启永磁揽拌器，揽拌时间至少lOmin， 人工揽拌不低于5min，然后将取样勺在炉子内预热2min，在侣液中测净样勺，确认勺内无 残侣；烙炼合金烙体的温度为735 + 5C，操作工在烙炼炉内取3个试样，第一个试样预热 试样模，不作分析用；再取两个样，选择炉膛的中部和边部各取一个，要求取样深度大于 30畑1，且边部的取样位置距离炉壁必须大于50cm;采用取样勺取出侣液，迅速倒入试样模 内（30秒内），试样应无裂纹、无夹渣、气孔；根据取样分析计算记过，进行补料，补料温度 745 + 5C，物料加入后，关闭炉n，打开永磁揽拌器，揽拌lOmin，使合金充分烙化，取样分 析，不合格继续进行调整，合格则转入下一道工序。烙炼合金烙体从烙炼炉中转入静置炉中 的转炉温度为748C±3°C，侣合金烙体在烙炼炉烙化结束（温度达到71(TC)至转入静置 炉中的整个过程中的停留时间不得超过化，若超过规定时间，应加强精炼（比正常增加= 分之一的精炼时间和精炼剂）。
[0035] 步骤3)精炼；根据步骤2)的取样分析结构进行补料，然后在静置炉中进行精炼， 在静置炉中加入精炼剂，每吨侣中加入1. 5kg精炼剂，设定精炼时间为15min-20min，精炼 温度为740±5°C，打开氣气阀开关，将精炼管插入炉膛中屯、部位，观察气泡高度，并调整氣 气压力，保证气泡高度不大于100mm，将精炼管移入炉膛内，打开开关喷入精炼剂进行精炼， 在静置炉内由炉内至炉口横向精炼，要求精炼要彻底，不留死角。
[0036] 对精炼合金烙体进行取样分析，当烙体温度大于730°C时，操作工在炉内取=个 试样，第一个试样预热试样模，不作分析用；再取两个样，选择炉膛的中部和边部各取一个 样，要求取样深度大于30畑1，且边部的取样部位距离炉壁必须大于50畑1，分析试样后，若 成分不合格，按照光谱分析员计算结构要求进行补料（在保证化学成分不超出用户标准 的前提下，尽量不要在静置炉内补料、冲淡），并对烙体各个位置进行均匀揽拌，揽拌时间 5min-10min，成分合格后化出浮渣，要求烙体表面不能存在浮渣。精炼后静置15min-20min， 测量烙体温度，保证放流时的烙体温度为730°C-750°C，烙体在静置炉内精炼后的停留时 间（从覆盖至铸造开始）不得超过化，否则必须重新检测Mg含量和精炼。
[0037] 步骤4)铸造；铸造时采用具备S转子的除气机，转子转速设定大于5(K)r/min。铸 造时，每个转子氣气工作流量控制在lOL/min-巧L/min。铸造过程中的过滤采用一级过滤方 式，即使用4化pi过滤板进行过滤，每次铸造前检查过滤板有无破裂、安装是否紧密，保证 其与周边密封良好。铸造前将过滤板双面加热至600°CW上（加热至桃红色）。铸造时对 流盘进行加热，保证烙体温度> 7〇〇°C。
[003引步骤5)均质；将铸锭在540°C -580°C均匀化处理化-1化，大风急冷化，水冷45min W上至室温。均质化处理过程能够使Mn、化和V在快速结晶的条件下，形成溶有该些元素 的过饱和烙体；该些过饱和烙体在均匀化加热保温阶段和冷却阶段，相应的化合物就会从 固溶体中析出，快速冷却可W使Mg、Si等合金元素仍保持在固溶体中，导致MgsSi相的析出 很少甚至没有，对后续挤压过程中挤压抗力的降低和粗晶层的减少有重要影响。
[0039] 步骤6)挤压拉直；模具上机温度480°C-500°C，经均质的侣椿上机温度为 480°C-530°C，挤压速度为2m/min-5m/min，残礎量设置为20mm，挤压完成后采用风冷方式 进行固溶处理；将固溶处理后的侣型材冷却到室温后进行拉直，拉直量控制在1. 5%W内。
[0040] 步骤7)时效；将拉直后的型材按照180°C-300°c的温度保温比-3h，然后在常温 空气中进行冷却。
[0041] 将时效处理后的型材取样进行金相分析，发现组织中各种合金相处于均匀弥散状 态。
[0042] 对不同时效制度下得到的侣型材进行力学性能分析，力学性能试验采用GB/ T16865-2003《变形侣儀及其合金加工制品拉伸试验用试样及其方法》，试验结果如表1 所示。表1中，当拉直后的型材按照18(TC，保温化的条件下，所得侣型材的抗拉强度为 220Mpa、屈服强度为176Mpa、延伸率为18. 5%。另外，对本发明侣型材的抗形变性能进行 试验，将长度为500mm的侣型材的一端固定在质量为3吨的碰撞小车上，碰撞小车W55km/ h的速度冲击刚性墙，所得侣型材经过高速碰撞后发生纵向折叠变形，且变形呈均匀折叠的 环状、无撕裂。
[0043] 表1拉直后的侣型材在不同时效制度下的力学参数
[0044]
[0045] 图1为上述吸能侣型材在具体应用时所采用的结构，该吸能结构包括m个吸能本 体，吸能本体为横截面呈正n边形的筒状结构，m> 3,n> 4 ;采用挤压一体成型技术将所 述各吸能本体筒状结构的侧壁挤压成一体，形成所述吸能结构。Wm= 5、n= 6为例，一个 吸能本体的筒状结构侧壁包括6个侧面，一个吸能本体的相邻两个侧面上各通过挤压融合 一个吸能本体，与该两个侧面对称的两个侧面也各挤压融合一个吸能本体，形成对称的吸 能结构。将该吸能结构安装在轨道列车的驾驶室前面，吸能结构的筒口朝向列车的运行方 向。本实施例的吸能结构在碰撞后，会形成纵向折叠变形，且变形呈均匀折叠的环状、无撕 裂，能够将碰撞能量吸收进去，进而起到保护列车车体的作用。
