華昌鋁廠在生產鋁軌體型材時，發現工藝對鋁導軌導電率有一定的影響，從而總結出了一套嚴格的6101B鋁合金導電軌型材生產工藝流程及標準，嚴格按照該工藝生產完全可以滿足客戶導電率的同時保證鋁型材的其它質量要求。

         鋼鋁復合導電軌，由鋁軌本體和不銹鋼帶兩部分構成，鋁軌本體的電刷面上復合有不銹鋼帶，且二者的復合界面為無間隙結合。本實用新型與現有技術相比不但結構簡單，而且導電性好、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合有不銹鋼帶，且二者的復合界面為無間隙結合，其結構合理、工藝性好、導電性能

好、載流量大、耐腐蝕性強。

　　鋁軌本體所用材質為6101B一T6。6101B合金屬AI—Mg—Si系可熱處理強化合金，具有優良的導電性和中等強度，使用情況要求該合金的硬度必須控制在一個中等強度范圍內，而且延伸率必須滿足標準要求，有較大的生產難度。為此我們對生產工藝進行了研究，重點對化學成分、擠壓速度、人工時效制度等對材料強度、硬度、延伸率和導電率的影響方面進行了研究，并生產出了合格產品[1]。

　　一 技術要求：

　　1 合金牌號及狀態：該導電軌采用6101B合金，熱處理狀態為T6狀態。

2 性能要求：抗拉強度≥215MPa，屈服強度≥168MPa，延伸率≥6％ ，導電率IACS≥55%。

3 型材表面質量要求：表面不能有裂紋、分層、腐蝕、氧化夾雜物、氣泡、起皮、機械損傷、邊緣應平齊、無毛刺。

二 生產工藝的確定

1 熔鑄工藝的確定

　　1.1 化學成分的確定

1.1.1 Mg、Si：Mg、Si是該合金的主要強化元素，在合金中形成強化相Mg2Si，成分設計時應保證的Mg、Si平衡含量(為Mg：Si=1．73)，因Si過剩有助于合金的強化效應，增加制品的最終性能，成分設計時應做到Si稍過量，所以Mg：Si應控制在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率產生不利影響。故6101B合金中Mn含量因從嚴控制。

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

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

　　表1-1  鋁中雜質元素對導電率及電阻率的影響[2]

從上表中知道這些元素對導電率的影響很大，故而成分設計時，都要盡可能應取下限，降低這些雜質元素的含量。

　　綜合上述各種元素的考慮，本公司制定其化學成分如表1-2所示：

　
1.2 熔鑄工藝

　　1.2.1 為了減少有害雜質對型材導電率的影響，全部采用雜質含量少的優質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，影響鑄棒質量。

　　1.2.6 鑄造過程采用優質的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，保證鑄棒質量。

　　1.2.7 鑄造工藝參數
       
鑄造工藝參數見表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


產品生產工藝流程為：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

 

　　試生產在27.5MN擠壓機上進行，采用￠229X900mm的鋁棒，主要擠壓工藝參數如表2-1所示。

　　
3 熱處理工藝

　　因客戶要求導電軌型材的硬度控制在12HW，以及導電率（IACS）控制在55%以上，為了能夠找出6101B一T6導電軌最佳的擠壓出口淬火方式和時效處理工藝制度。由于導電軌熱處理狀態要求為6101B-T6狀態，故我們采用水霧冷卻的淬火方式。為確保型材的是質量，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。在考慮生產效率及生產成本的前提下，我們人工時效采用多種常規的標準時效工藝和過時效工藝進行時效處理，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所示的試驗數據可見了解到，采用水霧淬火方式淬火時，不同的人工時效制度所得的機械性能和導電率也不同，由表中數據可見第3、4、8和9組試驗結果符合客戶的技術要求，在滿足客戶技術要求的前提下，為了提高勞動生產率，本公司采用第4組時效制度。本公司按照該工藝技術條件，生產了鋁導電軌型材30多噸，用戶反映使用情況良好，目前大量生產交貨。

　　三、結論

　　生產6101B一T6鋁導電軌型材，盡量在選用雜質總量較少的普通高純鋁錠。其最佳生產工藝為：化學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的過時效時效,即可獲得滿足客戶要求性能的產品。

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

關鍵詞：導電軌、6101B-T6、人工時效、導電率