CN104404412A - 一种铝合金精密铸造板的热处理及机械加工的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及有色金属铸造，尤其是一种铝合金精密铸造板的热处理及机械加工的方法。所述的方法通过熔铸、低温长时均匀化热处理工，再经过特殊的车、锯切、铣面工艺制造出铝合金精密铸造板。该方法简单，缩短了生产周期、降低了生产成本、组织细小均一、内应力极低。

Description

一种铝合金精密铸造板的热处理及机械加工的方法
技术领域
   本发明涉及有色金属生产，尤其是一种铝合金精密铸造板的热处理及机械加工的方法。
背景技术
     铝合金精密铸造板是一种铸造后不经过热轧，只经过热处理就应用的一类铝合金产品，目前该产品广泛应用于交通运输、机械电子、工模具等领域。与钢相比，铝合金精密铸造板的优势表现在：（1）密度小，铝材的密度仅为钢材的三分之一左右，因而铝合金更适于当前工业领域轻量化要求；（2）热导率高，铝合金的热导率约为钢的4倍，在加工过程中可显著缩短冷却周期，不用设置复杂的冷却系统；（3）可切削性优异，铝合金的切削速度可达钢材料的快4倍，可进行高速切削，显著缩短制造周期，降低切削刀具的磨损，因而可显著降低生产成本；（4）电导率大，铝合金的电导率比钢材的大9倍，这对于放电加工模具极为有利，加工时间仅相当于放电加工钢模具的1/4～1/5，因此，制造成本可大幅下降。目前生产铝合金精密铸造板的缺点主要有几下几点：a.采用铸造和传统热处理直接生产的板材强度较低，严重限制了该产品的使用范围，且在高速自由切削时不具备所必需的硬度；b.由于铝合金精密铸造板对内应力、切削加工稳定性与阳极氧化性能等要求非常苛刻，但目前铝合金精密铸造板的热处理与机加工工艺还不是非常成熟，板材在锯切、铣面机械加工过程及机械加工后总会存在变形，甚至扭曲过度导致报废。
发明内容
    本发明所需解决的技术问题是提供一种铝合金精密铸造板的热处理及机械加工的方法。通过熔铸、低温长时均匀化热处理工艺，再经过特殊的车、锯切、铣面工艺制造出铝合金精密铸造板。
    本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：包括下述几个步骤：第一步：铸造，配料按Mg4.0～5.5%、Mn0.2～1.0%、Cr<0.3%、Fe<0.5%、Si<0.5%、Ti<0.15%、Cu<0.1%，其他单个元素含量≤0.05%，余量为Al质量百分比的方式进行配比，然后通过熔炼→精炼→静置→多级除气→除渣→直接水冷半连续铸造的工序制造出所需的铝合金精密铸造板扁锭或圆锭；第二步：热处理；第三步；机械加工。在所述的第二步热处理中铸造出铝合金精密铸造板扁锭或圆锭装进热处理炉里进行低温长时均匀化热处理，升温速率为20℃～100℃/h，料温保温温度为300℃～550℃，保温时间为10h～80h；在所述的第三步机械加工中铝合金精密铸造板扁锭或圆锭经热处理后，进行机械加工，用车床进行切头、切尾各100mm～400mm，车皮5mm～30mm，锯床的锯切工艺为锯带速度：1600～2500m/mn；锯切速度：20～100dm/mn，80～320mm/mn；进料速度：40～90%，20～110mm/mn；料台速度：25～120mm/mn，铣床的铣面工艺为料台进料速度200～500mm/min，铣面盘旋转主轴120～340S，按照上述工艺加工成不同规格的铝合金精密铸造板为4mm～650mm×800mm～2700mm×3000mm～7000mm规格。
    本发明的有益效果是：精简了生产工序，缩短了生产周期、降低了生产成本、组织细小均一、内应力极低。
