隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的進(jìn)步和人民生活水平的日益提高，軌道交通業(yè)正向著輕量化、高速安全、節(jié)能環(huán)保、舒適美觀等方向發(fā)展，近年來(lái)各種鋁合金擠壓材在軌道交通業(yè)對(duì)于節(jié)能環(huán)保，輕量化、提高材料利用率等方面上起到高速發(fā)展。

 

 

2.1 軌道交通型材品種越來(lái)越多，對(duì)性能和質(zhì)量的要求特別是輕量化的要求也越來(lái)越高，因此需要開發(fā)不同性能要求的新型合金，目前已研發(fā)成功的新合金主要有：5A02、5754、6005、6005A、6082等，并成功擠壓出各種用途的型材、棒材和管材。

 

2.2 軌道交通站臺(tái)側(cè)門檻G209（見圖1）合金成分6005A和內(nèi)部頂板TCT123（見圖2）合金成分6005A,該合金是在6005合金的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種中強(qiáng)度合金，是車輛制造業(yè)所用的主要材料，有優(yōu)良的加工性能、耐蝕性和耐疲勞性及風(fēng)壓變形性能，都能達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的一級(jí)水平，無(wú)論在國(guó)內(nèi)外都在地鐵和高速列車上使用越來(lái)越廣泛。

 

 

2.3 軌道交通門機(jī)梁G178（見圖3）合金成分6082，該合金屬于AL—Mg—Si系熱處理可強(qiáng)化合金，具有中等強(qiáng)度和良好的焊接性能、耐蝕性和耐疲勞性及風(fēng)壓變形性能，廣泛用于軌道交通和結(jié)構(gòu)工程業(yè)。

 

 

作為高端高強(qiáng)度特種型材，必須具有高韌高強(qiáng)的功能和外觀極強(qiáng)的裝飾性，所以對(duì)于力學(xué)性能和外觀形位公差要求都非常嚴(yán)格，在生產(chǎn)過(guò)程中容易出現(xiàn)力學(xué)性能差、平面和角度超差等缺陷。

 

 

 

4.1模具設(shè)計(jì)

 

4.11 型材質(zhì)量要求，平面度：0.1%*W以下

 

              角度：0.3°

 

              直線度：每300mm,0.3mm以下

 

              幾何尺寸：按國(guó)標(biāo)超高精極執(zhí)行。

 

4.12 模具設(shè)計(jì)基本參數(shù)

 

           型號(hào)G209（見圖1）寬度達(dá)270mm

 

           擠壓機(jī)噸位：2600T

 

           擠壓筒直徑：262mm

 

           棒徑：254mm

 

              擠壓系數(shù)： 27.5      

 

              合金狀態(tài)：6005A—T6

 

              模具直徑：497mm

 

該型材兩端有兩個(gè)小腔體，外接圓已超出2600T擠壓筒直徑，因此在擠壓生產(chǎn)過(guò)程中，模芯的受力難以平衡，模芯極易發(fā)生嚴(yán)重偏壁和平面度超差現(xiàn)象，從而影響成型。

 

 針對(duì)這兩個(gè)小腔體的受力狀態(tài)和流速變化，經(jīng)過(guò)充分分析之后，最終確定設(shè)計(jì)為前導(dǎo)孔寬展沉橋分流模具（見圖4），其特點(diǎn)是在寬展?？變?nèi)設(shè)計(jì)花型連接橋，形成多個(gè)分流孔，以平衡金屬流量和提高模具的整體強(qiáng)度，從而使流動(dòng)金屬在焊合室里具有足夠的靜水壓力。    

 

 

4.13 型號(hào)G178（見圖3）模具設(shè)計(jì)基本參數(shù)：

 

外接圓377mm，

 

擠壓機(jī)噸位：4500T

 

擠壓筒直徑：368mm

 

棒徑：355mm

 

擠壓系數(shù)：17

 

合金狀態(tài)：6082—T6

 

模具直徑：620mm

 

 該鋁型材為5個(gè)大小不一的腔體，幾何尺寸較大，型材外接圓已超出4500T擠壓機(jī)模具進(jìn)料孔的極限，從技術(shù)上看，該型材的生產(chǎn)難度較大，主要問題是模具的供料問題和強(qiáng)度問題，而且模具設(shè)計(jì)過(guò)程中的核心問題是模芯受力平衡問題和擠壓力問題。

