专利名称：高速列车用铝合金焊丝及制作方法
技术领域：
本发明涉及一种铝合金焊丝及其制造方法，更具体说是一种高速列车用铝合金焊丝及制作方法。
背景技术：
随着铁路运输车辆轻量化、高速化的发展，现高速列车车厢已逐渐用铝合金型材、板材代替钢板或不锈钢板，对于相应的长板特别是超长铝合金规格的型材，需要采用先进的自动化焊接。
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局、中国国家标准化管理委员会2008年4月16日发布的“铝及铝合金焊丝”国家标准(GB/T10858-2008)第3页中，公开了一些型号的焊丝的化学成分，如 SAl5356[化学成分代号AlMg5Cr(A)]型号的焊丝的化学成分(质量分数)％为Si≤0.25、F≤0.40、Cu≤0.10、Mn0.05-0.20、Mg4.5-5.5、Cr0.05-0.20、Zn≤0.10、Ti0.06-0.2、Be≤0.0003、其它元素(单个)≤0.05、其它元素(合计)≤0.15，其余量为Al； SAl5183A[化学成分代号AlMg4.5Mn 0.7(A)]型号的焊丝的化学成分(质量分数)％为Si≤0.40、F≤0.40、Cu≤0.10、Mn0.05-1.0、Mg4.3-5.2、Cr0.05-0.25、Zn≤0.25、Ti0.15、Be≤0.0005、其它元素(单个)≤0.05、其它元素(合计)≤0.15，其余量为Al； SAl5078[化学成分代号AlMg4.5Mn Zr]型号的焊丝的化学成分(质量分数)％为Si≤0.25、F≤0.40、Cu≤0.05、Mn0.07-1.1、Mg4.5-5.2、Cr0.05-0.25、Zn≤0.25、Ti0.15、0.10-≤Zr≤0.20、Be≤0.0003、其它元素(单个)≤0.05、其它元素(合计)≤0.15，其余量为Al； 现有高速列车用铝合金焊丝及制作方法根据上述个组分配比，熔炼后，采用连铸连轧成的φ9.5mm毛坯，再进行多次拉拔而成。具体步骤为 1.配料新铝用量不低于50％，Mg以纯金属形式加入，Ti、Mn、Cr以中间合金形式加入，配入微量保护元素，防止Mg过量烧损； 2.熔炼熔炼温度在690～760℃； 3.铸轧其具体包括铸造和挤压二个过程，即铸出铸锭后，进行挤压； 4.拉制采用10～13模拉丝机拉制，拉制到φ1.6mm左右或φ1.2mm左右； 5.退火温度控制在350～450℃，保温时间90分钟左右； 6.刮削对焊丝表面进行刮削，消除因退火而产生的氧化膜 7.清洗采用超声波清洗。
上述铝合金焊丝制造方法中，拉制、退火可以是一次，但是一般为二次以上。
上述铝合金焊丝比较适合高速列车车厢的焊接，但是其于内部组织优待于进一步的优化，以提高其强度及塑性，避免在焊接过程中出现气体缺陷及断丝。
发明内容
针对上述情况，本发明拟解决的问题是提供一种高速列车用铝合金焊丝及制作方法，内部组织优待于进一步的优化，以提高其强度及塑性，避免在焊接过程中出现气体缺陷及断丝。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案一种高速列车用铝合金焊丝，它含有的组分和重量百分含量分别为Si≤0.40、Fe≤0.40、Cu≤0.10、0.05≤Mn≤1.1、4.2≤Mg≤7.5、0.05≤Cr≤0.25、Zn≤0.25、Be≤0.005、0.05≤Ti≤0.20、0.0005≤Sc≤0.005，其他单个杂质≤0.05％，其他杂质合计≤0.15％，其余量是Al。
所述高速列车用铝合金焊丝，它含有的组分和重量百分含量分别为Si≤0.25、Fe≤0.40、Cu≤0.05、0.05≤Mn≤0.10、4.5≤Mg≤6.5、0.10≤Cr≤0.20、Zn≤0.05、Be≤0.0003、0.08≤Ti≤0.12、0.0005≤Sc≤0.005，其他单个杂质≤0.05％，其他杂质合计≤0.15％，其余量是Al。
所述高速列车用铝合金焊丝它含有的组分和重量百分含量分别为Si≤0.15、Fe≤0.25、Cu≤0.05、0.50≤Mn≤1.0、4.8≤Mg≤5.5、0.10≤Cr≤0.20、Zn≤0.05、Be≤0.0003、0.08≤Ti≤0.11、0.10≤Zr≤0.20、0.0005≤Sc≤0.005，其他单个杂质≤0.05％，其他杂质合计≤0.15％，其余量是Al。