附图说明
 下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
    图1是本发明的一种铝合金精密铸造板的热处理及机械加工的方法流程图。
具体实施方式
实施例1：
    参阅图1，本例的一种铝合金精密铸造板的热处理及机械加工的方法，包括下述几个步骤：第一步：铸造，将优化计算好的铝锭，Mn、Cr中间合金投入熔炼炉中，配料按Mg4.5%、Mn0.65%、Cr<0.3%、Fe<0.5%、Si<0.5%、Ti<0.15%、Cu<0.1%，其他单个元素含量≤0.05%，余量为Al重量百分比的方式进行配比。待铝锭完全熔化后在投入纯镁锭；投入镁锭后，进行充分电磁搅拌、扒渣，在炉前取样分析进行成分调整，熔炼保温温度为750℃，熔炼时间小于10小时；精炼，a.将熔体转入保温炉，通入氯气+氩气混合气体进行精炼，氯气占氩气和氯气混合气体总量的2～25%，精炼温度为730℃，精炼时间小于2小时；b.静置<4小时；c.在线除气、除渣：在除气装置中通入氯气+氩气混合气体进行除气，氯气占氩气和氯气混合气体总量的2～25%，过滤装置使用30ppi过滤板进行过滤除渣；采用直接水冷半连续铸造的铝合金扁锭，铸造温度为690℃，冷却水流量为100m3/hr，铸造速度为30mm/min，结晶器金属液位40mm；第二步：热处理，铸造出铝合金精密铸造板扁锭或圆锭装进热处理炉，进行低温长时均匀化热处理，升温速率为20℃/h，料温保温温度为360℃，保温时间为60h；第三步；机械加工，铝合金精密铸造板扁锭或圆锭经热处理后，进行机械加工，用车床进行切头、切尾各100mm，车皮5mm，锯床的锯切工艺为锯带速度：1600m/mn；锯切速度：20dm2 /mn，80mm/mn；进料速度：40%，20mm/mn；料台速度：25mm/mn，铣床的铣面工艺为料台进料速度200mm/min，铣面盘旋转主轴120S，按照上述工艺加工成不同规格的铝合金精密铸造板为4mm～650mm×800mm～2700mm×3000mm～7000mm规格。采用传统工艺生产的 5083铝合金铸造板和本发明工艺生产的铝合金精密铸造板性能结果如表1和表2所示。
                           表1传统 5083铝合金铸造板力学性能
锯切切割公差：厚度精度≤+/-0.2mm，切削平行度≤+/-0.2mm，锯切面粗糙度Ra≤30μm。
铣面铣磨公差：厚度精度≤+/-0.15mm，铣磨平行度≤+/-0.15mm，铣磨面粗糙度Ra≤0.35μm，厚度（≤15mm）时的平行度≤0.35mm/m，厚度（＞15mm）时的平行度≤0.127mm/m。
                    表2本发明铝合金精密铸造板力学性能
锯切切割公差：厚度精度≤+/-0.2mm，切削平行度≤+/-0.2mm，锯切面粗糙度Ra≤30μm。
铣面铣磨公差：厚度精度≤+/-0.15mm，铣磨平行度≤+/-0.15mm，铣磨面粗糙度Ra≤0.35μm，厚度（≤15mm）时的平行度≤0.35mm/m，厚度（＞15mm）时的平行度≤0.127mm/m。
     通过上述表1和表2的对比分析可知，采用本发明工艺生产的铝合金铸造板产品的综合性能优于传统工艺生产的 5083铝合金铸造板。
实施例2：