 

因此，該模具同樣設(shè)計(jì)為前導(dǎo)孔寬展沉橋式分流模具（見圖5），使每個(gè)模芯在各個(gè)方向上均有不同的分流孔為其供料，使每個(gè)模芯在各個(gè)方向上受力得到相互抵消并達(dá)到平衡。

 

 

4.2擠壓重點(diǎn)控制工序

 

4.21 6082的鑄錠加熱溫度為500℃－510℃，6005A鑄錠加熱溫度為520℃－530℃，擠壓筒溫度為430℃—450℃，擠壓6082和6005A合金時(shí)為避免產(chǎn)生表面裂紋，擠壓速度較低，一般不大于8—10米每分鐘。

 

4.22 鑄錠加熱采用先剝皮后用燃?xì)馐郊訜釥t加熱，熱切后送擠壓機(jī)擠壓，余下的鑄錠在退回爐內(nèi)繼續(xù)保溫，由于鑄錠在爐內(nèi)長(zhǎng)時(shí)間加熱和保溫，對(duì)充分均勻化和改善其可擠壓性能非常有利。

 

4.23 型材出口冷卻采用精密水加風(fēng)在線淬火，對(duì)6005A、6082淬火敏感性大的合金型材和平面變化劇烈的型材十分必要，可滿足截面壁厚不一的冷卻強(qiáng)度差異性調(diào)節(jié)。

 

4.24 型材出?？缀?，使用直線式雙牽引機(jī)牽引，工作時(shí)在給予擠壓制品一定的張力同時(shí)與其流出速度同步移動(dòng)，完全杜絕型材出?？缀笈潿F(xiàn)象等缺陷。

 

4.3時(shí)效工藝

 

4.31  合金經(jīng)過(guò)擠壓在線淬火后，只是得到溶質(zhì)為Mg和Si的過(guò)飽和固溶體，此時(shí)的力學(xué)性能不達(dá)標(biāo)必須經(jīng)過(guò)時(shí)效處理才能達(dá)標(biāo)。

 

4.32  時(shí)效工藝控制參數(shù)為175℃保溫8小時(shí)。產(chǎn)品在線淬火與人工時(shí)效工序的間隔時(shí)間會(huì)對(duì)時(shí)效效果有一定的影響，這就是所謂的 “停放效應(yīng)” ，如果在淬火后停放8h以后再去時(shí)效，其強(qiáng)度值將明顯低于立即時(shí)效獲得的強(qiáng)化效果。因此，對(duì)于具有停放效應(yīng)的鋁合金制品，應(yīng)盡可能地縮短淬火與時(shí)效間的間隔時(shí)間。

 

 

5.1產(chǎn)品的尺寸檢測(cè)，通過(guò)卡尺和專用量具現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，幾何尺寸達(dá)標(biāo)。

 

5.2產(chǎn)品的平面度和角度檢測(cè)：通過(guò)直尺、萬(wàn)能角度尺現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，離線平臺(tái)檢測(cè)，均達(dá)標(biāo)。

 

5.3產(chǎn)品的成層、夾心、縮尾和擠壓制品的粗晶環(huán)通過(guò)切取尾部總長(zhǎng)的20%位置在堿槽中15分鐘堿洗，無(wú)發(fā)現(xiàn)缺陷。

 

5.4力學(xué)性能測(cè)試，取產(chǎn)品頭尾料500mm長(zhǎng)，經(jīng)過(guò)線切割成標(biāo)準(zhǔn)的試片，在萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行拉力測(cè)試，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)標(biāo)。

 

 

本文介紹了軌道交通特種鋁型材的性能和質(zhì)量的要求，針對(duì)軌道交通鋁型材在生產(chǎn)過(guò)程中的一些缺陷進(jìn)行了分析，通過(guò)對(duì)模具的設(shè)計(jì)、擠壓關(guān)鍵工序的控制進(jìn)行了探討，做出了解決方案和措施，并對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行了嚴(yán)格檢測(cè)，符合客戶各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)要求。
通過(guò)模具設(shè)計(jì)和擠壓工藝控制的生產(chǎn)實(shí)踐證明，型材成型度理想，質(zhì)量穩(wěn)定，各方面都能滿足客戶的使用要求，對(duì)產(chǎn)品滿意度很高。