[发明专利]环保易切削铝合金的制备工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一类环保易切削铝合金的制备工艺。

背景技术

易切削铝合金由于其削加工性能好，而使工件加工效率得到大幅提高，再则其产品表面光洁度好、精度高，被广泛地应用于各种精密部件。随着世界各国对环保要求的提高，有毒元素铅被欧盟及其它国家禁止生产与使用，而我国是易切削铝合金出口大国，新型无铅易切削铝合金的研发势在必行。开发新型无铅易切削铝合金旨在用绿色环保的组元替代有毒金属铅，形成无铅易切削铝合金新体系。

如今我们用绿色环保元素代替一般易切削铝合金中的铅，并保证其切削性能不减弱。传统的含铅易切削铝合金切削机制(Sircar，Subhasish.US Pat，6416598.2002207209)是：工件在高速切削过程中机械能转变成热能，工件温度升高，当摩擦生热使得在切削刀具和材料的接触点附近的温度升高达到或接近低熔点组元的熔点时，在接触点的这种化合物发生了软化和熔化，在切削力的作用下低熔点物质的这个点上就容易断裂使合金在加工过程中切屑不易发生粘刀、缠刀、排屑方便。而新添加的环保易切削元素在合金基体中的存在形式与含铅的合金不一样，扩散方式及分布状况也相应的有所变化。经过一定量的形变处理，合理的热处理使新添加的易切削元素形成的新相能充分均匀地分布到基体之中去。

发明内容

发明的目的是通过对合金的变形、热处理，使无铅易切削铝合金中添加的绿色环保易切削元素，分布更加均匀，使合金得到较佳切削性能及力学性能。

本发明的目的是通过下述方式实现的：

本发明的方法是采用2xxx系或6xxx系铝合金，用元素Sn、Bi中的一种或两种替换铝合金中的铅元素；在选用Sn、Bi两种中的一种的情况下，Sn或Bi占铝合金总含量的0.1％-2％；同时选用Sn、Bi两种中的情况下，Sn、Bi两者的含量占铝合金总含量的0.2-4％；

按照上述设定的合金元素成分进行原料准备配料；通过合金化处理熔炼，铸锭；将铸锭在420-430℃下热挤压；在520℃-580℃下固溶，保温1.5-2.5小时；在恒温箱中150℃-190℃保温7.5-8小时时效。

在520℃-580℃下固溶，保温1.5-2.5小时后，还可通过冷拉变形处理，变形量为6-8％，再放入到恒温箱中。

本发明最优选的方案之一为：按照上述设定的合金元素成分进行原料准备配料；通过合金化处理熔炼，搅拌铸造，铸成直径90mm的铸锭；对铸锭420-430℃热挤压；570℃-575℃固溶，保温1.5-2小时；在恒温箱中170℃保温8小时时效。

本发明最优选的方案之二为：按照上述设定的合金元素成分进行原料准备配料；通过合金化处理熔炼，搅拌铸造，铸成直径90mm的铸锭；对铸锭420-430℃热挤压；570℃-575℃固溶，保温1.5-2小时；冷拉变形，变形量为7％；在恒温箱中170℃保温8小时时效。

本发明具体的工艺方法如下：

铸造：根据设计的成分，准备所用的材料，采用搅拌铸造的方法，浇铸出Φ94mm×420mm的铸锭，经过520℃保温6小时的均匀化处理，之后水冷；

热挤压：铝锭均匀化处理之后的，进行车削，将铸锭表面去除，然后放入炉中(炉温460℃)加热，加热至试样温度为420℃，之后就用挤压机开始热挤压，挤压筒的温度为380℃，挤压速度10m/s，挤压成Φ12mm的圆棒；

固溶：将热挤压之后的试样进行固溶热处理，固溶温度570℃-575℃，保温1.5-2小时；

冷拉变形：对于制作T8态的成品则是在固溶的基础上，进行冷拉变形(变形量为7-8％)

时效：固溶之后进行时效处理170℃保温8小时。

通过本发明的制备工艺方法，对铝合金的变形、热处理，使合金的强度达到较佳值，添加的Sn、Bi元素分布均匀且产生的粒子大小控制在1-20微米。使无铅易切削铝合金中添加的绿色环保易切削元素，分布更加均匀，使合金得到较佳切削性能及力学性能。

本发明在用元素Sn、Bi两种中的一种或两种替换铝合金中的铅元素时，配料可优选采用以下方式：

本发明在同时选用Sn、Bi两种中的情况下，Sn含量优选占铝合金总含量0.1％-2％；Bi含量优选占铝合金总含量0.1％-2％。

同时选用Sn、Bi两种中的情况下，Sn含量最优选占铝合金总含量0.1％-1.5％；Bi含量最优选占铝合金总含量0.1％-1.5％。

本发明还可添加有稀土元素作添加剂。优选La、Ce、Er或y中一种或几种。稀土元素的含量不高于铝合金总含量2％为佳。