專利名稱：一種高速易切削鋁合金及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋁合金材料及其制備方法，更具體地說，本發(fā)明涉及一種適合高速易切削的鋁合金材料。
背景技術(shù)：
目前，公知的易切削鋁合金都是國外的牌號(hào)，如2011、2005、2007、6262、4104等。這些鋁合金相對(duì)于一般的鋁合金其切削性能是有所提高，但是在高速切削和大批量加工零件方面，其切削性能尚欠不夠，最明顯的缺點(diǎn)為粘刀現(xiàn)象。為了提高加工零件的效率，必須克服這一缺點(diǎn)。另一方面，目前切削加工性能最好的合金是易切削鉛黃銅，所以目前有很多五金零件都是用易切削的鉛黃銅加工。同樣加工打火機(jī)里的底座，每分鐘2011鋁合金可以加工20個(gè)，易切削黃銅可加工35個(gè)。但是鋁的比重約為銅的三分之一，因此從加工成的零件重量和節(jié)約資源上說，選用鋁要優(yōu)于銅。
因此，目前需要制備一種高速易切削鋁合金以滿足市場需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決上述鋁合金材料的切削性能缺陷和粘刀現(xiàn)象，提出了一種高速易切削鋁合金，其切削性能和易切削鉛黃銅相當(dāng)，在某些方面更優(yōu)于易切削鉛黃銅。
一種高速易切削鋁合金，其特征在于它含有重量百分比為0.7-7.0％的鐵。
本發(fā)明的高速易切削鋁合金，除含有鐵外，還含有重量百分比為0.2-5.0％的Bi。
本發(fā)明的高速易切削鋁合金，除含有鐵外，還可以含有重量百分比為0.2-5.0％的Pb。
本發(fā)明的高速易切削鋁合金，除含有鐵外，還可以同時(shí)含有重量百分比為0.2-5.0％的Pb和重量百分比為0.2-5.0％的Bi。
本發(fā)明的高速易切削鋁合金，優(yōu)選含有下述重量百分比的元素Fe0.9-7.0％、Bi 0.2-5.0％和Pb 0.2-5.0％。
本發(fā)明的高速易切削鋁合金由下述制備方法制成(1)熔煉將鋁合金原材料加熱至780～800℃，加入鐵，攪拌均勻，然后加入鉛，或鉍，或鉛和鉍，攪拌均勻；(2)鑄坯在加入鉛，或鉍，或鉛和鉍后8-12分鐘內(nèi)，在澆注溫度為740～760℃下進(jìn)行澆注，制成擠壓坯料或軋制坯料；(3)濟(jì)壓成型或軋制成型根據(jù)預(yù)制零件形狀進(jìn)行擠壓成型或軋制成型；(4)熱處理將步驟(3)成型的材料進(jìn)行熱處理，制得本發(fā)明的高速易切削鋁合金。
步驟(1)中所述的鋁合金原材料優(yōu)選為2xxx系、3xxx系、4xxx系、5xxx系、6xxx系、7xxx系、8xxx系鋁合金。
步驟(4)中所述的熱處理優(yōu)選為T3、T4、T5、T6或T8熱處理。
鉛和鉍是易切削鋁合金的添加元素，加入到鋁合金中能提高鋁合金的切削加工性能，同時(shí)加入鐵，能有效地防止切削加工過程中的粘刀現(xiàn)象，使切削性能得到更大的改善。
關(guān)于步驟(1)中的熔煉設(shè)備現(xiàn)今常用的各種鋁合金熔煉爐都可以熔煉。如電爐(電阻反射爐、感應(yīng)加熱爐)，火焰爐(間接加熱爐、直接式加熱爐)。
熔煉工藝跟通常的鋁合金熔煉相似，也需要注意熔煉溫度、澆注溫度、除氣、除渣和保證爐內(nèi)的成分均勻性。需要注意的是因?yàn)榧尤肓髓F，所以熔煉溫度比一般的鋁合金熔煉溫度高。鉛和鉍在澆注前10分鐘左右加入，并攪拌均勻，同時(shí)控制澆注溫度，以避免嚴(yán)重的偏析。
