華昌鋁廠在生產(chǎn)鋁軌體型材時，發(fā)現(xiàn)工藝對鋁導(dǎo)軌導(dǎo)電率有一定的影響，從而總結(jié)出了一套嚴(yán)格的6101B鋁合金導(dǎo)電軌型材生產(chǎn)工藝流程及標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格按照該工藝生產(chǎn)完全可以滿足客戶導(dǎo)電率的同時保證鋁型材的其它質(zhì)量要求。

         鋼鋁復(fù)合導(dǎo)電軌，由鋁軌本體和不銹鋼帶兩部分構(gòu)成，鋁軌本體的電刷面上復(fù)合有不銹鋼帶，且二者的復(fù)合界面為無間隙結(jié)合。本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比不但結(jié)構(gòu)簡單，而且導(dǎo)電性好、電流容量大；比重小、安裝方便；耐腐蝕、耐磨性好，使用壽命長。廣泛應(yīng)用于城市軌道交通供電用。其特征是：鋁軌本體的電刷面上復(fù)合有不銹鋼帶，且二者的復(fù)合界面為無間隙結(jié)合，其結(jié)構(gòu)合理、工藝性好、導(dǎo)電性能

好、載流量大、耐腐蝕性強(qiáng)。

　　鋁軌本體所用材質(zhì)為6101B一T6。6101B合金屬AI—Mg—Si系可熱處理強(qiáng)化合金，具有優(yōu)良的導(dǎo)電性和中等強(qiáng)度，使用情況要求該合金的硬度必須控制在一個中等強(qiáng)度范圍內(nèi)，而且延伸率必須滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，有較大的生產(chǎn)難度。為此我們對生產(chǎn)工藝進(jìn)行了研究，重點對化學(xué)成分、擠壓速度、人工時效制度等對材料強(qiáng)度、硬度、延伸率和導(dǎo)電率的影響方面進(jìn)行了研究，并生產(chǎn)出了合格產(chǎn)品[1]。

　　一 技術(shù)要求：

　　1 合金牌號及狀態(tài)：該導(dǎo)電軌采用6101B合金，熱處理狀態(tài)為T6狀態(tài)。

2 性能要求：抗拉強(qiáng)度≥215MPa，屈服強(qiáng)度≥168MPa，延伸率≥6％ ，導(dǎo)電率IACS≥55%。

3 型材表面質(zhì)量要求：表面不能有裂紋、分層、腐蝕、氧化夾雜物、氣泡、起皮、機(jī)械損傷、邊緣應(yīng)平齊、無毛刺。

二 生產(chǎn)工藝的確定

1 熔鑄工藝的確定

　　1.1 化學(xué)成分的確定

1.1.1 Mg、Si：Mg、Si是該合金的主要強(qiáng)化元素，在合金中形成強(qiáng)化相Mg2Si，成分設(shè)計時應(yīng)保證的Mg、Si平衡含量(為Mg：Si=1．73)，因Si過剩有助于合金的強(qiáng)化效應(yīng)，增加制品的最終性能，成分設(shè)計時應(yīng)做到Si稍過量，所以Mg：Si應(yīng)控制在1.3-1.4之間為宜。

　　1.1.2 Mn:合金中加入少Mn可以在一定程度上消除AlFeSi組織的有害影響,提高強(qiáng)度,改善耐蝕性,沖擊韌性和彎曲性能，并減少制品的擠壓紋，但錳含量過高會對電導(dǎo)率產(chǎn)生不利影響。故6101B合金中Mn含量因從嚴(yán)控制。

　　1.1.3 Ti：可以減少鑄錠的柱狀晶組織,細(xì)化制品晶粒,并改善合金的工藝性能，但鈦元素會降低合金的導(dǎo)電率，所以含量設(shè)計時，在保證鋁合金圓鑄錠的晶粒度不大于二級的情況下，該元素的含量應(yīng)盡量少。

　　1.1.4 Fe:合金中少量的Fe能起到細(xì)化晶粒、強(qiáng)化力學(xué)性能的作用,但同時也會降低制品的導(dǎo)電率，故要適當(dāng)降低氣Fe的含量，以確保合金的電導(dǎo)率。
6061B合金中主要雜質(zhì)元素Fe、Mn、Cr、Ti，對導(dǎo)電率及電阻率的影響見表1-1所示：

　　表1-1  鋁中雜質(zhì)元素對導(dǎo)電率及電阻率的影響[2]

