CN112642875B - 一种易切削铝合金棒材的挤压模具及其挤压方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种易切削铝合金棒材的挤压模具及挤压方法，所述挤压模具包括导流板和型模，所述导流板的中心设置有圆形的导流孔，所述导流孔是通孔，所述导流孔采用弧面使导流孔的入口顺滑过渡到导流孔的出口，所述型模的中心设置有圆形的定径孔和圆形的出口孔，所述定径孔和出口孔是联通的通孔。采用本发明挤压模具，可以大幅提高模具内铝合金流速的均匀性，减少模具内壁对铝合金棒材的摩擦，从而抑制再结晶晶粒的长大，消除粗晶环缺陷，提高易切削铝合金棒材的组织性能均匀性和材料利用率。
Description
技术领域
本发明属于铝合金挤压技术领域，具体涉及一种易切削铝合金棒材的挤压模具及其挤压方法。
背景技术
易切削铝合金棒材的切屑易断、不粘刀，可以显著提高铝合金零部件切屑加工的生产效率，获得表面光洁、尺寸精度高的铝合金零部件。易切削铝合金棒材广泛用于汽车、电子、电器、机械装备等领域，用于制造各种精密铝合金零部件。随着汽车、电子、电器、机械装备等领域的迅速发展，对易切削铝合金棒材的质量要求越来越高，既要求易切削铝合金棒材具有优异的切屑加工性能和力学性能，同时还要求易切削铝合金棒材具有细小均匀的晶粒组织。
粗晶环是易切削铝合金棒材中常见的组织缺陷，它是指在易切削铝合金棒材的周边形成的一层环状粗大晶粒组织。粗晶环的出现使易切削铝合金棒材的内部组织产生不均匀，不仅会降低易切削铝合金棒材的切削加工性能和力学性能，还会使加工后铝合金零部件表面变的粗糙，使铝合金零部件氧化着色后产生花斑和色差等问题。在实际生产中，当易切削铝合金棒材出现粗晶环时，不得不将表层的粗晶层去除，而这样操作会大大降低了易切削铝合金棒材的材料利用率。
现有技术中，通常主要是通过调整铝合金的成分组成来减少或消除铝合金棒材的粗晶环，如通过添加Mn、Cr、Zr等过渡族元素来抑制铝合金棒材在挤压过程中发生再结晶和晶粒长大。这种方法对于特定的铝合金有一定的效果，但很难完全消除铝合金棒材的粗晶环，另外，添加Mn、Cr、Zr等过渡族元素也会增加铝合金棒材的生产成本。
粗晶环的产生与挤压模具的结构有紧密的关系，专利CN203991724公开了一种铝合金棒材生产模具，该模具采用偏心挤压结构来减少粗晶，但这种模具在实际生产中并不实用。专利CN107971359公开了一种可生产细微组织结构6系中铝合金棒材的挤压模具，该挤压模具采用了锥形上模，但锥形上模的斜边与中心线的夹角很小，当铝合金棒材的直径较大时，会导致模具较长，在实际生产中也很难获得应用。因此，现有易切削铝合金棒材的挤压模具及挤压方法仍有待改进和发展。
发明内容
本发明针对上述存在问题和不足，提供一种易切削铝合金棒材的挤压模具及其挤压方法，通过优化设计挤压模具的结构及挤压方法，提高模腔内易切削铝合金流动的均匀性，减少模具内壁对易切削铝合金棒材表层的摩擦，抑制再结晶晶粒的长大，消除粗晶环缺陷，提高易切削铝合金棒材的组织均匀性，使易切削铝合金棒材具有优异的力学性能和切削加工性能，提高易切削铝合金棒材的材料利用率。
本发明是通过如下技术方案得以实现的：
本发明第一方面提供了一种易切削铝合金棒材的挤压模具，包括导流板和型模，所述导流板的中心设置有圆形的导流孔，所述导流孔为通孔，且所述导流孔采用弧面使导流孔的入口顺滑过渡到导流孔的出口,所述型模的中心设置有圆形的定径孔和圆形的出口孔，所述定径孔和出口孔为连通的通孔。
作为优选地，所述导流板的厚度D厚为30-40毫米；更优选地，D厚为35毫米。