    参阅图1，本例的一种铝合金精密铸造板的热处理及机械加工的方法，包括下述几个步骤：第一步：铸造，将优化计算好的铝锭，Mn、Cr中间合金投入熔炼炉中，配料按Mg4.85%、Mn0.45%、Cr<0.3%、Fe<0.5%、Si<0.5%、Ti<0.15%、Cu<0.1%，其他单个元素含量≤0.05%，余量为Al重量百分比的方式进行配比。待铝锭完全熔化后在投入纯镁锭，投入镁锭后，进行充分电磁搅拌、扒渣，在炉前取样分析进行成分调整，熔炼保温温度为740℃，熔炼时间小于10小时；精炼，a.将熔体转入保温炉中通入氯气+氩气混合气体进行精炼，氯气占氩气和氯气混合气体总量的2～25%，精炼温度为735℃，精炼时间小于2小时；b.静置<4小时；c.在线除气、除渣：在除气装置中通入氯气+氩气混合气体进行除气，氯气占氩气和氯气混合气体总量的2～25%，过滤装置使用30ppi过滤板进行过滤除渣；采用直接水冷半连续铸造的铝合金扁锭，铸造温度为710℃，冷却水流量为220m3/hr，铸造速度为35mm/min，结晶器金属液位65mm；第二步：热处理，铸造出铝合金精密铸造板扁锭或圆锭装进热处理炉，进行低温长时均匀化热处理，升温速率为40℃/h，料温保温温度为410℃，保温时间为35h；第三步；机械加工，铝合金精密铸造板扁锭或圆锭经热处理后，进行机械加工，用车床进行切头、切尾各250mm，车皮17.5mm，锯床的锯切工艺为锯带速度：2050m/mn；锯切速度：60dm2 /mn，200mm/mn；进料速度：65%，65mm/mn；料台速度：72.5mm/mn，铣床的铣面工艺为料台进料速度350mm/min，铣面盘旋转主轴230S，按照上述工艺加工成不同规格的铝合金精密铸造板为4mm～650mm×800mm～2700mm×3000mm～7000mm规格。采用传统工艺生产的 5083铝合金铸造板和本发明工艺生产的铝合金精密铸造板性能结果如表1和表2所示。
                           表1传统 5083铝合金铸造板力学性能
锯切切割公差：厚度精度≤+/-0.2mm，切削平行度≤+/-0.2mm，锯切面粗糙度Ra≤30μm。
铣面铣磨公差：厚度精度≤+/-0.15mm，铣磨平行度≤+/-0.15mm，铣磨面粗糙度Ra≤0.35μm，厚度（≤15mm）时的平行度≤0.35mm/m，厚度（＞15mm）时的平行度≤0.127mm/m。
                    表2本发明铝合金精密铸造板力学性能
锯切切割公差：厚度精度≤+/-0.2mm，切削平行度≤+/-0.2mm，锯切面粗糙度Ra≤30μm。
铣面铣磨公差：厚度精度≤+/-0.15mm，铣磨平行度≤+/-0.15mm，铣磨面粗糙度Ra≤0.35μm，厚度（≤15mm）时的平行度≤0.35mm/m，厚度（＞15mm）时的平行度≤0.127mm/m。
     通过上述表1和表2的对比分析可知，采用本发明工艺生产的铝合金铸造板产品的综合性能优于传统工艺生产的 5083铝合金铸造板。
实施例3：
    参阅图1，本例的一种铝合金精密铸造板的热处理及机械加工的方法，包括下述几个步骤：第一步：铸造，将优化计算好的铝锭，Mn、Cr中间合金投入熔炼炉中，配料按Mg5.5%、Mn0.30%、Cr<0.3%、Fe<0.5%、Si<0.5%、Ti<0.15%、Cu<0.1%，其他单个元素含量≤0.05%，余量为Al重量百分比的方式进行配比。待铝锭完全熔化后在投入纯镁锭；投入镁锭后，进行充分电磁搅拌、扒渣，在炉前取样分析进行成分调整，熔炼保温温度为740℃，熔炼时间小于10小时；精炼，a.将熔体转入保温炉中通入氯气+氩气混合气体进行精炼，氯气占氩气和氯气混合气体总量的2～25%，精炼温度为730℃，精炼时间小于2小时；b.静置<4小时；c.