杨丽;吴海旭;秦利;陆宏韬;王周兵
【摘 要】介绍了地铁车体用6005A-T6铝合金型材的化学成分、布氏硬度、拉伸性能、金相组织、弯曲性能及疲劳性能的检验方法和标准,为其他轨道交通车辆用铝合金型材的理化检验提供参考.
【期刊名称】《轻合金加工技术》
【年(卷),期】2014(042)009
【总页数】4页(P44-47)
【关键词】6005A-T6铝合金;地铁;检验标准;检验方法
【作 者】杨丽;吴海旭;秦利;陆宏韬;王周兵
【作者单位】辽宁忠旺集团有限公司,辽宁辽阳111003;辽宁忠旺集团有限公司,辽宁辽阳111
003;辽宁忠旺集团有限公司,辽宁辽阳111003;辽宁忠旺集团有限公司,辽宁辽阳111003;辽宁忠旺集团有限公司,辽宁辽阳111003
【正文语种】中 文
【中图分类】TG146.21
随着轨道交通运输业的发展和人们节能环保意识的增强，车辆轻量化成为各国研究的热点［1］，铝合金逐渐成为地铁列车、高速列车等现代交通工具的关键材料［2］。6005A铝合金是一种中等强度的Al-Mg-Si系铝合金，具有良好的挤压成形性能和焊接性能，被广泛应用于制造地铁车体所需的大型薄壁、中空型材［3］。这些超长度、大截面、形状复杂的6005A铝合金型材的挤压工艺复杂，尺寸、形位公差和性能要求非常严格［4］。 地铁车体用6005A-T6铝合金型材的理化检验主要包括化学成分、布氏硬度、拉伸性能、金相检验、弯曲试验和疲劳性能试验等。检验流程为:试样切取→试样加工→检验试验→结果评定。各种试样切取位置示于图1。其他轨道交通车辆用铝合金型材的理化检验可参照本文介绍的检测方法进行。
图1 地铁车体用6005A-T6铝合金型材理化检验试样切取位置图Fig.1 The testing sample’s cutting location of 6005A-T6 aluminum alloy profiles used for subway vehicle
1 化学成分
6005A铝合金属于Al-Mg-Si系合金，其良好性能主要是由化学成分决定的，工业生产中如果化学成分控制不合理，很可能造成型材的力学性能和晶粒组织不合格［5］。
地铁车体用6005A-T6铝合金型材化学成分检验一般要求每批次进行一次，检验试样要求用车床或铣床加工成光洁平面并用脱脂棉和无水乙醇进行清洁，试样分析通常采用光电直读发射光谱仪并按国标GB/T 7999进行，检验结果应符合GB/T 3190或EN 573-3标准的要求(如表1所示)。
表1 EN 573-3标准中的6005A铝合金化学成分(质量分数/%)Tab.1 Chemical compositions of 6005A aluminum alloy(EN573-3)(wt/%)Si Mg Fe Cu Mn Cr Ti Zn 0.50～0.9 0.40～0.7 0.35 0.30 0.50 0.30 0.10 0.20
2 硬度
金属材料的硬度在一定程度上反映了材料在化学成分、金相组织和热处理工艺上的差异，是一个由材料的弹性、塑性、韧性等一系列不同性能组成的综合性指标［6］。
地铁车体用6005A-T6铝合金型材的硬度一般要求检验其布氏硬度(HBW)，布氏硬度检验方法按照GB/T 231.1或ISO 6506-1标准进行。要求试样的表面粗糙度 Ra≤1.6 μm，且厚度不小于5 mm。试验结束后，用电子显微镜测量压痕直径，并根据直径数值按GB/T 231.4查得布氏硬度值。
3 拉伸性能
地铁车体用铝合金型材的拉伸性能通常指室温纵向拉伸性能，包括规定屈服强度(Rp0.2)、抗拉强度(Rm)和断后伸长率。由于铝合金材料在拉伸过程中，不具有明显屈服现象，其拉伸试验曲线由弹性阶段的直线部分直接过渡到曲线部分，因此为了保证测量数据的准确性，工业上通常采用加载引伸计来进行铝合金的拉伸试验，试验方法按GB/T 228.1或EN 10002标准进行，试验结果按GB/T 8170进行数值修约。