作为优选地，所述弧面的半径为30-40毫米；更优选地，弧面的半径为35毫米。
作为优选地，所述导流孔的出口直径D出与型模上定径孔的直径d定相等。从而使导流孔内的易切削铝合金顺利进入型模的定径孔。
作为优选地，所述导流孔的入口直径D入大于出口直径D出。目的是使易切削铝合金在挤压过程中能够顺利地从料筒中挤压进入型模的定径孔进行成形，减少对模具壁对易切削铝合金的阻碍，提高易切削铝合金在挤压过程中流动均匀性，减少摩擦生热，有利于抑制再结晶晶粒的长大，从而消除易切削铝合金棒材的粗晶环缺陷。
作为优选地，所述导流孔的入口直径D入小于料筒的直径D筒。目的是在导流板和料筒直接形成一个直角平台，该平台可以有效阻碍易切削铝合金铸棒的表皮卷入到棒材内部，从而提高易切削铝合金棒材的质量。
作为优选地，所述定径孔的直径d定与易切削铝合金棒材的直径相等。定径孔是用于限定易切削铝合金棒材的直径大小。
作为优选地，所述定径孔的长度h定为2-3毫米；更优选地，定径孔的长度h定为2.5毫米。目的在于减少型模定径孔内壁对易切削铝合金棒材的摩擦，改善易切削铝合金棒材的流动均匀性，减少摩擦生热，防止再结晶晶粒的长大
作为优选地，所述出口孔直径d出大于定径孔直径d定的3-5毫米；更优选地，出口孔直径d出大于定径孔直径d定的4毫米。为了使挤压成形的易切削铝合金棒材能够顺利从型模中出来，出口孔的直径d出设计成大于定径孔的直径d定，但也不能太大，否者容易造成定径孔变形甚至塌陷。因此，为了增强型模定径孔的强度，同时又能保证易切削铝合金棒材能够顺利从型模中出来，出口孔的直径d出通常设置成大于定径孔的直径d定的3-5毫米。
现有易切削铝合金棒材的挤压模具（参见图1），导流板的导流孔入口直径与出口直径是相等的，并且出口直径是大于型模的定径孔直径d定，这种模具结构虽然比传统平面模更有利于改善易切削铝合金的流动均匀性，其入口和出口之间是直面，但这种模具结构在导流板与型模之间仍然存在一个平面平台。当来自料筒的易切削铝合金进入到导流孔后，导流板与型模之间的平面平台仍然会阻碍易切削铝合金的流动，并增加了模具内壁对易切削铝合金的摩擦，易切削铝合金需要通过剧烈的转角后再进入型模的定径孔进行成形，这就使得易切削铝合金棒材的表层合金的流速与心部合金流速产生巨大的差异。通常是心部的合金流速远大于表层的合金流速，这种合金流速的巨大差异使易切削铝合金棒材的表层合金产生剧烈的变形，再加上表层合金与型模壁之间的摩擦作用，使易切削铝合金棒材的表层合金温度急剧升高。当表层合金温度达到和超过合金再结晶温度后，促使合金发生再结晶和晶粒长大，这也是现有挤压模具挤压易切削铝合金棒材，导致表层产生粗晶环的主要原因。
与现有易切削铝合金棒材的挤压模具相比，本申请的发明人通过大量的实验研究后发现，将导流板的出口直径设置成与型模定径孔相同，并采用弧面使导流孔的入口顺滑过渡到导流孔的出口，同时减少型模定径孔的长度，可以显著改善挤压过程中型模定径孔上易切削铝合金的流动状况，即大幅减少易切削铝合金棒材表层合金与心部合金的流速差异，大幅提高易切削铝合金在型模定径孔的流速均匀性，同时也大幅减少模具内壁对易切削铝合金的摩擦作用，从而降低易切削铝合金棒材表层合金的温度，进而抑制易切削铝合金棒材表层合金的再结晶晶粒的长大，最终达到可以消除易切削铝合金棒材表层的粗晶环缺陷。
本发明第二方面提供了一种采用上述模具进行易切削铝合金棒材挤压的方法，包括如下步骤：
（1）将易切削铝合金铸棒在410-420℃加热3-4小时；
（2）将挤压模具在260-280℃加热2-3小时；
（3）在挤压速度为10-15毫米/分钟、挤压比为6.6-14.8的条件下，将加热后易切削铝合金铸棒在加热后的挤压模具上挤压成易切削铝合金棒材；