上述高速列车用铝合金焊丝的制作方法，它包括配料、熔炼、铸造、挤压、拉制、退火、刮削及清洗步骤，所述熔炼步骤中采用了氩氯混合气体处理，即在铝合金融化状态中通入氩氯混合气体，所述氩氯混合气体通入时间为10-30分钟，所述氩氯混合气体中氩气和氯气的质量比为20-65∶1。
作为改进，上述高速列车用铝合金焊丝的制作方法，所述铸造与挤压步骤之间，还采用了均匀化处理，即金属温度控制在450～485℃，保温8-12小时。
由于铝合金的综合性能取决于主要合金元素以及各元素配比，通过提高镁含量确保焊接最终的强度，通过调整微量元素，确定可以获得优质焊接质量的微量元素添加种类和含量，起到优化合金的作用，其中锰含量起到细化晶粒的作用，少量的铬也能起到细化晶粒的作用，钛细化组织晶粒，提高铸造性能。为此本发明的方案中提高了镁含量。
本发明的高速列车用铝合金焊丝的组分中添加了钪(Sc)，它具有细化晶粒的功能，同时又能提高合金的焊接性能，也有利于其他各类杂质的控制，多次实验证明，本发明制造的铝合金焊丝抗拉强度不小于410N/mm2，非比列延伸强度不小于370N/mm2，断后伸长率不小于6％。
另外，，现行的焊丝生产都是连铸连轧成的φ9.5mm毛坯，再进行多次拉拔而成。而本发明的高速列车用铝合金焊丝的制作方法中，采用了二个特殊处理，一是在熔炼中采用氩气处理，(以往大都采用氮气处理，但其金属组织里含气量高，除气效果一般)，它能保证对于未列入元素Na、Ca分别控制在0.009％以下和0.0010％以下，这些都是提高焊丝内部质量、确保焊丝力学性能的重要手段，是制造高档焊丝的前提，产生的焊丝不易起泡、断丝，能起到精炼、除渣和细化晶粒的最终成效，同时减少钠和钙的有害影响；二是所述铸造与挤压步骤之间，还采用了均匀化处理，即金属温度控制在450～485℃，保温8-12小时，以此提高组织均匀性，从而促使焊丝本质性能均匀，力学性能优异，并使最终形成的焊丝质量稳定，克服了现行的连铸连轧缺少均匀化退火的不足，为控制焊丝提供优质毛坯。
具体实施例方式 本发明高速列车用铝合金焊丝，它含有的组分和重量百分含量分别为Si≤0.40、Fe≤0.40、Cu≤0.10、0.05≤Mn≤1.1、4.2≤Mg≤7.5、0.05≤Cr≤0.25、Zn≤0.25、Be≤0.0005、0.05≤Ti≤0.20、0.0005≤Sc≤0.005，其他单个杂质≤0.05％，其他杂质合计≤0.15％，其余量是Al。
作为改进，所述高速列车用铝合金焊丝，它含有的组分和重量百分含量分别为Si≤0.25、Fe≤0.40、Cu≤0.05、0.05≤Mn≤0.10、4.5≤Mg≤6.5、0.10≤Cr≤0.20、Zn≤0.05、Be≤0.0003、0.08≤Ti≤0.12、0.0005≤Sc≤0.005，其他单个杂质≤0.05％，其他杂质合计≤0.15％，其余量是Al。
所述高速列车用铝合金焊丝，它含有的组分和重量百分含量分别为Si≤0.15、Fe≤0.25、Cu≤0.05、0.50≤Mn≤1.0、4.8≤Mg≤5.5、0.10≤Cr≤0.20、Zn≤0.05、Be≤0.0003、0.08≤Ti≤0.11、0.10≤Zr≤0.20、0.0005≤Sc≤0.005，其他单个杂质≤0.05％，其他杂质合计≤0.15％，其余量是Al。
下面分6个实施例对本发明的高速列车用铝合金焊丝进行说明
上述配个实施例的元素配比，按本发明的工艺制造的铝合金焊丝，除实施例1外，均能达到抗拉强度不小于410N/mm2，非比列延伸强度不小于370N/mm2 本发明的高速列车用铝合金焊丝的制作方法， 工艺路线 本发明高速列车用铝合金焊丝制作方法包括配料-熔炼-铸造-均匀化处理-挤压-拉制-退火-刮削-清洗步骤 配料新铝用量不低于50％(50％、60％、70％)，Mg以纯金属形式加入，Ti、Mn、Cr以中间合金形式加入，配入微量保护元素，防止Mg过量烧损。