表2为EN 755-2标准规定的6005A-T6铝合金型材布氏硬度和拉伸性能指标，图2为6005A-T6铝合金型材拉伸试验过程拉伸载荷-位移曲线及加载和移除引伸计的示意图。
表2 6005A-T6铝合金型材布氏硬度和拉伸性能(EN 755-2)Tab.2 Brinell hardness and mechanical properties of 6005A-T6 aluminum alloy profiles(EN755-2)型材类型厚度t mm Rm Rp0.2 N/mm2 A%A50 mm% HBW开口型材≤5 270 225 8 6 90 5＜t≤10 260 215 8 6 85 10＜t≤25 250 200 8 6 85闭口型材≤5 255 215 8 6 85 5＜t≤15 250 200 8 6 85
图2 拉伸曲线示意图Fig.2 Schematic diagram of tensile test
4 金相检验
4.1 低倍、焊合口
4.1.1 低倍
低倍检验又称宏观金相检验，主要目的是检验型材是否存在夹渣、气孔、疏松和光亮晶粒等低倍组织缺陷。低倍检验流程为:首先将试样的被检查面铣削加工平整且粗糙度Ra≤3.2 μm，之后经过碱蚀、酸洗和水洗，最后进行目视或用2∶1的放大镜检测。
低倍试样的碱蚀是为了去除样品表面赃物和自然氧化膜，使基体金属表面暴露出来。其化学反应方程式如下:
我国GB/T 3246.2对铝合金型材低倍检验试样制备、试样浸蚀和组织缺陷分类等进行了规定。
4.1.2 焊合口
焊合口即挤压焊缝。地铁车体铝合金型材多为中空大截面型材，采用分流组合模焊合挤压成形，挤压焊缝不可避免(如图3和图4所示)。在挤压过程中，如果模具和工艺设计不当会使合金在挤压成形后的挤压焊缝部位出现焊合不良［7-8］，而地铁车体铝型材对挤压焊缝要求又特别严格，在实际检验中，虽然通过低倍检验可以进行焊合口评价分析(如表3所示)，但焊合口检验也是必要的。
图3 6005A-T6铝合金型材截面图Fig.3 Cross-section of 6005A-T6 aluminum alloy profile
图4 6005A-T6铝合金型材焊合口位置分布图Fig.4 Distribution of 6005A-T6 aluminum alloy welding line
焊合口检验是对铝型材试样焊缝进行连续弯曲加载，直至达到试样最大变形量或发生断裂。试验完成后，如果试样未沿着挤压焊缝断裂或在挤压焊缝附近区域断裂，即挤压焊缝
未断裂，则可判定为焊合良好;如果试样沿挤压焊缝断裂(或断面即为挤压焊缝)，则根据挤压焊缝断口特征评定是否焊合良好，评定标准如表4所示。
表3 铝合金型材焊合口低倍分析Tab.3 Macrostructure analysis of aluminum alloy welding line焊合口低倍组织特征 评价呈凸起亮线条呈凹陷发暗线条，逆光观察颜发白由一串细小晶粒组成，焊缝不明显焊合良好有一条连续或断续的黑缝隙有线状、点状、分层和气泡等缺陷焊合不良
4.2 高倍检验
铝合金材料的高倍检验即微观金相或显微组织检验，主要是借助光学金相显微镜观察分析铝合金的微观组织及各种相的分布情况，以确定组织是否存在缺陷，常用标准有我国的GB/T 3246.1和法国的NF A04-503。
表4 挤压焊缝断口评定标准Tab.4 Evaluation standards of the extrusion weld’s fracture断裂类型 断口特征 评价延性断裂 凸凹纤维状 焊合良好脆性断裂 平齐陶瓷状 焊合不良
晶粒度评级通常采用对比法，但当晶粒在挤压过程中由于变形加长而无法使用对比法评级
时，可以选用平均晶粒度计算法或截距法进行评级，在应用计算法评级时，应在检验结果中注明计算过程及平均晶粒面积等参数。
高倍检验有时也被用作挤压焊缝检验，如图5所示。
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议