（4）以不小于20℃/分钟的冷却速度将挤压后的易切削铝合金棒材冷却至室温，得到所述易切削铝合金棒材。
上述步骤（1）中在挤压前对铝合金铸棒先进行均质处理，然后冷却至室温后再重新加热铝合金铸棒，最后在进行挤压，是铝合金挤压领域的常规操作。但对于易切削铝合金铸棒而言，为了防止铸棒温度过高导致后续挤压过程中发生再结晶晶粒的长大而导致粗晶环缺陷的出现，挤压前对易切削铝合金铸棒的加热温度不能太高，并且需要严格控制，同时也为了降低生产成本。
本发明通过实验探索研究后发现，将传统的均质和加热合二为一，直接将易切削铝合金铸棒在410-420℃加热3-4小时，在不冷却情况下，直接进行挤压，将均质和加热合二为一，减少了挤压前对铸棒的加热，可以减少能源的消耗，降低生产成本，同时还能达到消除粗晶环的目的。易切削铝合金铸棒的加热温度既不能太低也不能太高，低于410℃，会产生挤压闷机，而高于420℃，又容易导致挤压后的易切削铝合金棒材表层产生粗晶环缺陷，优选地，将易切削铝合金铸棒在415℃加热3.5小时进行均质处理。
上述步骤（2）中挤压模具的加热温度同时对挤压有重要的影响，模具的加热温度低于260℃，同样容易造成闷机而挤不动，而模具加热温度高于280℃，同样容易造成易切削铝合金棒材表面产生粗晶环缺陷。另外，挤压模具的加热时间也不能太短，否则挤压模具不能加热透，同样也容易造成闷机而挤不动，当然，加热时间也不需要太长，否则会造成能源的额外浪费，增加生产成本。优选地，将挤压模具在270℃加热2.5小时，可以确保挤压顺利进行，同时又保证易切削铝合金棒材不会产生粗晶环缺陷。
上述步骤（3）中所述挤压是将加热后的挤压模具安装到挤压机上，然后将加热后的易切削铝合金铸棒转移到挤压机的料筒内，启动挤压机进行挤压成形。易切削铝合金铸棒的挤压速度和挤压比对粗晶环的产生也有影响，挤压速度太快或者挤压比太大，都会导致挤压过程中易切削铝合金的温度上升太多，从而诱发易切削铝合金再结晶晶粒的长大而产生粗晶环缺陷。发明人的实验研究结果表明，在挤压速度为10-15毫米/分钟、挤压比为6.6-14.8的条件下，将加热后易切削铝合金铸棒在加热后的挤压模具上挤压成易切削铝合金棒材，可以确保获得无粗晶环的易切削铝合金棒材。
上述步骤（4）中所述冷却是指采用喷水雾或者直接喷水等方式将挤压后的易切削铝合金棒材冷却至室温。挤压后得到的易切削铝合金棒材仍旧处于高温状态，因此需要将易切削铝合金棒材快速冷却下来，否者，在高温状态停留时间太长，仍旧会诱发易切削铝合金再结晶晶粒的长大而导致易切削铝合金棒材表层产生粗晶环缺陷。优选地，采用直接喷水冷却方式，以不小于20℃/分钟的冷却速度将易切削铝合金棒材冷却至室温，可确保得到易切削铝合金棒材不会产生粗晶环缺陷。
需要特别说明的是，本发明所述易切削铝合金铸棒是采用目前常规熔铸工艺制备得到，通常包括备料、熔炼、精炼除气除杂、细化处理和半连续铸造成型，这是本领域的常规操作，在此不再赘述。
作为优选地，所述易切削铝合金由以下质量百分比的成分组成：Mg 6.35-6.41%，Cu 2.18-2.24%，In 1.49-1.55%，Fe 0.81-0.85%，Co 0.12-0.14%，Be 0.14-0.18%，Na0.16-0.18%，余量为Al和不可避免的杂质元素，杂质元素的单个含量≤0.05%，杂质元素的总量≤0.15%。
作为优选地，所述易切削铝合金由以下质量百分比的成分组成：Mg 6.38%，Cu2.21%，In 1.52%，Fe 0.83%，Co 0.13%，Be 0.16%，Na 0.17%，余量为Al和不可避免的杂质元素，杂质元素的单个含量≤0.05%，杂质元素的总量≤0.15%。