熔炼熔炼温度在690～760℃(如690℃、730℃、796℃)，熔炼过程中采用氩氯混合气体处理，即在铝合金融化状态中通入氩氯混合气体，所述氩氯混合气体通入时间为10-30分钟，所述氩氯混合气体中氩气和氯气的质量比为20-65∶1。
铸造温度控制在700～750℃(如700℃、725℃、750℃)，水压控制在0.05～0.1Mpa(如0.051Mpa、0.071Mpa、0.101Mpa)，铸出φ124～φ290mm的铸锭。
均匀化处理金属温度控制在450～485℃，保温8-12小时。
挤压可采用2000吨挤压机挤压成型，挤压温度控制在320-450℃之间，挤压速度控制在0.7～5.0米每分钟，挤成φ10～φ14mm。。
拉制采用双模拉制，拉制到φ6～φ8mm。
退火采用强循环井式炉退火，温度控制在350～450℃，保温时间90分钟。
拉制采用8～11模大拉机拉制，拉制到φ3～φ5mm。
退火温度控制在350-450℃，保温时间30～90分钟。
拉制采用10～13模拉丝机拉制，拉制到φ1.6mm左右或φ1.2mm左右。
刮削对退火后的焊丝进行表面的刮削，消除因退火而产生的焊丝表面的氧化膜。
清洗采用超声波清洗。
这里需要强调的是上述步骤中的拉制、退火可以是一次，也可以是二次以上。
下表是本发明高速列车用铝合金焊丝制作方法中，熔炼时氩氯混合气体通入时间、氩气和氯气的质量比，均匀化处理温度、保温时间的实施例
权利要求
1.一种高速列车用铝合金焊丝，其特征在于它含有的组分和重量百分含量分别为Si≤0.40、Fe≤0.40、Cu≤0.10、0.05≤Mn≤1.1、4.2≤Mg≤7.5、0.05≤Cr≤0.25、Zn≤0.25、Be≤0.0005、0.05≤Ti≤0.20、0.0005≤Sc≤0.005，其他单个杂质≤0.05％，其他杂质合计≤0.15％，其余量是Al。
2.根据权利要求1所述的高速列车用铝合金焊丝，其特征在于它含有的组分和重量百分含量分别为Si≤0.25、Fe≤0.40、Cu≤0.05、0.05≤Mn≤0.10、4.5≤Mg≤6.5、0.10≤Cr≤0.20、Zn≤0.05、Be≤0.0003、0.08≤Ti≤0.12、0.0005≤Sc≤0.005，其他单个杂质≤0.05％，其他杂质合计≤0.15％，其余量是Al。
3.根据权利要求1所述的高速列车用铝合金焊丝，其特征在于它含有的组分和重量百分含量分别为Si≤0.15、Fe≤0.25、Cu≤0.05、0.50≤Mn≤1.0、4.8≤Mg≤5.5、0.10≤Cr≤0.20、Zn≤0.05、Be≤0.0003、0.08≤Ti≤0.11、0.10≤Zr≤0.20、0.0005≤Sc≤0.005，其他单个杂质≤0.05％，其他杂质合计≤0.15％，其余量是Al。
4.根据权利要求1所述的高速列车用铝合金焊丝的制作方法，它包括配料、熔炼、铸造、挤压、拉制、退火、刮削及清洗步骤，其特征在于所述熔炼步骤中采用了氩氯混合气体处理，即在铝合金融化状态中通入氩氯混合气体，所述氩氯混合气体通入时间为10-30分钟，所述氩氯混合气体中氩气和氯气的质量比为20-65∶1。
5.根据权利要求1所述的高速列车用铝合金焊丝的制作方法，其特征在于所述铸造与挤压步骤之间，还采用了均匀化处理，即金属温度控制在450～485℃，保温8-12小时。
全文摘要
本发明公开了一种高速列车用铝合金焊丝，它含有的组分和重量百分含量分别为Si≤0.40、Fe≤0.40、Cu≤0.10、0.05≤Mn≤1.1、4.2≤Mg≤7.5、0.05≤Cr≤0.25、Zn≤0.25、Be≤0.005、0.05≤Ti≤0.20、0.0005≤Sc≤0.005，其他单个杂质≤0.05％，其他杂质合计≤0.15％，其余量是Al。制作方法包括配料、熔炼、铸造、挤压、拉制、退火、刮削及清洗步骤，熔炼步骤中采用了氩氯混合气体处理。抗拉强度、延伸强度得到了提高。采用均匀化处理，使焊丝本质性能均匀，力学性能优异，并使最终形成的焊丝质量稳定。
文档编号C22C1/02GK101722381SQ20091015411
公开日2010年6月9日 申请日期2009年11月9日 优先权日2009年11月9日
发明者郑志荣, 张万金, 夏建奎, 王梅, 李春生, 潘洪波 申请人:浙江东轻高新焊丝有限公司