[0046] W上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用W限制本发明，凡在本发明的精神和 原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种轨道车辆车体用吸能铝型材，其特征在于，包括如下质量百分比的金属组分： 0? 5% -0? 7% 的 Si、〇-〇. 15% 的 Fe、0. 4% -0? 6% 的 Mg、0. 2% -0? 3% 的 Mn、〇-〇. 01%的〇1、 0? 1% -0? 2% 的 Cr、〇-〇. 01% 的 Zn、0. 04% -0? 06% 的 Ti、0. 04% -0? 1% 的 V，余量为 A1。2. 根据权利要求1所述一种轨道车辆车体用吸能铝型材，其特征在于，包括如下质 量百分比的金属组分：〇. 6%的Si、0. 1%的Fe、0. 5%的Mg、0. 25%的Mn、0. 005%的Cu、 0.15%的0、0.005%的211、0.05%的11、0.06%的￥，余量为八1。3. -种权利要求1或2所述轨道车辆车体用吸能铝型材的制备方法，依次包括以下步 骤：包括清炉、装炉熔炼、精炼、铸造、均质、挤压拉直、时效，其特征在于，所述装炉熔炼过程 为：待熔炼炉炉膛温度升至600°C以上时，先将铝锭、铝硅合金、铝锰合金、铝铬合金和一级 铝合金废料一并投入熔炼炉中，待熔炼炉炉膛温度升至745°C时，再依次投入铝钒合金、铝 钛合金，最后再加入镁锭，在镁锭投放处均匀撒入无钠覆盖剂将镁锭彻底覆盖，待镁锭完全 熔化后，用铁耙将其均匀铺开后进行搅拌，得到熔炼合金熔体，取样分析。4. 根据权利要求3所述一种轨道车辆车体用吸能铝型材的制备方法，其特征在于，所 述精炼过程为：将熔炼炉中的熔炼合金熔体转入精炼炉中，从熔炼结束至精炼开始的时间 不超过2h ;初始精炼时，在精炼炉中加入I. 5kg/T ? Al的精炼剂，精炼温度735°C _745°C， 精炼时间为15min-20min，精炼过程中，静置炉中气泡的高度不大于100mm，精炼完成后取 样分析。5. 根据权利要求3所述一种轨道车辆车体用吸能铝型材的制备方法，其特征在于，所 述均质过程为：将经过精炼得到的精炼合金熔体在540°C -580°C均匀化处理6h-14h，然后 大风急冷2h，水冷至室温。6. 根据权利要求3所述一种轨道车辆车体用吸能铝型材的制备方法，其特征在于，所 述挤压拉直过程为：铝型材的挤压温度为480°C _530°C，挤压速度为2m/min-5m/min，挤压 完成后采用风冷方式对铝型材进行固溶处理；将固溶处理后的铝型材冷却到室温后进行拉 直，拉直量控制在1. 5%以内。7. 根据权利要求3所述一种轨道车辆车体用吸能铝型材的制备方法，其特征在于，所 述时效过程为：将拉直后的铝型材在180°C _300°C的环境下保温lh-3h，然后自然状态下冷 却。8. 根据权利要求3或4所述一种轨道车辆车体用吸能铝型材的制备方法，其特征在于， 所述取样分析过程为：取样前，开启永磁搅拌器搅拌至少l〇min，用取样勺在熔炼炉/精炼 炉内取三个试样，第一个试样预热试样模，不做分析用，然后选择熔炼炉膛/精炼炉膛的中 部和边部各取一个试样，取样深度大于30cm，取样位置与熔炼炉/精炼炉内壁之间的距离 大于50cm ;对取得的试样进行分析，根据分析结果进行调整或转入下道工序。9. 一种轨道车辆车体用吸能结构，其特征在于，所述吸能结构采用如权利要求1所述 铝型材制成；所述吸能结构包括m个吸能本体，所述吸能本体为横截面呈正n边形的筒状结 构，m多3, n多4 ;采用挤压一体成型技术将所述各吸能本体筒状结构挤压成一体，形成所 述吸能结构。
【专利摘要】本发明涉及一种轨道车辆车体用吸能铝型材及其制备方法，所述吸能铝型材包括如下质量百分比的金属组分：0.5％-0.7％的Si、0-0.15％的Fe、0.4％-0.6％的Mg、0.2％-0.3％的Mn、0-0.01％的Cu、0.1％-0.2％的Cr、0-0.01％的Zn、0.04％-0.06％的Ti、0.04％-0.1％的V，余量为Al。本发明通过在吸能铝型材中添加0.04％-0.1％的V元素，能够减少铸锭的柱状晶组织，细化铸造组织，在合金热处理和热变形过程中起到抑制变形晶粒再结晶及再结晶晶粒长大的作用，达到细化型材组织的目的，使得到的铝型材的强度和韧性得以提高，塑性、耐蚀性得以改善，吸能特性显著提升。
【IPC分类】C22C1/03, C22F1/043, C22C21/02, B61F19/04, C22C21/08, C22C1/06, C22F1/047
【公开号】CN104988366
【申请号】CN201510393395
【发明人】王刚, 苏振佳, 张培良, 王明坤, 孙文超, 张人杰
【申请人】龙口市丛林铝材有限公司
【公开日】2015年10月21日
【申请日】2015年7月7日