[發(fā)明專利]改進的快削鍛造鋁合金產(chǎn)品及其制造方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201380025412.4
• 申請日: 2013-05-15
• 公開（公告）號: CN104284991A
• 公開（公告）日: 2015-01-14
• 發(fā)明（設計）人: R·沙哈尼;L·多萊加;I·科拉里克
• 申請（專利權(quán)）人: 肯聯(lián)鋁業(yè)機床杰欽有限公司
• 主分類號: C22C21/08
• 分類號: C22C21/08;C22C21/02;C22F1/043;C22F1/05;F16D65/00
• 代理公司: 北京北翔知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11285
• 代理人: 鐘守期;王媛

本發(fā)明涉及用于切削應用的、尤其是用于高速切削應用的鍛造鋁合金產(chǎn)品。本發(fā)明還涉及從簡單的擠出產(chǎn)品得到的精密切削的零件的領域，主要是涉及條型或棒型零件，其由AA6xxx鋁制成，所述AA6xxx鋁具有隨對于擠出和精密切削的適宜性而被優(yōu)化的化學組成，并且所述AA6xxx鋁特別地不含具有低熔點并對環(huán)境和健康有害的元素(如鉛)或能引起合金的金相結(jié)構(gòu)的脆化的元素。

除非特別指出，與合金的化學組成有關的所有的值以wt％表示。另外，除非特別指出，使用定期出版的注冊記錄序列(Registration?Record?Series)中的由鋁業(yè)協(xié)會定義的名稱命名所涉及的所有鋁合金。

精密切削涉及通過從由金屬制成的條或棒上去除材料以大規(guī)模制造一般為轉(zhuǎn)動零件(螺釘、螺栓、輪軸等)的零件的領域。所述由金屬制成的條或棒通常通過由坯料(billet)擠出而得到，尤其是在鋁合金的情況下。因此，所述零件是在人工或數(shù)控切削機床上以高生產(chǎn)速度生產(chǎn)。這些零件被用于各種領域，從鐘表制造到醫(yī)療器械，到運輸(航空、鐵路、汽車)及工業(yè)(電力、電子、水力…)領域。

最終零件的生產(chǎn)率、表面粗糙度和尺寸精度是與這種加工類型相關的主要目標。切削性可定義為從工件上去除金屬以得到成品的相對容易性。對于鋁合金，與切削性有關的最重要的性能之一是所形成的切削屑的斷裂。如果切削屑不斷裂，可形成長的切削屑，所述長的切削屑可引起很多問題，從得到不符合規(guī)格的產(chǎn)品到很難從切削后的工件上清除切削屑。

直至前不久，加入了如鉛、錫、銦和鉍的元素，這是因為它們形成的相能夠有效地使切削屑斷裂。一種用于快削應用的常規(guī)合金是AA6262，其含有高含量的鉛和鉍。如鉛和鉍的元素，由于它們在鋁中的低固溶度和它們的低熔點，它們由于切削操作引起的加熱而熔化并因此在鋁基體中形成軟區(qū)。由于硬基體中的軟區(qū)，小尺寸的切削屑在切削或精密切削操作過程中容易斷裂，因此允許材料的快速去除和因此的高切削生產(chǎn)率，由于斷裂的切削屑疏散了大量的熱，因此也防止了零件的最終表面粗糙度的可能的惡化。

然而，由于與鉛的存在有關的毒性問題，歐洲法越來越限制合金中如鋁合金，尤其是意在用于精密切削的合金中的容許量。近期調(diào)整的限制將鋁合金的鉛濃度限制至0.4％。數(shù)年來，精密切削的合金類型被建議為具有低鉛含量，甚至為無鉛。他們的組成是基于存在也具有低熔點的替代元素，如錫、鉍或銦。然而，這些合金在精密切削過程中未展現(xiàn)與含鉛的合金完全相同的性能。而且，由于由替代元素形成的低熔點的相引起晶界的完全潤濕，這些合金有時出現(xiàn)脆化的問題。該脆化發(fā)生于未實施充分冷卻的切削過程中。

國際專利申請WO2005/100623公開了用于切削或高速切削應用的快削鍛造的AlMgSi合金產(chǎn)品，優(yōu)選地為擠出的形式，其含有以重量％計：Si?0.6-2.0、Fe?0.2-1.0、Mg?0.5-2.0、Cu最高1.0、Mn最高1.5、Zn最高1.0、Cr最高0.35、Ti最高0.35、Zr?0.04-0.3、每種雜質(zhì)最高0.05、雜質(zhì)總量最高0.15、Al余量。

日本專利申請JP9249931公開了一種鋁合金，其具有由以質(zhì)量計的1.5-12.0％Si、0.5-6.0％Mg、0.01-0.1％Ti和余量的Al以及不可避免的雜質(zhì)組成的組成，并且，如果需要，其含有以質(zhì)量計的0.5-2.0％Mn和0.1-1.0％Cu之一或兩者，或者0.5-1.0％Fe、0.1-0.5％Cr和0.1-0.5％Zr中的一種或多種。

美國專利US6059902公開了鋁合金擠出產(chǎn)品，其含有：Si：1.5-12％、Mg：0.5-6％和，任選地，Mn：0.5-2％、Cu：0.15-3％和Cr：0.04-0.35％中的至少一種，并且，另外含有Ti：0.01-0.1％、不可避免的雜質(zhì)和余量的鋁，其中，Si系化合物的二次相硬顆粒的平均晶粒尺寸為2至20μm，并且其面積比為2至12％。熔化所述合金以得到DAS(枝晶臂間距)為10至50μm的鑄造坯料，然后在450至520℃浸泡處理所述坯料，然后進行擠壓處理。

國際專利申請WO2010/112698公開了由鋁合金制成的快削的擠出產(chǎn)品，所述鋁合金具有以下化學組成，以wt％表示：0.8≤Si＜1.5％；1.0＜Fe≤1.8％；Cu：＜0.1％；Mn：＜1％；Mg：0.6-1.2％；Ni：＜3.0％；Cr：＜0.25％；Ti：＜0.1％；其他元素各自＜0.05％，總量＜0.15％，余量為鋁。

然而，這些最近開發(fā)的合金在精密切削應用中沒有顯示出如之前的含鉛合金一樣好的結(jié)果，特別是在切削屑斷裂方面。