Патент на изобретение №2327756
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(54) СПЛАВ НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЯ И ИЗДЕЛИЯ ИЗ НЕГО
(57) Реферат:
Изобретение относится к области металлургии, в частности к сплавам на основе алюминия системы алюминий-магний-кремний, применяемых для изготовления изделий на линиях скоростного резания, а также изделий, предназначенных для последующей механической обработки. Сплав и изделие из него содержат следующие компоненты, мас.%: магний 0,6-1,2, кремний 0,6-1,2, марганец 0,3-1,0, железо 0,1-0,5, медь 0,05-1,0, титан 0,005-0,05, по крайней мере один элемент из группы: олово 0,6-1,0, висмут 0,2-0,8, по крайней мере один элемент из группы: галлий 0,001-0,05, кальций 0,001-0,05, по крайней мере один элемент из группы: бор 0,0005-0,005, углерод 0,0001-0,005, алюминий остальное. Получают сплав и изделие из него, не содержащие в своем составе свинец, обладающие улучшенной способностью к механической обработке, высокой стойкостью к коррозии и повышенной прочностью. 2 н.п. ф-лы, 4 ил., 2 табл.
Изобретение относится к области металлургии, в частности к сплавам на основе алюминия системы алюминий-магний-кремний, применяемых для изготовления изделий на линиях скоростного резания, изделий, предназначенных для последующей механической обработки. Известен сплав на основе алюминия, следующего состава, мас.%:
(патент №2126848 RU, C22C 21/00, C22F 1/04, 1999). Недостатками указанного сплава являются недостаточная прочность на разрыв, недостаточная обрабатываемость резанием и качество поверхности после обработки по сравнению со сплавами, легированными свинцом. Эти недостатки обуславливаются низким содержанием марганца, отсутствием в сплаве модифицирующих элементов, что приводит к укрупнению зерна на стадии литья и последующей обработке давлением. Наиболее близким по химическому составу и назначению к заявляемому сплаву на основе алюминия является легкообрабатываемый алюминиевый сплав серии АА6000, в частности АА6061, АА6070, АА6082, включающий один висмут или висмут и олово вместе, где висмут используется в пределах 0,1-3,0 вес.% и олово в пределах 0,1-1,5 вес.% (патент ЕР 1214456, С22С 21/00, 21/04, 21/08, 21/12, 28.12.2005). Недостатками указанного сплава, принятого за прототип, является недостаточная обрабатываемость резанием и невысокое качество поверхности после обработки по сравнению со сплавами, легированными свинцом. К причинам, обуславливающим возникновение указанных недостатков, относится отсутствие в сплавах серии АА6000 модифицирующих элементов, что приводит к росту зерна на стадиях литья и последующей обработки давлением, что, в свою очередь, отрицательно сказывается на обрабатываемости сплава резанием. Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является получение сплава на основе алюминия, не содержащего в своем составе свинец, с превосходной способностью к механической обработке, высокой стойкостью к коррозии и повышенной прочностью. Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения: – повышение характеристик сплава при обработке резанием; – снижение производственных затрат за счет ускорения резанием; – снижение загрязнения окружающей среды. Все вышеперечисленное позволит использовать предлагаемый сплав для изготовления полуфабрикатов и изделий из них, применяемых в машиностроении, автомобилестроении, при изготовлении различных сборных систем, пресс-форм и т.п. Указанный технический результат достигается тем, что предлагается сплав на основе алюминия, содержащий магний, кремний, марганец, железо, медь, титан и, по крайней мере, один элемент из группы, содержащей олово и висмут, который дополнительно содержит, по крайней мере, один элемент из группы галлий и кальций и по крайней мере один элемент из группы бор и углерод при следующем соотношении компонентов, мас.%:
по крайней мере, один элемент из группы:
по крайней мере, один элемент из группы:
по крайней мере, один элемент из группы:
Сплав на основе алюминия, используемый для изготовления полуфабрикатов и изделий, отличается от известного сплава, принятого за прототип, тем, что он не содержит хром, дополнительно содержит, по крайней мере, один элемент из группы галлий и кальций и, по крайней мере, один элемент из группы бор и углерод. Более высокое содержание марганца в предлагаемом сплаве позволяет повысить прочностные свойства изделий из указанного сплава. Введение в сплав галлия и/или кальция, являющихся модификаторами зерна I рода, и бора и/или углерода, которые в сочетании с титаном являются модификаторами зерна II рода, позволяет уменьшить размер зерна, что ведет к повышению качества обрабатываемой поверхности, повышению скоростей резания без ухудшения качества поверхности. Так как сплав не содержит в своем составе хром и свинец, это позволяет уменьшить вредное воздействие на промышленный персонал во время изготовления изделий и значительно снизить вредное влияние сплава на окружающую среду в процессе утилизации изделий из данного сплава. Из предлагаемого сплава на основе алюминия могут быть получены прессованные изделия, такие как прутки, профили, трубы. В предлагаемом изделии, выполненном из сплава на основе алюминия, используемого для изготовления полуфабрикатов, технический результат достигается тем, что в качестве материала заготовки используется сплав при следующем соотношении компонентов, мас.%: магний 0,6-1,2; кремний 0,6-1,2; марганец 0,3-1,0; железо 0,1-0,5; медь 0,05-1,0; титан 0,005-0,05; по крайней мере, один элемент из группы: олово 0,6-1,0, висмут 0,2-0,8; по крайней мере, один элемент из группы: галлий 0,001-0,05, кальций 0,001-0,05; по крайней мере, один элемент из группы: бор 0,0005-0,005, углерод 0,0001-0,005; алюминий остальное. Пример выполнения. Из слитков сплавов, химический состав которых приведен в таблице 1, были изготовлены следующие полуфабрикаты: – квадрат 50×50 мм, длиной 6000 мм; – прутки – профиль НП 74-574, длиной 5000 мм; – профиль ПК 801-72 длиной 6000 мм. Химический состав сплавов приведен в таблице 1. Полуфабрикаты подвергли термической обработке по подобранным опытным путем режимам. Механические свойства сплавов, полученные в результате испытаний, приведены в таблице 2.
Таким образом, механические свойства сплавов укладываются в следующие пределы:
Результаты испытания сплавов на обрабатываемость резанием представлены в виде диаграмм (фиг.1-4). Таким образом, предлагаемый сплав обеспечивает достижение технической задачи – улучшение характеристик сплава при обработке резанием, что позволяет снизить производственные затраты за счет увеличения скорости резания; кроме того, снижение содержания свинца в сплаве и некоторых других вредных примесей позволяет улучшить экологичность производственных процессов приготовления сплавов и в целом окружающей среды.
Формула изобретения
1. Сплав на основе алюминия, содержащий магний, кремний, марганец, железо, медь, титан и по крайней мере один элемент из группы олово и висмут, отличающийся тем, что он дополнительно содержит по крайней мере один элемент из группы: галлий и кальций и по крайней мере один элемент из группы: бор и углерод при следующем соотношении компонентов, мас.%:
по крайней мере один элемент из группы
по крайней мере один элемент из группы
по крайней мере один элемент из группы
2. Изделие из сплава на основе алюминия, отличающееся тем, что оно выполнено из сплава следующего состава, мас.%:
по крайней мере один элемент из группы
по крайней мере один элемент из группы
по крайней мере один элемент из группы
РИСУНКИ
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
55 мм, 
в, МПа
, %
291-371 МПа; 
