隨著科學技術的飛速發展，工農業生產的進步和人民生活水平的日益提高，軌道交通業正向著輕量化、高速安全、節能環保、舒適美觀等方向發展，近年來各種鋁合金擠壓材在軌道交通業對于節能環保，輕量化、提高材料利用率等方面上起到高速發展。

 

 

2.1 軌道交通型材品種越來越多，對性能和質量的要求特別是輕量化的要求也越來越高，因此需要開發不同性能要求的新型合金，目前已研發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 軌道交通站臺側門檻G209（見圖1）合金成分6005A和內部頂板TCT123（見圖2）合金成分6005A,該合金是在6005合金的基礎上發展起來的一種中強度合金，是車輛制造業所用的主要材料，有優良的加工性能、耐蝕性和耐疲勞性及風壓變形性能，都能達到國家標準的一級水平，無論在國內外都在地鐵和高速列車上使用越來越廣泛。

 

 

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

 

 

作為高端高強度特種型材，必須具有高韌高強的功能和外觀極強的裝飾性，所以對于力學性能和外觀形位公差要求都非常嚴格，在生產過程中容易出現力學性能差、平面和角度超差等缺陷。

 

 

 

4.1模具設計

 

4.11 型材質量要求，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：按國標超高精極執行。

 

4.12 模具設計基本參數

 

           型號G209（見圖1）寬度達270mm

 

           擠壓機噸位：2600T

 

           擠壓筒直徑：262mm

 

           棒徑：254mm

 

              擠壓系數： 27.5      

 

              合金狀態：6005A—T6

 

              模具直徑：497mm

 

該型材兩端有兩個小腔體，外接圓已超出2600T擠壓筒直徑，因此在擠壓生產過程中，模芯的受力難以平衡，模芯極易發生嚴重偏壁和平面度超差現象，從而影響成型。

 

 針對這兩個小腔體的受力狀態和流速變化，經過充分分析之后，最終確定設計為前導孔寬展沉橋分流模具（見圖4），其特點是在寬展模孔內設計花型連接橋，形成多個分流孔，以平衡金屬流量和提高模具的整體強度，從而使流動金屬在焊合室里具有足夠的靜水壓力。    

 

 

4.13 型號G178（見圖3）模具設計基本參數：

 

外接圓377mm，

 

擠壓機噸位：4500T

 

擠壓筒直徑：368mm

 

棒徑：355mm

 

擠壓系數：17

 

合金狀態：6082—T6

 

模具直徑：620mm

 

 該鋁型材為5個大小不一的腔體，幾何尺寸較大，型材外接圓已超出4500T擠壓機模具進料孔的極限，從技術上看，該型材的生產難度較大，主要問題是模具的供料問題和強度問題，而且模具設計過程中的核心問題是模芯受力平衡問題和擠壓力問題。

 

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

 

 

4.2擠壓重點控制工序

 

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合金時為避免產生表面裂紋，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氣式加熱爐加熱，熱切后送擠壓機擠壓，余下的鑄錠在退回爐內繼續保溫，由于鑄錠在爐內長時間加熱和保溫，對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在線淬火，對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度差異性調節。

 

4.24 型材出模孔后，使用直線式雙牽引機牽引，工作時在給予擠壓制品一定的張力同時與其流出速度同步移動，完全杜絕型材出模孔后扭彎現象等缺陷。

 

4.3時效工藝

 

4.31  合金經過擠壓在線淬火后，只是得到溶質為Mg和Si的過飽和固溶體，此時的力學性能不達標必須經過時效處理才能達標。

 

4.32  時效工藝控制參數為175℃保溫8小時。產品在線淬火與人工時效工序的間隔時間會對時效效果有一定的影響，這就是所謂的 “停放效應” ，如果在淬火后停放8h以后再去時效，其強度值將明顯低于立即時效獲得的強化效果。因此，對于具有停放效應的鋁合金制品，應盡可能地縮短淬火與時效間的間隔時間。

 

 

5.1產品的尺寸檢測，通過卡尺和專用量具現場檢測，幾何尺寸達標。

 

5.2產品的平面度和角度檢測：通過直尺、萬能角度尺現場檢測，離線平臺檢測，均達標。

 

5.3產品的成層、夾心、縮尾和擠壓制品的粗晶環通過切取尾部總長的20%位置在堿槽中15分鐘堿洗，無發現缺陷。

 

5.4力學性能測試，取產品頭尾料500mm長，經過線切割成標準的試片，在萬能試驗機上進行拉力測試，各項指標均達標。

 

 

本文介紹了軌道交通特種鋁型材的性能和質量的要求，針對軌道交通鋁型材在生產過程中的一些缺陷進行了分析，通過對模具的設計、擠壓關鍵工序的控制進行了探討，做出了解決方案和措施，并對各項指標進行了嚴格檢測，符合客戶各項標準要求。
通過模具設計和擠壓工藝控制的生產實踐證明，型材成型度理想，質量穩定，各方面都能滿足客戶的使用要求，對產品滿意度很高。