其中，Mg是易切削铝合金的主要强化元素，首先Mg在铝中的固溶度高，具有固溶强化作用，其次，在后续挤压材时效过程中，Mg与Al可析出Mg2Al3强化相，进一步提高易切削铝合金棒材的强度。Mg含量太低，易切削铝合金棒材的强度达不到要求，Mg含量太高，则塑性会变差，塑性会达不到要求。
Cu是易切削铝合金的重要强化元素，主要作用是通过固溶强化和析出相强化提高易切削铝合金棒材的强度。Cu与Al可形成Al2Cu强化相，显著增强铝合金的强度。Cu的含量越高，易切削铝合金棒材的强度也越高，但易切削铝合金的耐腐蚀性能也会逐渐下降。
In的作用是提高易切削铝合金棒材的切削加工性能，In属于低熔点金属元素，在易切削铝合金棒材的切削加工时，易切削铝合金棒材与刀具之间的高速摩擦，机械能转变成热能，使易切削铝合金的温度升高，当与刀具接触点附近的易切削铝合金的切屑温度达到或接近低熔点金属元素In的熔点时，这些低熔点组元发生软化甚至熔化，从而使铝合金切屑发生断裂，达到切屑不粘刀的效果。具有优异切削加工性能的铝合金，可以采用更高的速度或者更大的进刀量进行加工，从而显著提高切削加工的生产效率，获得表面光洁、尺寸精度高的精密铝合金零部件。发明人通过大量的探索实验研究后发现，In的含量对铝合金棒材的切屑加工性能有着重要的影响，当添加1.49-1.55%的In时，易切削铝合金棒材既具有优异的切削加工性能又具有高的强度和塑性；In含量低于1.49%，铝合金棒材的切削加工性能则急剧下将，而In含量太高时，又会恶化铝合金棒材的强度和塑性。
Fe的作用是提高易切削铝合金棒材的强度和耐高温性能。Fe在铝合金中通常以粗大针状FeAl3、FeSiAl3等粗大针状β-Fe富铁相形式存在于铝合金中，这些粗大针状β-Fe富铁相会降低铝合金的铝合金的强度以及塑性。本申请的发明人经过研究后发现，在易切削铝合金棒材中添加0.81-0.85%的Fe，同时添加0.15-0.18%的Be元素，Be元素对粗大针状β-Fe富铁相具有很好的细化变质作用，在易切削铝合金铸棒凝固过程中，Be元素可吸附在FeAl3、FeSiAl3等富铁相的生长前沿，抑制β-Fe富铁相的按针状生长，最终可使粗大针状β-Fe富铁相转变为细小均匀的颗粒状α-Fe富铁相，并弥散分布在铝基体内部，不仅可以消除粗大针状β-Fe富铁相对易切削铝合金棒材强度和塑性的影响，反而可以大幅度提高易切削铝合金棒材的强度和耐高温性能。
Co的主要作用是细化易切削铝合金铸棒的晶粒，改善易切削铝合金铸棒的组织均匀性，提高易切削铝合金铸棒的挤压性能。传统的铝钛系晶粒细化剂在易切削铝合金中会因为In元素的存在而导致晶粒细化效果失效，即In对传统铝钛系晶粒细化剂有毒化作用。本申请发明人通过大量的实验研究后发现，微量的Co元素对本发明所述易切削铝合金具有很好的晶粒细化效果，添加0.12-0.14%的Co元素，可明显细化易切削铝合金铸棒的晶粒组织，改善易切削铝合金铸棒的组织均匀性，提高易切削铝合金铸棒的挤压性能。
Be的作用是细化变质粗大针状β-Fe富铁相。Fe通常以粗大针状FeAl3、FeSiAl3等形式存在于铝合金中，会降低铝合金的铝合金的强度以及塑性。本申请的发明人经过研究后发现，添加0.14-0.18%的Be元素，Be元素对粗大针状β-Fe富铁相具有很好的细化变质作用，在易切削铝合金铸棒凝固过程中，Be元素可吸附在FeAl3、FeSiAl3等富铁相的生长前沿，抑制β-Fe富铁相的按针状生长，最终可使粗大针状β-Fe富铁相转变为细小均匀的颗粒状α-Fe富铁相，并弥散分布在铝基体内部，不仅可以消除粗大针状β-Fe富铁相对易切削铝合金棒材强度和塑性的影响，反而可以大幅度提高易切削铝合金棒材的强度和耐高温性能。
