[发明专利]一种大直径低变形抗力易切削的铝合金铸锭及其制备工艺

说明书

本发明公开了一种大直径低变形抗力易切削的铝合金铸锭及其制备工艺，其包括如下质量分数的化学成分：Si 0.30～0.80％、Fe 0.10～0.60％、Cu 3.4～4.4％、Mn 0.50～0.90％、Mg 0.50～1.3％、Cr 0.01～0.08％、Zn 0.05～0.40％、Bi 0.40～1.0％、Ti 0.03～0.10％、Sn≤0.02％，余量为Al和不可避免的其它杂质，且不可避免的其它杂质单个含量≤0.05％，总量≤0.15％。本发明旨在提供铝合金大直径铸锭的制备工艺，克服了传统工艺生产直径400mm以上硬合金铸锭偏析层厚、易产生裂纹和成分均匀性差等问题，且在变形加工前进行高温扩散处理，获得成分分布均匀、组织弥散致密、易于变形加工的优质铸锭。

技术领域

本发明属铝合金制备技术领域，涉及一种大直径低变形抗力易切削的铝合金铸锭及其制备工艺。

背景技术

易切削铝合金以其优良的切削加工性能、高效的加工效率以及加工后可获得表面光洁度高的制品，在国内外被广泛用于汽车、电子产品、液压设备等领域，制造对表面光洁度、加工精度和零件强度要求高的主缸制动活塞、充气阀体、各类连接件以及压力、仪表等部件。

对于高强度易切削合金而言，合金化程度高，同时为提高其切削性能，还加入一定量Bi、Sn等低熔点组元，造成合金结晶温度范围宽，铸造应力高，变形抗力大。特别是制备大直径铸锭时，往往造成径向化学成分差异大，易产生中心冷裂纹或表面裂纹，且在后续挤压加工时变形抗力高，对工模具的损伤大，生产效率低下。另外，采用传统工艺生产的大直径易切削合金铸锭，边部偏析层缺陷10～20mm，经变形加工过程中，偏析层流入产品中，造成组织废品。

发明内容

为了解决上述问题之一，本发明的目的在于提供一种大直径低变形抗力易切削的铝合金铸锭及其制备工艺，以获得化学成分均匀、组织弥散致密以及变形抗力低的大直径易切削铝合金铸锭。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是：

一种大直径低变形抗力易切削的铝合金铸锭，按质量百分比包括如下元素：Si0.30～0.80％、Fe 0.10～0.60％、Cu 3.4～4.4％、Mn 0.50～0.90％、Mg 0.50～1.3％、Cr0.01～0.08％、Zn 0.05～0.40％、Bi 0.40～1.0％、Ti 0.03～0.10％、Sn≤0.02％，余量为Al和不可避免的其它杂质，且不可避免的其它杂质单个含量≤0.05％，总量≤0.15％。

一种大直径低变形抗力易切削的铝合金铸锭的制备工艺，包括以下步骤：将铝锭置于矩形反射炉内，熔化升温至760～780℃，加入合金材料，电磁搅拌20～30min后，一次精炼15～30min，取样分析化学成分，根据分析结果进行补料，二次精炼15～30min，继续升温至760～780℃，得到化学成分均匀、内部纯净的铝熔体；将铝熔体经流槽、在线除气、双级过滤后引入结晶器平台进行铸造，铸造保持时间20～50s，0mm＜铸造长度＜50mm内的铸造速度25～30mm/min，铸造长度50～150mm内的铸造速度35～45mm/min，铸造长度大于150mm的铸造速度45～50mm/min，并在线加入晶粒细化剂，冷却水流量为60～200t/h，在铸造收尾阶段，铸锭刚脱离石墨环后，停止铸机下行，冷却水流量调整为40～60t/h，保持30～40min；铸锭经水浸超声探伤后，进行高温扩散处理，包括升温、保温和冷却过程。

优选地，所述的一次精炼和二次精炼采用纯度99.999％以上的氮气喷粉精炼，精炼剂用量为2～3kg/t的Al，补料精炼采用纯度99.999％以上的氮气吹入CCl₄，用量为0.1～0.3kg/t的Al。

优选地，所述的在线除气为真空在线除气装置，气源为纯度99.999％的氩气，转子速度400～600rpm。

优选地，所述的双级过滤采用泡沫陶瓷过滤板，一级过滤为50ppi，二级过滤为80ppi。