CN107868890B - 一种易于切削的铝合金及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种易于切削的铝合金及其制备方法，属于铝合金材料技术领域，由以下重量百分数的元素原料组成：Si:1.15～1.2％；Fe:0.35～0.40％；Cu:0.35～0.40％；Mn:0.65～0.70％；Mg:0.80～0.85％；Cr:0.03～0.07％；Zn:0.15～0.20％；Ti:0.02～0.05％；Pb:0.25～0.35％；Bi:0.55～0.65％；余量为Al。本发明制备得到的铝合金具有优良的机械性能和较高的硬度，而且在进行切削时不易黏刀，有利于铝合金工件的切削加工。

Description

一种易于切削的铝合金及其制备方法
技术领域
本发明涉及铝合金材料技术领域，尤其涉及一种易于切削的铝合金及其制备方法。
背景技术
随着现代交通工具的快速发展，对材料的性能要求越来越高。铝合金制品因其质量轻、耐腐蚀性能好、拉伸性能高等特点而成为当今世界各国研究的热点。现有的铝合金属于中高强Al-Mg-Si系铝合金，为可热处理强化铝合金，主要用于制造既要有高的强度又要有高的断裂韧性的焊接结构，如交通运输车辆的桁架、杆件、容器等等。铝合金零部件在加工过程中经常会进行切削，但是切削时很容易产生黏刀现象，影响切削过程。
发明内容
针对现在技术存在的上述问题，本发明提供了一种易于切削的铝合金及其制备方法。本发明制备得到的铝合金不仅具有优良的机械性能，而且在进行切削时不易黏刀，有利于铝合金工件的切削加工。
本发明的技术方案如下：
本发明提供的一种易于切削的铝合金，由以下重量百分数的元素原料组成： Si：1.15～1.20％；Fe:0.35～0.40％；Cu:0.35～0.40％；Mn:0.65～0.70％；Mg:0.80～0.85％；Cr:0.03～0.07％；Zn:0.15～0.20％；Ti:0.02～0.05％；Pb:0.25～0.35％；Bi:0.55～0.65％；余量为Al。
本发明还提供了制备上述所述的易于切削的铝合金的方法，具体步骤如下：
(1)炉内清理：扒干净熔池表面浮渣；
(2)熔化：将制备所述铝合金需要的合金材料添加到熔池内进行熔化，熔化温度在730℃以上；
(3)搅拌：合金材料添加完毕后进行电磁搅拌，搅拌时间为15min，然后进行通气搅拌：搅拌时间为10min；
(4)第一次精炼：采用氮气喷粉精炼，精炼温度为740～745℃，精炼时间为15～20min；
(5)晶粒细化：添加晶粒细化剂，所述细化剂为铝钛硼丝；
(6)第二次精炼：采用氮气喷粉精炼，精炼温度为740～745℃，精炼时间在13min以上；
(7)取样分析及补料：取样进行炉前分析，若成分不达标则进行相应补料，补料后搅拌15min以上，然后在熔池表面撒上覆盖剂；
(8)铸造：在铸造前先对流槽、过滤箱和分流盘预热，铝液经过滤后进行浇铸，其铸造温度及铸造速度随着铝棒直径和长度的增加而增加；
(9)均匀化处理：在均质炉里进行保温，其温度为520℃，保温时间为 14h；
(10)挤压：在挤压机上进行挤压，挤压速度为2～4m/min，模具加热温度为450～480℃，铝棒温为490～530℃，淬火温度为510～535℃，冷却方式为喷水冷却，冷后温度小于100℃；
(11)时效：采用165℃保温8h进行时效处理得到所述铝合金。
本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
本发明制备得到的铝合金抗拉强度为400～406MPa，屈服强度为 361～376MPa，延伸率为10.5～13.0％，硬度为115～118HB，因此具有优良的机械性能和较高的硬度，且经测试验证，本发明制备得到的铝合金易于切削加工，不容易产生黏刀现象，使得该铝合金在有可靠的机械性能同时，便于加工成型，提高生产的效率及质量。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明进行具体描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本发明进行进一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本发明作出一些非本质的改进和调整。
本发明提供了一种易于切削的铝合金，由以下重量百分数的元素原料组成： Si：1.15～1.20％；Fe:0.35～0.40％；Cu:0.35～0.40％；Mn:0.65～0.70％；Mg:0.80～0.85％；Cr:0.03～0.07％；Zn:0.15～0.20％；Ti:0.02～0.05％；Pb:0.25～0.35％；Bi:0.55～0.65％；余量为Al。
制备上述所述的易于切削的铝合金的方法，具体步骤如下：
(1)炉内清理：扒干净熔池表面浮渣；
(2)熔化：将制备所述铝合金需要的原材料添加到熔池内进行熔化，熔化温度在730℃以上；为了使其快速、充分融合，铋锭添加前先破碎分散；
(3)搅拌：为了使熔体内部化学成分均匀，原材料添加完毕后需进行搅拌；所述搅拌分两次，一次为电磁搅拌，搅拌时间为15min，另一次为通气搅拌，搅拌时间为10min；
(4)第一次精炼：采用氮气喷粉精炼，精炼剂为普通高精精炼剂，精炼温度为740～745℃，精炼时间为15～20min；精炼过程中，精炼管缓慢移动，熔池边角处停留时间相对较长，第一次精炼完成后进行第一次扒渣。
(5)晶粒细化：在第二次精炼前添加晶粒细化剂，所述细化剂优选为铝钛硼丝，所述铝钛硼丝的加入速度为37dm/min；
(6)第二次精炼：采用氮气喷粉精炼，精炼剂为普通高精精炼剂，精炼温度为740～745℃，精炼时间为15～20min；精炼过程中，精炼管缓慢移动，熔池边角处停留时间相对较长，第二次精炼完成后进行第二次扒渣。
(7)取样分析及补料：取样进行炉前分析，若成分不达标则进行相应补料，补料后搅拌15min以上，然后在熔池表面撒上覆盖剂；
(8)铸造：在铸造前先对流槽、过滤箱和分流盘充分预热烘干，预热时间为1h以上，其铸造温度及铸造速度随着铝棒直径和长度的增加而增加，其中铸造温度为659～759℃，铸造速度为70～80mm/min。
例如：当铝棒直径为Φ270mm，长度为500mm，铸造速度为75mm/min时，其铸造温度为659～735℃；当铝棒直径为Φ270mm，长度为2500mm，铸造速度为80mm/min时，其铸造温度为691～751℃。
又例如：当铝棒直径为Φ320mm，长度为1000mm，铸造速度为70mm/min 时，其铸造温度为702～752℃；当铝棒直径为Φ320mm，长度为2500mm，铸造速度为70mm/min时，其铸造温度为708～759℃。
铝液在铸造前要先经过滤箱过滤，所述过滤箱采用两级过滤，分别为30ppi 的过滤板和50ppi的过滤板组合而成，所述过滤板可采用泡沫陶瓷等材料制成。
(9)均匀化处理：在均质炉里进行保温，其温度为520℃，保温时间为 14h，出炉后采用风冷和水冷混合的冷却方式。
(10)挤压：在挤压机上进行挤压，挤压速度为2～4m/min，模具加热温度为450～480℃，铝棒温为490～530℃，淬火温度为510～535℃，冷却方式为喷水冷却，冷后温度小于100℃；为了保证铝棒冷却到位，在水箱后端设置一个小水槽，进行穿水冷却。
(11)时效：在时效炉里采用165℃保温8h进行时效处理得到所述铝合金。
下面选取如表1所示的实施例1-4来具体说明其机械性能。
表1
将实施例1-4制备得到的铝合金进行常温性能测试，测试结果下表2所示。
表2
综上所述，由本发明制备得到的铝合金抗拉强度为400～406MPa，屈服强度为361～376MPa，延伸率为10.5～13.0％，硬度为115～118HB，具有优良的机械性能和较高硬度；经测试，本发明制备的铝合金易于切削，且不易产生黏刀现象。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的保护范围。