微量Na元素的作用是细化Mg2Al3强化相。本发明易切削铝合金中含有较高的Mg元素，部分Mg除了固溶在铝基体中起到增强易切削铝合金棒材的作用外，大部分的Mg与Al在铸造过程中会形成粗大的Mg2Al3相，粗大的Mg2Al3相既不能起到增强易切削铝合金绑定的强度作用，反而会不利于后续挤压成形和析出细小的Mg2Al3强化相来增强易切削铝合金棒材的强度。经过试验研究后惊奇的发现，添加微量的Na元素对粗大Mg2Al3相具有很好的细化变质作用，在易切削铝合金铸造过程中可使粗大的Mg2Al3相转变成细小的Mg2Al3相，既能改善易切削铝合金铸棒的挤压性能，又有利于析出细小的Mg2Al3强化相来增强易切削铝合金棒材的强度。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明通过将导流板的出口直径设计成与型模定径孔的直径相同，并采用弧面使导流孔的入口顺滑过渡到导流孔的出口，同时减少型模定径孔的长度，可以显著改善挤压过程中型模定径孔上易切削铝合金的流动状况，大幅减少易切削铝合金棒材表层合金与心部合金的流速差异，大幅提高易切削铝合金在型模定径孔的流速均匀性，同时也大幅减少模具内壁对易切削铝合金的摩擦作用，从而降低易切削铝合金棒材表层合金的温度，进而抑制易切削铝合金棒材表层合金的再结晶晶粒的长大，最终达到可以消除易切削铝合金棒材表层的粗晶环缺陷。
附图说明
图1为现有易切削铝合金棒材挤压模具的装配结构示意图。
图2为本发明易切削铝合金棒材挤压模具的装配结构示意图。
图3为本发明易切削铝合金棒材挤压模具导流板的结构示意图。
图4为本发明易切削铝合金棒材挤压模具型模的结构示意图。
图5为实施例1易切削铝合金棒材的显微组织。
图6为实施例2易切削铝合金棒材的显微组织。
图7为实施例3易切削铝合金棒材的显微组织。
图8为对比例1易切削铝合金棒材的显微组织。
图9为对比例2易切削铝合金棒材的显微组织。
图10为对比例3易切削铝合金棒材的显微组织。
1-导流板，11-导流孔，12-弧面，2-型模，21-出口孔，22-定径孔，3-模垫，4-模套，5-前支撑环，6-后支撑环，7-挤压筒外套，8-挤压筒内套，9-挤压筒，10-料筒。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
一种直径为60毫米的易切削铝合金棒材，由以下质量百分比的成分组成：Mg6.38%，Cu 2.21%，In 1.52%，Fe 0.83%，Co 0.13%，Be 0.16%，Na 0.17%，余量为Al和不可避免的杂质元素，杂质元素的单个含量≤0.05%，杂质元素的总量≤0.15%。
所述易切削铝合金棒材采用如下挤压模具进行制备，所述挤压模具装配结构示意图参见图2，导流板结构示意图参见图3，型模结构示意图参见图4。所述挤压模具包括导流板1和型模2，所述导流板1的中心设置有圆形的导流孔11，所述导流孔11为通孔，且所述导流孔11采用弧面12使导流孔11的入口顺滑过渡到导流孔11的出口。所述型模2的中心设置有圆形的定径孔22和圆形的出口孔21，所述定径孔22和出口孔21为连通的通孔。所述导流板1的厚度D厚为35毫米，弧面12的半径为35毫米，导流孔11的出口直径D出为60毫米，导流孔11的入口直径D入为130毫米，定径孔22的直径d定为60毫米，定径孔22的长度h定为2.5毫米，出口孔21的直径d出为64毫米，料筒10的直径为180毫米。
挤压方法包括如下步骤：