在线除气、除渣：在除气装置中通入氯气+氩气混合气体进行除气，氯气占氩气和氯气混合气体总量的2～25%，过滤装置使用40ppi过滤板进行过滤除渣；采用直接水冷半连续铸造的铝合金扁锭，铸造温度为715℃，冷却水流量为330m3/hr，铸造速度为60mm/min，结晶器金属液位85mm；第二步：热处理，铸造出铝合金精密铸造板扁锭或圆锭装进热处理炉，进行长时均匀化热处理，升温速率为60℃/h，料温保温温度为510℃，保温时间为15h；第三步；机械加工，锭坯经热处理后，进行机械加工，用车床进行切头、切尾各400mm，车皮30mm，锯床的锯切工艺为锯带速度：2500m/mn；锯切速度：100dm2/mn，320mm/mn；进料速度：90%，110mm/mn；料台速度：120mm/mn，铣床的铣面工艺为料台进料速度500mm/min，铣面盘旋转主轴340S，按照上述工艺加工成不同规格的铝合金精密铸造板为4mm～650mm×800mm～2700mm×3000mm～7000mm规格。采用传统工艺生产的 5083铝合金铸造板和本发明工艺生产的铝合金精密铸造板性能结果如表1和表2所示。
                           表1传统 5083铝合金铸造板力学性能
锯切切割公差：厚度精度≤+/-0.2mm，切削平行度≤+/-0.2mm，锯切面粗糙度Ra≤30μm。
铣面铣磨公差：厚度精度≤+/-0.15mm，铣磨平行度≤+/-0.15mm，铣磨面粗糙度Ra≤0.35μm，厚度（≤15mm）时的平行度≤0.35mm/m，厚度（＞15mm）时的平行度≤0.127mm/m。
                    表2本发明铝合金精密铸造板力学性能
锯切切割公差：厚度精度≤+/-0.2mm，切削平行度≤+/-0.2mm，锯切面粗糙度Ra≤30μm。
铣面铣磨公差：厚度精度≤+/-0.15mm，铣磨平行度≤+/-0.15mm，铣磨面粗糙度Ra≤0.35μm，厚度（≤15mm）时的平行度≤0.35mm/m，厚度（＞15mm）时的平行度≤0.127mm/m。
     通过上述表1和表2的对比分析可知，采用本发明工艺生产的铝合金铸造板产品的综合性能优于传统工艺生产的 5083铝合金铸造板。

Claims (1)

1.一种铝合金精密铸造板的热处理及机械加工的方法，包括下述几个步骤：第一步：铸造，配料按Mg4.0～5.5%、Mn0.2～1.0%、Cr<0.3%、Fe<0.5%、Si<0.5%、Ti<0.15%、Cu<0.1%，其他单个元素含量≤0.05%，余量为Al质量百分比的方式进行配比，然后通过熔炼→精炼→静置→多级除气→除渣→直接水冷半连续铸造的工序制造出所需的铝合金精密铸造板扁锭或圆锭；第二步：热处理；第三步：机械加工，其特征在于：在所述的第二步热处理中铸造出铝合金精密铸造板扁锭或圆锭装进热处理炉里进行低温长时均匀化热处理，升温速率为20℃～100℃/h，料温保温温度为300℃～550℃，保温时间为10h～80h；在所述的第三步机械加工中铝合金精密铸造板扁锭或圆锭经热处理后，进行机械加工，用车床进行切头、切尾各100mm～400mm，车皮5mm～30mm，锯床的锯切工艺为锯带速度：1600～2500m/mn；锯切速度：20～100dm2/mn，80～320mm/mn；进料速度：40～90%，20～110mm/mn；料台速度：25～120mm/mn，铣床的铣面工艺为料台进料速度200～500mm/min，铣面盘旋转主轴120～340S，按照上述工艺加工成不同规格的铝合金精密铸造板为4mm～650mm×800mm～2700mm×3000mm～7000mm规格。
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