Claims (1)

1.一种易于切削的铝合金的制备方法，所述的铝合金包括如下重量百分数的元素原料组成：Si：1.15～1.20％；Fe:0.35～0.40％；Cu:0.35～0.40％；Mn:0.65～0.70％；Mg:0.80～0.85％；Cr:0.03～0.07％；Zn:0.15～0.20％；Ti:0.02～0.05％；Pb:0.25～0.35％；Bi:0.55～0.65％；余量为Al；其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
(1)炉内清理：扒干净熔池表面浮渣；
(2)熔化：将制备所述铝合金需要的合金材料添加到熔池内进行熔化，熔化温度在730℃以上；
(3)搅拌：合金材料添加完毕后进行电磁搅拌，搅拌时间为15min，然后进行通气搅拌：搅拌时间为10min；
(4)第一次精炼：采用氮气喷粉精炼，精炼温度为740～745℃，精炼时间为15～20min；
(5)晶粒细化：添加晶粒细化剂，所述细化剂为铝钛硼丝；
(6)第二次精炼：采用氮气喷粉精炼，精炼温度为740～745℃，精炼时间在13min以上；
(7)取样分析及补料：取样进行炉前分析，若成分不达标则进行相应补料，补料后搅拌15min以上，然后在熔池表面撒上覆盖剂；
(8)铸造：在铸造前先对流槽、过滤箱和分流盘预热，铝液经过滤后进行浇铸，其铸造温度及铸造速度随着铝棒直径和长度的增加而增加；
(9)均匀化处理：在均质炉里进行保温，其温度为520℃，保温时间为14h；
(10)挤压：在挤压机上进行挤压，挤压速度为2～4m/min，模具加热温度为450～480℃，铝棒温为490～530℃，淬火温度为510～535℃，冷却方式为喷水冷却，冷后温度小于100℃；
(11)时效：采用165℃保温8h进行时效处理得到所述铝合金。
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CN104046859A (zh) * 2014-06-26 2014-09-17 龙口市丛林铝材有限公司 一种晶粒细化的大壁厚挤压铝合金管材及其制备方法

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