從上表中知道這些元素對導(dǎo)電率的影響很大，故而成分設(shè)計時，都要盡可能應(yīng)取下限，降低這些雜質(zhì)元素的含量。

　　綜合上述各種元素的考慮，本公司制定其化學(xué)成分如表1-2所示：

　
1.2 熔鑄工藝

　　1.2.1 為了減少有害雜質(zhì)對型材導(dǎo)電率的影響，全部采用雜質(zhì)含量少的優(yōu)質(zhì)鋁錠作為主要原材料，熔煉溫度控制在720℃～750℃。

　　1.2.3 精煉溫度為730℃～750℃，精煉方法采用“99.995%以上的高純氮氣+精煉熔劑”法，精煉兩次以上，每次的時間控制在15-20分鐘，熔體表面的浮渣必須扒干凈，保證爐內(nèi)熔體的清潔。

　　1.2.4 爐前分析成分合格后，靜置20-25分鐘。

　　1.2.5 鑄造前必須將溜槽及分流盤清理干凈，以免帶入雜質(zhì)，影響鑄棒質(zhì)量。

　　1.2.6 鑄造過程采用優(yōu)質(zhì)的50ppi過濾板，在過濾箱前端安放雙層20ppi的過濾布，便于過濾掉一些大的表面浮渣，保證鑄棒質(zhì)量。

　　1.2.7 鑄造工藝參數(shù)
       
鑄造工藝參數(shù)見表1-3 所示：

     

序號	鑄錠直徑mm	鑄造速度mm/min	鑄造溫度℃	水壓MPa
1	229	87～95	710～720	0.10-0.12
2	355	56～62	710～725	0.05～0.10

2 擠壓工藝


產(chǎn)品生產(chǎn)工藝流程為：鑄錠加熱——擠壓——在線淬火——拉伸矯直——切頭、尾——取低倍試樣??——半成品鋸切——人工時效——成品檢驗一入庫

 

　　試生產(chǎn)在27.5MN擠壓機(jī)上進(jìn)行，采用￠229X900mm的鋁棒，主要擠壓工藝參數(shù)如表2-1所示。

　　
3 熱處理工藝

　　因客戶要求導(dǎo)電軌型材的硬度控制在12HW，以及導(dǎo)電率（IACS）控制在55%以上，為了能夠找出6101B一T6導(dǎo)電軌最佳的擠壓出口淬火方式和時效處理工藝制度。由于導(dǎo)電軌熱處理狀態(tài)要求為6101B-T6狀態(tài)，故我們采用水霧冷卻的淬火方式。為確保型材的是質(zhì)量，要求時效前，型材裝框時，注意料與料之間保持一定的間隔，不可擺放過密。在考慮生產(chǎn)效率及生產(chǎn)成本的前提下，我們?nèi)斯r效采用多種常規(guī)的標(biāo)準(zhǔn)時效工藝和過時效工藝進(jìn)行時效處理，以尋找出最佳的時效工藝。

　　有代表性的處理工藝制度如表3-1所示。

通過由表3-1所示的試驗數(shù)據(jù)可見了解到，采用水霧淬火方式淬火時，不同的人工時效制度所得的機(jī)械性能和導(dǎo)電率也不同，由表中數(shù)據(jù)可見第3、4、8和9組試驗結(jié)果符合客戶的技術(shù)要求，在滿足客戶技術(shù)要求的前提下，為了提高勞動生產(chǎn)率，本公司采用第4組時效制度。本公司按照該工藝技術(shù)條件，生產(chǎn)了鋁導(dǎo)電軌型材30多噸，用戶反映使用情況良好，目前大量生產(chǎn)交貨。

　　三、結(jié)論

　　生產(chǎn)6101B一T6鋁導(dǎo)電軌型材，盡量在選用雜質(zhì)總量較少的普通高純鋁錠。其最佳生產(chǎn)工藝為：化學(xué)成分鎂硅含量比控制在1.3-1.4之間為宜，并做到銅錳鈦等含量盡可能少；鐵含量控制在下線。以11m/min左右的速度擠壓，出口溫度控制在520-530℃，采用水霧冷淬火方式；然后在200±5℃x4h的人工時效制度采用適當(dāng)?shù)倪^時效時效,即可獲得滿足客戶要求性能的產(chǎn)品。

摘要：研究了6101B-T6 合金鋁導(dǎo)電軌型材的生產(chǎn)工藝，著重研究了不同的時效處理工藝對材料性能的影響。

關(guān)鍵詞：導(dǎo)電軌、6101B-T6、人工時效、導(dǎo)電率