[发明专利]一种动车组高延伸率高强度合金铝端盖及其铸造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种动车组高延伸率高强度合金铝端盖，本发明还涉及该动车组高延伸率高强度合金铝端盖的铸造方法。

技术背景

目前在我国研制的时速达300公里的动车组牵引电机上的非传动端盖及中间端盖，其工况为：工作温度150℃以下，需承受一定的动载荷，需具备抗击路边飞石打击能力，要求其具有较好的高温力学性能和延伸率，能承受较大的载荷。铝镁类铸造铝合金是一种具备优良抗腐蚀性能、切削加工性能及焊接性能的金属材料，因而被广泛应用于航天、航空、海洋舰船、食品机械等领域。目前我国及国外生产的铝镁类铸造铝合金分为两类，一类是含镁量在8～11％的铝镁合金，另一类是含镁量在2～5％的铝镁合金。前一类可通过热处理进行强化处理，可获得较高的综合机械性能，其机械性能可达到σb≥280(MPa)，δ5≥8％，但该类合金的铸造性能很差，熔炼工艺亦比较复杂，因而其生产难度大，成本比较高。后一类合金不能通过热处理进行强化处理，因而其机械性能不高，为σb≥150(MPa)，δ5≥1％，但铸造性能比前一类要好，生产成本较低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种具有较好的高温力学性能和延伸率，能承受较大的载荷的动车组高延伸率高强度合金铝端盖。

本发明所要解决的另一个技术问题是提供该动车组高延伸率高强度合金铝端盖的铸造方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供的动车组高延伸率高强度合金铝端盖，其材质由下列组份按质量百分比组成：Mg：3.5～4.5％，Cu：0.2～0.4％，Ti：0.1～0.2％，Zn≤0.1％，Fe≤0.21％，Mn≤0.6％，Ni≤0.1％，Pb≤0.1％，Si≤0.15％，Al余量。

本发明提供的动车组高延伸率高强度合金铝端盖的铸造方法，铸造过程所需原料：高纯铝锭，铝铜中间合金，镁锭，铝钛中间合金等；

熔炼过程：使用专用坩锅，在油炉或电阻坩锅炉上进行熔炼。

熔炼开始时，先在500～600℃的红热坩锅内加入占炉料重量5～6％的覆盖熔剂(熔化后，能在铝液表面形成5～10mm的覆盖层)；覆盖剂熔化后，加热至600～650℃，然后加入经预热的回炉料及纯铝锭，全部熔化后，把合金液升温至660～680℃，此时可加入经预热的钛中间合金、小心搅拌，尽量不要破坏覆盖层的完整性；如有合金液露出液面，则应在裸露处撒以覆盖剂，中间合金全部熔化后，在680～720℃用钟罩将经预热的纯镁锭压入熔池深处，熔化后小心搅拌；在690～720℃用钟罩加入0.2～0.3的六氯乙烷进行除气处理；扒渣，调温，浇注成型，浇注温度为700～750℃；热处理：固溶过程：530℃×4小时，水淬，水的温度40～60℃，时效过程：200℃×4小时，空冷。

成形方法：可用于砂型铸造，砂型可以采用潮型砂、树脂砂或水玻璃砂，亦可使用金属型铸造或低压铸造的方法成形。

其流动性、抗氧化性、抗热裂性等铸造性能优于或相当于目前所使用的各类铝镁铸造合金，但低于铝硅类铸造合金。

本发明提供的动车组高延伸率高强度合金铝端盖，其材质是铝镁合金，它的高温力学性能，延伸率比较突出，优于目前所使用的各类铝镁合金。可适合制作工作温度低于200℃，处于海水、化工、燃气、潮湿空气等介质中，有较大载荷的各种零件。其力学性能(见下表)：

注：F＿表示不进行热处理，

T6＿表示进行同溶处理及时效处理，可稍许提高合金的屈服强度，并增加铸件的抗变形能力。

本发明是一种具有较好的高温力学性能和延伸率，能承受较大的载荷的动车组高延伸率高强度合金铝端盖，其铸造方法成本低廉，便于控制。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

一种非传动端盖及中间端盖的铸造方法。

这两种零件安装在我国新研制的时速达300公里动车组牵引电机上，零件重量分别为21公斤和18公斤，轮廓尺寸分别为570×540×160mm和550×540×200mm，主要壁厚为18mm。其工况为：工作温度150以下，需承受一定的动载荷，需具备抗击路边飞石打击能力。

原材料配比：(按100公斤料计算)

铝铜中间合金(50％Cu)：0.55±0.05公斤

镁锭(Mg-2以上)：      5±0.05公斤

铝锭(99.85％Al)：     88公斤

铝钛中间合金(4％Ti)： 1.5公斤

覆盖剂：MgCl2，KCl    各3公斤

熔炼过程：