（1）将易切削铝合金铸棒在415℃加热3.5小时；
（2）将挤压模具在270℃加热2.5小时；
（3）在挤压速度为12毫米/分钟、挤压比为9的条件下，将加热后易切削铝合金铸棒在加热后的挤压模具上挤压成易切削铝合金棒材；
（4）以25℃/分钟的冷却速度将挤压后的易切削铝合金棒材冷却至室温，得到所述易切削铝合金棒材。
实施例2
一种直径为40毫米的易切削铝合金棒材，由以下质量百分比的成分组成：Mg6.38%，Cu 2.21%，In 1.52%，Fe 0.83%，Co 0.13%，Be 0.16%，Na 0.17%，余量为Al和不可避免的杂质元素，杂质元素的单个含量≤0.05%，杂质元素的总量≤0.15%。
所述易切削铝合金棒材采用如下挤压模具进行制备，所述挤压模具包括导流板1和型模2，所述导流板1的中心设置有圆形的导流孔11，所述导流孔11为通孔，且所述导流孔11采用弧面12使导流孔11的入口顺滑过渡到导流孔11的出口。所述型模2的中心设置有圆形的定径孔22和圆形的出口孔21，所述定径孔22和出口孔21为连通的通孔。所述导流板1的厚度D厚为30毫米，弧面12的半径为30毫米，导流孔11的出口直径D出为40毫米，导流孔11的入口直径D入为100毫米，定径孔22的直径d定为40毫米，定径孔22的长度h定为2毫米，出口孔21的直径d出为43毫米，料筒10的直径为154毫米。
挤压方法包括如下步骤：
（1）将易切削铝合金铸棒在410℃加热4小时；
（2）将挤压模具在260℃加热3小时；
（3）在挤压速度为15毫米/分钟、挤压比为14.8的条件下，将加热后易切削铝合金铸棒在加热后的挤压模具上挤压成易切削铝合金棒材；
（4）以30℃/分钟的冷却速度将挤压后的易切削铝合金棒材冷却至室温，得到所述易切削铝合金棒材。
实施例3
一种直径为80毫米的易切削铝合金棒材，由以下质量百分比的成分组成：Mg6.38%，Cu 2.21%，In 1.52%，Fe 0.83%，Co 0.13%，Be 0.16%，Na 0.17%，余量为Al和不可避免的杂质元素，杂质元素的单个含量≤0.05%，杂质元素的总量≤0.15%。
所述易切削铝合金棒材采用如下挤压模具进行制备，所述挤压模具包括导流板1和型模2，所述导流板1的中心设置有圆形的导流孔11，所述导流孔11为通孔，且所述导流孔11采用弧面12使导流孔11的入口顺滑过渡到导流孔11的出口。所述型模2的中心设置有圆形的定径孔22和圆形的出口孔21，所述定径孔22和出口孔21为连通的通孔。所述导流板1的厚度D厚为40毫米，弧面12的半径为40毫米，导流孔11的出口直径D出为80毫米，导流孔11的入口直径D入为160毫米，定径孔22的直径d定为80毫米，定径孔22的长度h定为3毫米，出口孔21的直径d出为85毫米，料筒10的直径为205毫米。
挤压方法包括如下步骤：
（1）将易切削铝合金铸棒在420℃加热3小时；
（2）将挤压模具在280℃加热2小时；
（3）在挤压速度为10毫米/分钟、挤压比为6.6的条件下，将加热后易切削铝合金铸棒在加热后的挤压模具上挤压成易切削铝合金棒材；
（4）以20℃/分钟的冷却速度将挤压后的易切削铝合金棒材冷却至室温，得到所述易切削铝合金棒材。
对比例1
一种直径为60毫米的易切削铝合金棒材，由以下质量百分比的成分组成：Mg6.38%，Cu 2.21%，In 1.52%，Fe 0.83%，Co 0.13%，Be 0.16%，Na 0.17%，余量为Al和不可避免的杂质元素，杂质元素的单个含量≤0.05%，杂质元素的总量≤0.15%，