為了滿足鋁合金零件形狀、尺寸和性能一定的需要，通過擠壓或軋制成型，最大程度地和零件相似，以便減少切削加工量，提高材料的利用率。
為了使鋁合金的切削加工性能充分發(fā)揮，進(jìn)行熱處理，鋁合金經(jīng)過固溶處理后，在保證切削加工性能的條件下，還可以得到相應(yīng)的綜合性能。
本發(fā)明制得高速易切削鋁合金可直接供機(jī)械加工使用。用本發(fā)明制得的鋁合金，特別適合高速切削，其不粘刀，斷屑方便，可以干切削，尺寸精度高，表面光潔，鉆孔、攻絲都很方便，在高速切削情況下，能很順利地進(jìn)行鉆小孔(Φ0.5)。
高速切削是很大的技術(shù)進(jìn)步，要實(shí)現(xiàn)高速切削，需要滿足兩個(gè)基本條件1、材料易切削，2、切削工具。對(duì)于許多五金零件，鋁合金完全能滿足零件的性能要求，只要提高其切削性能，就可以體現(xiàn)出優(yōu)越的經(jīng)濟(jì)性。在現(xiàn)有的自動(dòng)車床、儀表車床、數(shù)控車床等設(shè)備上，用本發(fā)明的易切削鋁合金加工零件，可以成倍地提高生產(chǎn)效率。如加工筆上的部件，打火機(jī)里的零件，各種氣門嘴，自行車輻條螺母等。這些零件具有批量大，單件重量輕，尺寸小的特點(diǎn)，特別適合用易切削鋁合金加工制造。
本發(fā)明極大地提高了鋁合金的切削加工性能，使鋁合金能實(shí)現(xiàn)高速切削，尤其是能快速、大批量地加工鋁合金零件。同時(shí)鋁的比重約為銅的三分之一，從而節(jié)約了資源。更需要提出的是，當(dāng)本發(fā)明不使用鉛時(shí)，制備出的產(chǎn)品為無鉛高速易切削鋁合金，屬于環(huán)保型的金屬材料。現(xiàn)已加工的零件有打火機(jī)里的金屬件，筆上的金屬件，各種氣門嘴等。
2011鋁合金是現(xiàn)有鋁合金里切削加工最好的一種鋁合金，但其在加工筆上的金屬件，各種氣門嘴和打火機(jī)里的金屬件時(shí)，切削性能還是不夠。同樣加工打火機(jī)里的底座，每分鐘2011鋁合金可以加工20個(gè)，易切削黃銅可加工35個(gè)，而用本發(fā)明制成的鋁合金，可以加工50～70個(gè)。
具體實(shí)施例方式
下面以實(shí)施例的方式進(jìn)一步解釋本發(fā)明，但本發(fā)明不局限于這些實(shí)施例。
實(shí)施例1(1)熔煉將100kg 2xxx系鋁合金原材料加熱至780～800℃，加入2kg的鐵，攪拌均勻，然后加入1kg的鉛，攪拌均勻；(2)鑄坯在加入鉛后10分鐘，在澆注溫度為740～760℃下進(jìn)行澆注，制成擠壓坯料或軋制坯料；(3)擠壓成型或軋制成型根據(jù)預(yù)制零件形狀進(jìn)行擠壓成型或軋制成型；(4)熱處理將步驟(3)成型的材料進(jìn)行T3熱處理，制得本發(fā)明的高速易切削鋁合金。
實(shí)施例2(1)熔煉將100kg 6xxx系鋁合金原材料加熱至780～800℃，加入2kg的鐵，攪拌均勻，然后加入1kg的鉍，攪拌均勻；(2)鑄坯在加入鉛后10分鐘，在澆注溫度為740～760℃下進(jìn)行澆注，制成擠壓坯料或軋制坯料；(3)擠壓成型或軋制成型根據(jù)預(yù)制零件形狀進(jìn)行擠壓成型或軋制成型；(4)熱處理將步驟(3)成型的材料進(jìn)行T5熱處理，制得本發(fā)明的高速易切削鋁合金。
