1、前言
和谐号CRH6型城际动车组是我国第一款城际动车组,分为时速200和160公里两款车型,均为4动4托编组列车。其中时速200公里列车,座席定员为557人,满载1488人;时速160公里列车,座席定员为1514人,满载2010人。约为干线同速度等级、同编组形式动车组的2倍多,并大于B型地铁运能,且兼具动车组和地铁列车的双重优势,具有快速启动与停车、安全可靠、高舒适性、节能环保等众多优点。既可以实现高速运营、大载客量,又可以满足城市群之间短站间距的运用需求。
该城轨列车结合轨道车辆轻量化的要求,主体车厢采用22款铝合金特种型材焊接(词条“焊接”由行业大百科提供),每节车厢尺寸为24.5×3.3×3.86m,车体断面如图1所示。
此列车用型材生产难度大,技术要求高。其断面形状复杂,还兼具大断面、型材长(24.5m)、薄壁、扁宽、壁厚差大等特点,而且对力学性能、焊接性能、抗腐蚀性能、尺寸精度(词条“精度”由行业大百科提供)和外观质量等都要求有优异的数据指标,部分型材断面如图2所示。制造此列车车体用铝合金型材,除需要配备大型熔铸设备和挤压力大于80MN高精密挤压装备外,还必须控制好一系列工序的生产技术工艺条件。下面结合我公司承担的2011年广东省教育部产学研结合项目(项目编号:2011A090200104),对和谐号CRH6城轨列车用铝合金型材生产技术要点述论如下。
2、生产试验过程
试验采用同水平热顶铸造法及其透气砖气体精炼法生产A6N01和A7N01合金铸棒,对铸棒进行均质处理后车皮,并在90MN和36MN挤压配套设备上进行挤压和在线淬火,型材经一定时间的自然时效后进行人工时效处理。
2.1试验用材料
挤压试验用材料为熔铸生产的型号与规格为Ф494mm-A6N01及Ф320mm-A7N01两种铸棒,A7N01合金主要用于边梁结构,共3款型材,
其余为A6N01合金。根据生产实际需要,对日本标准JISH 4100中的这两种合金成分进行相应调整,具体如下表1所示。
2.2试验主要设备
(1)熔铸配套设备
铸棒生产采用25吨熔铸炉(词条“熔铸炉”由行业大百科提供)及同水平热顶铸造机,其主要配套设备有:
①炉温自动控制系统;
②铝熔炼在线净化除气系统;
③透气砖气体搅拌系统;
④陶瓷过滤器;
⑤在线测氢仪;
⑥50吨位均质炉。
(2)挤压配套设备
型材挤压使用的是90MN挤压机和36MN挤压机,其配套设备有:
①快速工频感应加热炉(梯度加温);
②先进在线淬火装置;
③双牵引机;
④500吨拉伸(词条“拉伸”由行业大百科提供)矫直机;
⑤多功能整形机;
⑥30米长时效炉。
2.3 工艺技术参数
由于列车型材对强度、抗疲劳、抗腐蚀等要求高,因此铸棒时必须保证炉内合金高度合金化。而在制定模具(词条“模具”由行业大百科提供)设计及挤压工艺时,除保证产品的成品率外,还需保证产品的尺寸精度和综合力学性能等技术指标要求。因此,在生产中,对熔铸、挤压和时效工艺都有严格的要求,具体执行的工艺技术要求如表2~表4所示:
3、试验结果与讨论
3.1铸棒低倍试验结果
对合金铸棒取样做低倍检查,浇口晶粒度1级,底部1~2级,边部深5~10mm局部有2级晶粒,无其它缺陷。挤压前对其进行车皮处理,性能指标满足列车型材挤压生产需求。试样低倍照片见下图3~图4所示:
3.2力学性能试验结果
型材试样力学性能试验结果如表5所示:
3.3维氏硬度及弯曲试验
型材试样维氏硬度及弯曲试验结果如下表6:
3.4型材金相试验结果
(1)A6N01型材样品金相试验结果
低倍组织:样品检测面上未见粗晶环,未见裂纹(词条“裂纹”由行业大百科提供)、缩尾、光亮晶粒、非金属夹杂、外来金属夹杂、白斑及化合物等点状缺陷,低倍晶粒度相当于GB/T 3246.2-2012的一级。