高速机车用Al-Zn-Mg-Cu合金传动空心轴挤压铸造工艺的研究

摘要

为了提高铁路运输的经济和社会效益，长期以来世界各国一直把提高机车速度作为首选措施，而机车车辆轻量化技术作为高速机车关键技术之一，对提速起着重要的作用。随着我国铁路的不断提速，机车车辆轻量化的研究越来越重要。本文以高强度铝合金代替钢材制备高速列车用传动空心轴为研究背景，对挤压铸造制备Al-Zn-Mg-Cu合金传动空心轴做了系统的研究。
　　 为更好地探索挤压铸造工艺和试制出机械性能良好的高强铝合金传动空心轴，本文首先对挤压铸造Al-Zn-Mg-Cu合金5:1缩比件进行了系统地研究。对比了变质剂Al-5Ti-B及Al-10％RE中间合金对挤压铸造Al-Zn-Mg-Cu合金组织和性能的影响，探讨了Al-5Ti-B及Al-10％RE对Al-Zn-Mg-Cu合金的细化机理。结果表明：Al-5Ti-B和Al-10％RE变质剂均对挤压铸造Al-Zn-Mg-Cu合金的组织有较好的变质作用，而采用混合变质剂(1％Al-5Ti-B+2.9％Al-10％RE)时，合金的变质效果最为显著，试样的平均晶粒尺寸约为18μm；合金的室温拉伸强度和延伸率均得到了显著的提高，分别达到575MPa和8.16％，与未经变质处理的合金相比较，分别提高了4.6％和50.8％。
　　 在上述研究的基础上，进一步研究了挤压铸造Al-Zn-Mg-Cu合金1:1传动空心轴的制备，研究结果表明：①在铸件冷却至350℃左右，及时退让内模，铸件在径向自由收缩，有效地缓解铸件因收缩而受到内模产生的阻力，很好地解决了铸件宏观开裂的问题。②针对挤压铸造Al-Zn-Mg-Cu合金1:1传动空心轴出现的充型和表面质量差等问题，通过合理调整工艺得到有效的解决。挤压铸造Al-Zn-Mg-Cu合金1:1传动空心轴工艺为：浇注温度：730℃，模具温度：300℃，压制压力：200MPa。