實(shí)施例3(1)熔煉將100kg 4xxx系鋁合金原材料加熱至780～800℃，加入2kg的鐵，攪拌均勻，然后加入1kg的鉛和1kg的鉍，攪拌均勻；(2)鑄坯在加入鉛后10分鐘，在澆注溫度為740～760℃下進(jìn)行澆注，制成擠壓坯料或軋制坯料；(3)擠壓成型或軋制成型根據(jù)預(yù)制零件形狀進(jìn)行擠壓成型或軋制成型(4)熱處理將步驟(3)成型的材料進(jìn)行T6熱處理，制得本發(fā)明的高速易切削鋁合金。
權(quán)利要求
1.一種高速易切削鋁合金，其特征在于它含有重量百分比為0.7-7.0％的鐵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速易切削鋁合金，其特征在于它還含有重量百分比為0.2-5.0％的Bi。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高速易切削鋁合金，其特征在于它還含有重量百分比為0.2-5.0％的Pb。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速易切削鋁合金，其特征在于它含有下述重量百分比的元素Fe 0.9-7.0％、Bi 0.2-5.0％和Pb 0.2-5.0％。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金，其特征在于它由下述制備方法制成(1)熔煉將鋁合金原材料加熱至780～800℃，加入鐵，攪拌均勻，然后加入鉛，或鉍，或鉛和鉍，攪拌均勻；(2)鑄坯在加入鉛，或鉍，或鉛和鉍后8-12分鐘內(nèi)，在澆注溫度為740～760℃下進(jìn)行澆注，制成擠壓坯料或軋制坯料；(3)擠壓成型或軋制成型根據(jù)預(yù)制零件形狀進(jìn)行擠壓成型或軋制成型；(4)熱處理將步驟(3)成型的材料進(jìn)行熱處理，制得本發(fā)明的高速易切削鋁合金。
6.一種權(quán)利要求1所述的高速易切削鋁合金的制備方法，其特征在于它包括以下步驟(1)熔煉將鋁合金原材料加熱至780～800℃，加入鐵，攪拌均勻，然后加入鉛，或鉍，或鉛和鉍，攪拌均勻；(2)鑄坯在加入鉛，或鉍，或鉛和鉍后8-12分鐘內(nèi)，在澆注溫度為740～760℃下進(jìn)行澆注，制成擠壓坯料或軋制坯料；(3)擠壓成型或軋制成型根據(jù)預(yù)制零件形狀進(jìn)行擠壓成型或軋制成型；(4)熱處理將步驟(3)成型的材料進(jìn)行熱處理，制得本發(fā)明的高速易切削鋁合金。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中所述的鋁合金原材料為2xxx系、3xxx系、4xxx系、5xxx系、6xxx系、7xxx系、8xxx系鋁合金。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，步驟(4)中所述的熱處理為T3、T4、T5、T6或T8熱處理。
全文摘要
本發(fā)明的高速易切削鋁合金及其制備方法屬于一種鋁合金材料，克服了現(xiàn)有鋁合金的高速切削缺陷，采用在鋁合金中加入Fe 0.7－7.0％、Bi 0.2－5.0％，或Fe 0.7－7.0％、Pb 0.2－5.0％，或Fe 0.9－7.0％、Bi 0.2－5.0％和Pb0.2－5.0％制備高速易切削鋁合金，可以快速、大批量地加工鋁合金零件，具有良好的切削加工性能，提高了高速切削效率。
文檔編號(hào)C22C1/02GK1772933SQ20041008891
公開日2006年5月17日 申請(qǐng)日期2004年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月9日
發(fā)明者衛(wèi)品官 申請(qǐng)人:衛(wèi)品官