所述易切削铝合金棒材采用现有技术中常规挤压模具进行制备，所述挤压模具包括导流板1，型模2，模垫3，模套4，前支撑环5，后支撑环6，挤压筒外套7，挤压筒内套8，挤压筒9，料筒10；所述导流板1的中心设置有圆形的导流孔，所述导流孔为通孔。所述型模2的中心设置有圆形的定径孔和圆形的出口孔，所述定径孔和出口孔为连通的通孔，其结构如图1所示。其中导流板1的厚度D厚为35毫米，导流孔的出口直径D出为130毫米，导流孔的入口直径D入为130毫米，定径孔的直径d定为60毫米，定径孔的长度h定为2.5毫米，出口孔的直径d出为64毫米，料筒10的直径为180毫米。
挤压方法包括如下步骤：
（1）将易切削铝合金铸棒在415℃加热3.5小时；
（2）将挤压模具在270℃加热2.5小时；
（3）在挤压速度为12毫米/分钟、挤压比为9的条件下，将加热后易切削铝合金铸棒在加热后的挤压模具上挤压成易切削铝合金棒材；
（4）以25℃/分钟的冷却速度将挤压后的易切削铝合金棒材冷却至室温，得到所述易切削铝合金棒材。
对比例2
一种直径为40毫米的易切削铝合金棒材，由以下质量百分比的成分组成：Mg6.38%，Cu 2.21%，In 1.52%，Fe 0.83%，Co 0.13%，Be 0.16%，Na 0.17%，余量为Al和不可避免的杂质元素，杂质元素的单个含量≤0.05%，杂质元素的总量≤0.15%。
所述易切削铝合金棒材采用如下挤压模具进行制备，所述挤压模具包括导流板1和型模2，所述导流板1的中心设置有圆形的导流孔11，所述导流孔11为通孔，且所述导流孔11采用弧面12使导流孔11的入口顺滑过渡到导流孔11的出口。所述型模2的中心设置有圆形的定径孔22和圆形的出口孔21，所述定径孔22和出口孔21为连通的通孔。所述导流板1的厚度D厚为30毫米，弧面12的半径为30毫米，导流孔11的出口直径D出为40毫米，导流孔11的入口直径D入为100毫米，定径孔22的直径d定为40毫米，定径孔22的长度h定为2毫米，出口孔21的直径d出为43毫米，料筒10的直径为154毫米。
挤压方法包括如下步骤：
（1）将易切削铝合金铸棒在440℃加热4小时；
（2）将挤压模具在260℃加热3小时；
（3）在挤压速度为15毫米/分钟、挤压比为14.8的条件下，将加热后易切削铝合金铸棒在加热后的挤压模具上挤压成易切削铝合金棒材；
（4）以30℃/分钟的冷却速度将挤压后的易切削铝合金棒材冷却至室温，得到所述易切削铝合金棒材。
对比例3
一种直径为80毫米的易切削铝合金棒材，由以下质量百分比的成分组成：Mg6.38%，Cu 2.21%，In 1.52%，Fe 0.83%，Co 0.13%，Be 0.16%，Na 0.17%，余量为Al和不可避免的杂质元素，杂质元素的单个含量≤0.05%，杂质元素的总量≤0.15%。
所述易切削铝合金棒材采用如下挤压模具进行制备，所述挤压模具包括导流板1和型模2，所述导流板1的中心设置有圆形的导流孔11，所述导流孔11为通孔，且所述导流孔11采用弧面12使导流孔11的入口顺滑过渡到导流孔11的出口。所述型模2的中心设置有圆形的定径孔22和圆形的出口孔21，所述定径孔22和出口孔21为连通的通孔。所述导流板1的厚度D厚为40毫米，弧面12的半径为40毫米，导流孔11的出口直径D出为80毫米，导流孔11的入口直径D入为160毫米，定径孔22的直径d定为80毫米，定径孔22的长度h定为3毫米，出口孔21的直径d出为85毫米，料筒10的直径为205毫米。
挤压方法包括如下步骤：
（1）将易切削铝合金铸棒在420℃加热3小时；
（2）将挤压模具在300℃加热2小时；
