高速列车用铝合金焊丝的生产工艺1 研究背景 我国铁路运输的快速发展，对于高速列车提出了更高的要求目 前，世界各国均在大力发展制造铝合金车体高速列车铝合金车体是 以大型扁宽薄壁铝合金型材作为骨架的焊接构件，焊接可减少 40%的 车辆制造工作量铝合金车体焊接结构的性能，在基材一定的情况下， 主要取决于焊接工艺和焊丝的合金成分和性能目前高速铁路主要使 用 ER5356 及 ER5183 焊丝进行焊接，本文针对国内生产的焊丝存在 焊接气体含量高、焊缝有缺陷及自动送丝易断丝的问题，研究了铝合 金焊丝的生产工艺，制定出从熔炼、铸造、均匀化处理、挤压一直到 拉拔的生产工艺2 实验合金本实验针对目前高速列车使用的 ER5356 及 ER5183 铝合金焊丝， 其国际注册的化学成分如表 1 所示3 焊丝的生产工艺焊丝材料首先经半连续铸造出直径为200mm或180mm的铸锭， 经均匀化退火后，挤压出直径为 12mm 的线坯，挤压出的线坯经中间 退火及多道次拉拔，得到直径为 3mm 的线坯，再经退火、扒皮后， 送入光亮拉拔生产线进行光亮拉拔，最后得到直径为 1.2mm 的焊丝 图 1 为焊丝的生产工艺流程图。
3.1 熔铸工艺设计的熔铸工艺路线如下：装料-熔化一扒渣一调成分一炉内精炼一炉外除气和过滤一半 连续铸造为了提高半连续铸锭表面质量及冶金质量的稳定性，半连续铸造 均采用热顶半连续铸造实验时在低于750C温度下熔炼，添加特殊溶剂覆盖后加Mg,炉内同时进行搅拌和喷粉精炼，在炉外保证旋转石墨喷头喷吹氩气除 气过程熔体的温度恒定，采用陶瓷片进行双级过滤，将AITiB送丝装 置远离结晶器其在高温处喂丝；同时采用直径为 200mm 或 180mm 的圆结晶器进行半连续铸造，半连续铸造过程的铸造温度为 730- 740C铸造速度为110〜120mm/min 冷却水水压控制在0.05MPa 左右将铸锭的成分控制在5XXX焊丝铝合金所要求的范围之内，焊 丝合金半连续铸锭的铍含量控制到小于0.0005% (wt)、氢含量控制到 小于 0.18mI/100g3.2 均匀化处理半连续铸造得到的合金半连续铸锭，由于冷却速度快，容易形成 成分偏析和枝晶偏析，造成合金力学性能下降，影响后续的塑性加工， 因此，半连续铸锭在挤压前需进行均匀化退火根据生产现场的常规 制度，采用470Cx24h工艺对半连续铸锭进行均匀化处理。
3.3 挤压拉拔工艺合金铸锭经均匀化处理后，切头扒皮，重新加热进行挤压，在 390C 〜410C 采用直径为 185mm 的挤压筒同时挤出四根直径为 12mm或10mm线坯毛料将挤压的直径为12mm或10mm的线坯 退火之后在轧尖设备上进行轧尖，轧尖要求以线坯端头能穿过待拉伸 的模具 200〜250mm 为宜，轧尖后的线材在单模拉丝机上进行多次 拉拔与退火，即在①12.0mm—①10.5mm之间、10.5mm—①8.2mm之 间、①8.2mm—①6.2mm之间、①6.2mm—①5.0mm之间配合390C〜 400C 中间退火后将铝合金焊丝线坯处理为直径 5mm 左右的坯材， 目的是获得具有较高力学性能(较高的强度和较大的延伸率)，以便 进一步在铝合金光亮焊丝线处理生产线上一次拉拔成成品规格的铝 合金光亮焊丝再将①5.0mm线坯使用冷焊方法连接后，经精确定径 拉拔成①2.76mm的铝线坯，待喂入铝合金光亮焊丝线处理生产线3.4 光亮处理高档铝合金光亮焊丝的生产的最后一道生产过程为将①2.76mm 的铝线坯，喂入铝合金光亮焊丝线处理生产线，经过多个模孔一次拉拔成成品规格（①1.2mm）的铝合金光亮焊丝，光亮拉拔过程中包括高速扒皮和超声波清洗过程，最后得到成品焊丝。
4 生产出焊丝的性能4.1 化学成分表 2 为最终制备的 ER5356 及 ER5183 合金焊丝化学成分，可见， 采用半连续铸造—挤压法制备的 ER5356 及 ER5183 合金焊丝成分除 Si、Fe 含量略低于国际标准外，其它元素含量均可控制在国际规定的 范围内显微组织：为保证焊丝的成分均匀，需要对焊丝的显微组织进行 对比分析为满足焊接的要求，预期的显微组织应为第二相趋近于弥 散、细小，在基体中分布均匀，且与基体结合牢固图 2 为最终制备的 ER5356 及 ER5183 合金焊丝纵切面的金相组 织从图中可见，最终制备的 ER5356 及 ER5183 合金焊丝金相组织 中总体来看第二相尺寸较小，分布比较均匀对比观察可以发现，与 5356 合金焊丝相比， 5183 合金焊丝中第二相的数量略多、尺寸略大4.2 焊丝力学性能 自动焊接过程中自动送丝还要求焊丝具有良好的力学性能，有一定的刚度因此，对制备的直径为 1.2mm 的 ER5356、ER5183 合金 焊丝进行了力学性能测试，测试结果见表 3表 4 为日本 ER5356、ER5183 合金焊丝出厂时控制的抗拉强度， 可见，采用半连续铸造—挤压法制备的焊丝达到日本报道的 ER5356、 ER5183 合金焊丝强度指标。
这与国内制备的焊丝第二相尺寸较小， 分布较均匀有直接关系5 结论高速列车用铝合金焊丝的生产工艺为：焊丝材料首先经半连续铸 造出直径为 200mm 或 180mm 的铸锭，经均匀化退火后，挤压出直 径为 12mm 的线坯，挤压出的线坯经中间退火及多道次拉拔，得到直 径为 3mm 的线坯，再经退火、扒皮后，送入光亮拉拔生产线进行光 亮拉拔，最后得到直径为 1.6mm 或 1.2mm 的焊丝采用此工艺生产 出的焊丝成分符合国际标准，显微组织为第二相趋近于弥散、细小， 在基体中分布均匀，与基体结合牢固，且制备出的 ER5356、ER5183 合金焊丝力学性能达到日本报道的焊丝强度指标很好地解决了国内 生产的铝合金焊丝存在严重的质量不稳定的问题，实现了高速列车用 铝合金焊丝的国产化。