头上下宽度差控制在0.3mm以内，铝合金型材的厚度精度可达
±
0.5mm，两块铝合金型材的高度差在0.3mm以内。
[0006]第一方面，本专利技术提供一种搅拌摩擦焊铝合金侧墙型材，化学组成及质量百分含量如下：
[0007]Si：0.66％～0.76％，Fe≤0.22％，Cu≤0.18％，Mn≤0.38％，Mg：0.48％～0.58％，Cr≤0.25％，Zn≤0.10％，Ti≤0.10％，余量为Al和不可避免的杂质；搅拌摩擦焊铝合金侧墙型材焊接接头上下宽度差在0.3mm以内，厚度精度达
±
0.5mm，两块型材的高度差在0.3mm
以内；
[0008]搅拌摩擦焊铝合金侧墙型材由铸棒经全过程全断面的等温挤压、在线固溶处理、张力拉伸和人工时效制备，其中全过程全断面的等温挤压条件为：
[0009]将铸棒进行梯度加热，加热温度为500
±
5℃，使铸棒的头、尾温差在30℃内，对加热后铸棒进行挤压，挤压所使用的模具为H13钢材质，挤压前模具先在500
±
5℃下保温6～9小时，挤压速度为2.1m/min；
[0010]在线固溶处理条件为：
[0011]对挤压后型材进行强风冷处理，型材挤出模具口时的温度不低于510℃，强风冷采用50KW功率的风机，设置风量为90％以上。
[0012]进一步的，张力拉伸的变形量为0.5％～1.5％。
[0013]进一步的，张力拉伸后，对插接口尺寸不符合搅拌摩擦焊焊接要求的型材进行整形处理。
[0014]进一步的，人工时效温度为175
±
5℃，保温时间为9h。
[0015]进一步的，铸棒的铸造温度为690～720℃，铸造速度为30～50mm/min，铸造冷却水流量为110～150m3/h。
[0016]进一步的，铸棒在挤压前首先进行均匀化处理并车皮，均匀化处理温度为560
±
5℃，均匀化处理时间为12小时。
[0017]进一步的，搅拌摩擦焊铝合金侧墙型材的宽度为400～500mm。
[0018]第二方面，本专利技术提供一种上述搅拌摩擦焊铝合金侧墙型材在地铁列车制造中的应用。
[0019]本专利技术的有益效果在于：
[0020]本专利技术通过控制挤压工艺条件，得到一种尺寸精度高的铝合金侧墙型材，能够满足搅拌摩擦焊要求。具体来说，采用选用高强度H13模具钢制造的挤压模具，减少了挤压过程中的变形量，保证尺寸波动变形小；铸棒采用梯度加热，配合挤压装置的温度监控，实现挤压过程的温度稳定。同时，在线固溶处理对铝合金侧墙型材的力学性能和尺寸精度都有影响，要达到高的力学性能，必须要有足够快的冷却速度，而冷却速度越快，型材的残余应力残余变量就越大，型材就越容易变形，尺寸精度无法保证。本专利技术针对在线固溶处理过程中，产品形位、间隙尺寸，受各部位冷却速度的差异，会造成间隙凸凹、弯曲、扭拧等缺陷，确定了具体的强风冷淬火工艺，在获得良好力学性能的同时，解决了型材的冷却变形问题，特别是头端与尾端的尺寸均匀性。
[0021]本专利技术的铝合金侧墙型材规定非比例延伸强度为230MPa以上、抗拉强度为275MPa以上、断后伸长率为10％以上，挤压焊缝位置的横向性能能够达到无挤压焊缝位置的90％以上；同时，本专利技术可以简化工艺流程、提高生产效率、缩短生产周期、降低生产成本，具有明显的经济效益。
具体实施方式
[0022]为了使本
的人员更好地理解本专利技术中的技术方案，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性
劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。
[0023]实施例1
[0024]一种宽度为500mm的搅拌摩擦焊铝合金侧墙型材，化学组成及质量百分含量如下：
[0025]Si：0.66％，Fe：0.15％，Cu：0.10％，Mn：0.23％，Mg：0.58％，Cr：0.11％，Zn：0.05％，Ti：0.01％，余量为Al和不可避免的杂质。
[0026]该铝合金侧墙型材焊接接头上下宽度差在0.3mm以内，厚度精度达
±
0.5mm，两块型材的高度差在0.3mm以内；非比例延伸强度为240MPa，抗拉强度为278MPa，断后伸长率为11％，满足搅拌摩擦焊对型材尺寸精度和力学性能的要求，经试验，挤压焊缝位置的横向性能能够达到无挤压焊缝位置的90％以上，可用于地铁列车的制造。
[0027]按照如下方法制得：
[0028](1)按比例配料熔炼后，采用半连续油滑铸造，得到直径为465mm的圆铸本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种搅拌摩擦焊铝合金侧墙型材，其特征在于，化学组成及质量百分含量如下：Si：0.66％～0.76％，Fe≤0.22％，Cu≤0.18％，Mn≤0.38％，Mg：0.48％～0.58％，Cr≤0.25％，Zn≤0.10％，Ti≤0.10％，余量为Al和不可避免的杂质；搅拌摩擦焊铝合金侧墙型材焊接接头上下宽度差在0.3mm以内，厚度精度达
±
0.5mm，两块型材的高度差在0.3mm以内；搅拌摩擦焊铝合金侧墙型材由铸棒经全过程全断面的等温挤压、在线固溶处理、张力拉伸和人工时效制备，其中全过程全断面的等温挤压条件为：将铸棒进行梯度加热，加热温度为500
±
5℃，使铸棒的头、尾温差在30℃内，对加热后铸棒进行挤压，挤压所使用的模具为H13钢材质，挤压前模具先在500
±
5℃下保温6～9小时，挤压速度为2.1m/min；在线固溶处理条件为：对挤压后型材进行强风冷处理，型材挤出模具口时的温度不低于510℃，强风冷采用50KW功率的风机，设置风量为...

【专利技术属性】
技术研发人员：王明坤，孙文超，王涛，王玉刚，韩正乾，刘博，欧庆峰，鞠克江，蒋玉程，夏松，刘德涛，张寒，魏凯歌，吴茂来，周庆涛，李攀攀，董阳，孔雷，董瑞峰，李兵，陈烁，
申请(专利权)人：山东兖矿轻合金有限公司，
类型：发明
国别省市：