（3）在挤压速度为10毫米/分钟、挤压比为6.6的条件下，将加热后易切削铝合金铸棒在加热后的挤压模具上挤压成易切削铝合金棒材；
（4）以20℃/分钟的冷却速度将挤压后的易切削铝合金棒材冷却至室温，得到所述易切削铝合金棒材。
验证例1
分别在实施例1-3和对比例1-3制备的易切削铝合金棒材的表层取样，试样经磨制、抛光和腐蚀后，在LEICA-3000M型光学显微镜上进行微观组织观察，结果如图5-图10所示。
其中图5-7分别为实施例1-3易切削铝合金棒材的显微组织图，图8-10分别为对比例1-3易切削铝合金棒材的显微组织图。从图5-7可看到，采用本发明挤压模具及挤压方法制备易切削铝合金棒材，易切削铝合金棒材的表层组织为细小均匀的等轴晶粒，未见粗晶环缺陷。对比例1由于是采用现有挤压模具制备易切削铝合金棒材，对比例2由于易切削铝合金铸棒的加热温度超过了420℃，对比例3由于挤压模具的加热温度超过了280℃，导致易切削铝合金棒材的表层组织为粗大的晶粒，呈现粗晶环组织缺陷。
以上具体实施方式部分对本发明所涉及的分析方法进行了具体的介绍。应当注意的是，上述介绍仅是为了帮助本领域技术人员更好地理解本发明的方法及思路，而不是对相关内容的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域技术人员还可以对本发明进行适当的调整或修改，上述调整和修改也应当属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种易切削铝合金棒材挤压模具的挤压方法，其特征在于，所述挤压模具包括导流板和型模，所述导流板的中心设置有圆形的导流孔，所述导流孔为通孔，且所述导流孔采用弧面使导流孔的入口顺滑过渡到导流孔的出口,所述型模的中心设置有圆形的定径孔和圆形的出口孔，所述定径孔和出口孔为连通的通孔；所述挤压方法包括如下步骤：
（1）将易切削铝合金铸棒在410-420℃加热3-4小时；
（2）将挤压模具在260-280℃加热2-3小时；
（3）在挤压速度为10-15毫米/分钟、挤压比为6.6-14.8的条件下，将加热后易切削铝合金铸棒在加热后的挤压模具上挤压成易切削铝合金棒材；
（4）以不小于20℃/分钟的冷却速度将挤压后的易切削铝合金棒材冷却至室温，得到所述易切削铝合金棒材。
2.根据权利要求1所述的挤压方法，其特征在于，所述导流板的厚度D厚为30-40毫米。
3.根据权利要求1所述的挤压方法，其特征在于，所述弧面的半径为30-40毫米。
4.根据权利要求1所述的挤压方法，其特征在于，所述导流孔的出口直径D出与型模上定径孔的直径d定相等。
5.根据权利要求4所述的挤压方法，其特征在于，所述导流孔的入口直径D入大于出口直径D出，且所述导流孔的入口直径D入小于料筒的直径D筒。
6.根据权利要求1所述的挤压方法，其特征在于，所述定径孔的直径d定与易切削铝合金棒材的直径相等。
7.根据权利要求6所述的挤压方法，其特征在于，所述定径孔的长度h定为2-3毫米。
8.根据权利要求1所述的挤压方法，其特征在于，所述出口孔直径d出比定径孔直径d定大3-5毫米。
9.根据权利要求1所述的挤压方法，其特征在于，所述易切削铝合金由以下质量百分比的成分组成：Mg 6.35-6.41%，Cu 2.18-2.24%，In 1.49-1.55%，Fe 0.81-0.85%，Co 0.12-0.14%，Be 0.14-0.18%，Na 0.16-0.18%，余量为Al和不可避免的杂质元素，杂质元素的单个含量≤0.05%，杂质元素的总量≤0.15%。
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