[发明专利]一种轨道交通用铝合金气保焊丝及制杆工艺

说明书

本发明提供了一种轨道交通用铝合金气保焊丝及制杆工艺。化学成分按下列质量百分比制成：Si 0～0.25、Fe 0～0.25、Cu 0～0.05、Mn 0.10～1.10、Mg 4.7～5.5、Cr 0.05～0.20、Zn 0～0.10、Ti 0.05～0.15、Zr 0～0.20、Y 0.005～0.125、Gd 0.005～0.10、Sc 0.005～0.05、Be 0～0.0003、余量为Al和不可避免元素。制杆流程包括配料、熔炼、提纯、引铸、连轧、收杆。通过加入混合稀土和流水线流程，使焊丝内在具有较高纯净度、确保优良的焊缝物理性能；连续稳定的可焊性为高速自动化和/或机器人焊接提供保障。

技术领域

本发明涉及一种铝合金焊丝的加工技术领域，具体是一种用于轨道交通关健部位的铝合金焊丝及其材料的制备方法。

背景技术

为适应轨道交通列车舒适、美观、高速的发展要求，世界各国均在大力发展制造铝合金列车车体。投入运营的铝合金列车车体已达三万多辆。中国高铁走到了世界前列，高铁运营里程达到2.2万公里(到2025年将达到3.8万公里)，达到世界高铁运营里程的60％以上，另外世界各大中城市也在蓬勃发展适合自身的地铁、轻轨、云轨等轨道交通。由此可以看出，在世界范围内，生产制造铝合金车体是铁路运输事业和城市轨道车辆发展的必然趋势。我们生产车体的铝合金板材型材已经全部国产化，然而直到目前为止与之匹配的关健部位的铝合金焊接材料100％依赖进口。同时还有部份依赖进口铝合金焊材的高端装备领域包括公路交通(80％进口)、武器装备、航空航天等。主要进口的铝合金焊丝品牌包括SAF意大利-特拉瓦-布雷西亚、加拿大INDALCO、美国ESAB、美国AlcoTec、SAF-FRO 意大利SAFRA、SAF-FRO日本SUNITOMO、SAF-FRO法国FILALU、加拿大 Gulf、意大利Sidergas等。

随着铝合金结构材料及其自动化焊接技术在高端装备上的大量应用，对焊接填充材料--铝合金焊丝的焊接工艺性和焊接接头综合性能的要求也越来越高。我国针对铝合金焊丝的研制工作起步较晚，无论铝合金焊丝用原材料研究还是生产工艺及设备研究都远远落后于国外。主要包括1.焊丝原材料(盘条/铝杆)问题：瓶颈技术包括气杂含量的控制技术、第二相均化细化技术及晶粒细化技术。2. 成品焊丝：其瓶颈和关健点是：表面状态的均一性和趋于稳定的连续送丝阻力等等。特别是我们的轨道交通领域其关健部位用铝合金焊丝完全依赖进口的局面不利于我国车辆轻型化和交通运输业的发展；不利于降低轨道交通车辆的制造成本；由此可见我们必须尽快打破中高端铝合金焊丝由进口和外资企业垄断的被动局面，保障国家相关领域的安全。

目前轨道交通的铝合金车辆各相应部位较多采用到Al-Mg系、Al-Mg-Si系、 Al-Zn-Mg系的铝合金板材诸如5083、6082、7020等等。常规匹配选用5087、 5183及少量5356等5系的铝合金焊丝。焊接选材充分考虑到焊缝力学性能、耐蚀性能、抗裂性能、疲劳性能等因素以及焊接时的工艺性和自动化。所以焊丝的内在合金成分、纯净度及外在连续性等指标是关健技术，也是我们目前要统筹兼顾和提升的目标方向。

国家标准GB/T 10858-2008《铝及铝合金焊丝》表1焊丝化学成分公开了5087、5183、5356等品种的化学成分。

现有轨道交通用铝合金焊丝及制作方法是根据上表组分配比、熔炼、铸造、均匀化处理、挤压、拉拔、退火、拉拔、刮削、清洗。

[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。

[熔炼]：熔炼温度在690～760℃，熔炼过程中采用纯氩或氩氮混合等惰性气体进行除气处理。

[铸造]：控制温度700～750℃、控制水压0.05～0.1MPa、铸出铝锭，其直径Φ120～Φ290mm。或者直接铸造成直径为Φ10mm左右的铝杆。

[均匀化处理]：铝锭置入处理炉内进行均质化热处理。