[發(fā)明專利]一種大尺寸無(wú)鉛易切削鋁合金鑄棒的鑄造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010217874.8
• 申請(qǐng)日: 2020-03-25
• 公開（公告）號(hào): CN111394601B
• 公開（公告）日: 2021-05-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 牛艷萍;王彩雯;張大鵬;覃建波
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣東領(lǐng)勝新材料科技有限公司
• 主分類號(hào): C22C1/03
• 分類號(hào): C22C1/03;C22C1/06;B22D11/00;C22B9/02;C22B9/05;C22C21/14;C22C21/16
• 代理公司: 廣州艾維專利商標(biāo)代理事務(wù)所(普通合伙) 44739
• 代理人: 何燦

本發(fā)明提供一種大尺寸無(wú)鉛易切削鋁合金鑄棒的鑄造方法，屬于鋁合金鑄造技術(shù)領(lǐng)域，該方法依次包括：按照鋁合金的成分組成及質(zhì)量百分比進(jìn)行配料、電磁攪拌熔煉鋁合金液、爐內(nèi)噴粉精煉除氣除雜、在線晶粒細(xì)化處理、在線除氣過(guò)濾處理、超聲波振動(dòng)半連續(xù)鑄造。本發(fā)明采用電磁攪拌熔煉鋁合金液和超聲波振動(dòng)半連續(xù)鑄造，通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)熔煉鑄造工藝及參數(shù)，解決Sn、Bi等元素的比重偏析和凝固偏析問(wèn)題，消除鑄棒內(nèi)部的熱裂紋，細(xì)化α?Al晶粒和第二相化合物的尺寸，提高大尺寸無(wú)鉛易切削鋁合金鑄棒的組織成分均勻性和擠壓加工性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋁合金鑄造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種大尺寸無(wú)鉛易切削鋁合金鑄棒的鑄造方法。

背景技術(shù)

鋁合金具有密度小、比強(qiáng)度高、耐腐蝕、導(dǎo)熱導(dǎo)電性能好、易加工成形、可回收利用等優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于建筑、汽車、電子、電器、機(jī)械裝備等領(lǐng)域。在眾多鋁合金零部件的生產(chǎn)制造過(guò)程中都需要經(jīng)過(guò)大量的車、銑、鉆孔、攻絲等切削加工。

易切削鋁合金通常是指切屑易斷、不粘刀、不纏刀的鋁合金。易切削鋁合金可以采用更高的速度或者更大的進(jìn)刀量進(jìn)行切削加工，因而可以顯著提高鋁合金零部件切削加工的生產(chǎn)效率，有利于獲得表面更光潔、尺寸精度更高的精密鋁合金零部件。

傳統(tǒng)易切削鋁合金主要在鋁銅合金基礎(chǔ)上添加低熔點(diǎn)金屬元素鉛來(lái)提高其切削加工性能，在高速切削過(guò)程中，由于摩擦生熱使鋁合金溫度升高，當(dāng)與切削刀具接觸點(diǎn)附件的鋁合金切屑的溫度接近或達(dá)到低熔點(diǎn)金屬元素鉛及其組成物的熔點(diǎn)時(shí)，低熔點(diǎn)金屬元素鉛及其組成物發(fā)生軟化或熔化，鋁合金切屑斷裂，達(dá)到切屑不粘刀、不纏刀、排屑方便的目的。

低熔點(diǎn)金屬元素鉛屬于重金屬元素，會(huì)對(duì)人體健康和生態(tài)環(huán)境帶來(lái)危害。隨著人們生活水平的提高和環(huán)境保護(hù)意識(shí)的增強(qiáng)，含鉛的易切削鋁合金逐漸開始遭到禁止生產(chǎn)和使用。

在直徑300毫米以上的大尺寸無(wú)鉛易切削Al-Cu系鋁合金鑄棒的鑄造生產(chǎn)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)采用低熔點(diǎn)金屬元素錫、鉍來(lái)替代鉛時(shí)，由于錫、鉍的密度大，鑄棒內(nèi)部極易產(chǎn)生錫、鉍元素的偏析，而錫、鉍的偏析會(huì)嚴(yán)重降低鋁合金的切屑加工性能。另外，由于鋁合金的元素含量高，結(jié)晶溫度范圍寬，導(dǎo)致大尺寸鋁合金鑄棒內(nèi)部容易產(chǎn)生熱裂紋、成分偏析和α-Al晶粒和第二相化合物粗大，這將直接會(huì)降低易切削鋁合金鑄棒的擠壓加工性能差，惡化易切削鋁合金的力學(xué)性能，甚至直接導(dǎo)致鋁合金鑄棒報(bào)廢，嚴(yán)重影響鋁合金鑄棒的成材率。因此，現(xiàn)有無(wú)鉛易切削鋁合金鑄棒的鑄造方法仍有待改進(jìn)和發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述存在問(wèn)題和不足，提供一種大尺寸無(wú)鉛易切削鋁合金鑄棒的鑄造方法，通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)鑄造的方法和工藝參數(shù)，抑制錫、鉍等元素的偏析和熱裂紋的產(chǎn)生，細(xì)化α-Al晶粒及第二相化合物的尺寸，提高易切削鋁合金鑄棒的組織成分均勻性和擠壓加工性能。

本發(fā)明是通過(guò)如下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明第一方面提供了一種大尺寸無(wú)鉛易切削鋁合金鑄棒的鑄造方法，包括如下步驟：

（1）按鋁合金的成分組成及質(zhì)量百分比，選擇原材料進(jìn)行配料，所述原材料包括鋁錠、鎂錠、錫錠、鉍錠、Al-50Cu合金、Al-20S i合金、Al-10Mn合金、Al-10Ba合金和Al-5Zr-1C合金絲；

（2）將鋁錠加入至爐底帶電磁攪拌功能的熔鋁爐中加熱熔化，隨后加入除Al-5Zr-1C合金絲以外的其他原材料，在電磁場(chǎng)的攪拌作用下熔化成鋁合金液；

（3）采用氬氣和六氯乙烷精煉劑對(duì)鋁合金液噴粉精煉進(jìn)行除氣除雜處理，扒渣后再靜置；

（4）將鋁合金液導(dǎo)入流槽，然后加入Al-5Zr-1C合金絲進(jìn)行在線晶粒細(xì)化處理；

（5）將鋁合金液依次流過(guò)設(shè)置在流槽上的除氣機(jī)和泡沫陶瓷過(guò)濾板進(jìn)行在線除氣過(guò)濾處理；

（6）將鋁合金液在超聲波振動(dòng)下半連續(xù)鑄造成鋁合金鑄棒，得到所述大尺寸無(wú)鉛易切削鋁合金鑄棒。