一種複合去應力處理方法
2023-06-09 10:52:06
專利名稱：一種複合去應力處理方法
技術領域：
本申請涉及鋁合金材料複合熱處理技術領域，特別是涉及一種複合去應力處理方 法。
背景技術：
鋁合金製品在鑄造、鍛造、焊接、熱處理或機械加工過程中，由於熱脹冷縮的作用 或由於受到過外力的作用，製品內部存在著殘餘應力或局部應力集中。電子束焊接活塞是一種典型的鋁合金工件，其頂部採用鑄造鋁合金鑄造成型，裙 部採用鍛造鋁合金模鍛成型，然後把頂部和裙部用電子束焊接成為一個整體，再進行熱處 理和機械加工，在鑄造、鍛造、焊接及熱處理工序中，不可避免會留下殘餘應力。如果不去除 殘餘應力，機械加工時，去除表層材料就會打破活塞內部的應力平衡，使得這種內應力重新 分布，從而使局部區域的應力增大，甚至引起開裂。在現有技術中，目前普遍應用的消除殘餘應力的工藝方法的有1)熱時效處理，即對鑄造鋁合金，採用穩定化處理；對於鍛造鋁合金，採用退火處 理。一般穩定化處理溫度達250°C以上，退火溫度達350 370°C。該方法雖然能夠使殘餘 應力得以充分釋放，應力峰值得以顯著降低，但它們在消除應力的同時也會使材料的力學 性能，尤其是硬度和抗拉強度顯著降低。這樣的結果對電子束焊接活塞而言是一種致命的 缺點，若採用這種技術來充分消除殘餘應力必將使產品力學性能降低而不能滿足產品的設 計要求。2)振動時效處理，即工件在激振力的作用下產生共振，讓工件需時效部位產生一 定幅度、一定周期的交變運動並吸收能量，使工件內部發生一定的微觀塑性變形，從而在一 定程度上降低和均化工件內部的殘餘應力。但該方法只是單純地消除殘餘應力，不能改變 材料的金相組織，因而不能有效提高材料力學性能，從而不能使電子束焊接活塞的力學性 能達到產品設計要求。
發明內容
為解決上述技術問題，本申請實施例提供一種複合去應力處理方法，以解決現有 技術的去應力方法，無法實現使電子束焊接活塞的力學性能達到產品設計要求的問題，技 術方案如下一種複合去應力處理方法，用於去除鋁合金電子束焊接活塞的殘留應力，包括人工時效處理將所述活塞裝入鋁合金時效爐，加熱到170°C 220°C的範圍內進 行保溫處理5 10小時後出爐，在空氣中冷卻至室溫；振動時效處理採用頻譜諧波時效振動40 70分鐘。優選的，上述方法中，所述頻譜諧波時效包括將所述活塞剛性裝卡在振動平臺上；在所述振動平臺上安裝激振器和拾振器，調節激振力，通過激振器作間歇式施振，獲得所述活塞的諧振頻率；根據所述諧振頻率自動選擇含五個振動頻率和兩個備選頻率的最佳頻率組進行 振動。優選的，上述方法中，所述保溫處理的溫度為190°C 200°C。優選的，上述方法中，所述保溫處理的時間為8 10小時。優選的，上述方法中，所述採用頻譜諧波時效振動的時間為40 50分鐘。由以上本申請實施例提供的技術方案可見，本申請實施例通過利用將人工時效和 振動時效結合在一起按順序實施的複合去應力處理方法，即採用人工時效使電子束焊接活 塞的力學性能提高，達到產品設計要求，同時使活塞的殘餘應力得到部分消除；通過振動 時效處理，即採用頻譜諧波時效技術，利用其能降低和均化工件內部的殘餘應力但不降低 材料力學性能的特點，使經過人工時效處理的電子束焊接活塞的殘餘應力進一步降低和均 化。從而實現了在有效去除電子束焊接活塞殘留應力的同時，使電子束焊接活塞的力學性 能達到產品設計要求。實驗表明，採用本申請提供的複合去應力處理方法，電子束焊接活塞 的頂部橫向抗拉強度為240MPa，裙部縱向和橫向抗拉強度為320MPa，應力降低率為65%。
具體實施例方式本申請實施例提供一種複合去應力處理方法，用於去除鋁合金電子束焊接活塞的 殘留應力，包括人工時效處理將所述活塞裝入鋁合金時效爐，加熱到170°C 220°C的範圍內進 行保溫處理5 10小時後出爐，在空氣中冷卻至室溫； 振動時效處理採用頻譜諧波時效振動40 70分鐘。本申請實施例利用鋁合金時效爐，對電子束焊接活塞進行人工時效處理，具體包 括，將所述活塞裝入鋁合金時效爐，加熱到170°C 220°C的範圍內進行保溫處理5 10小 時後出爐，在空氣中冷卻至室溫。本申請實施例中，保溫處理的溫度優選為190°C 200°C; 保溫處理的時間優選為8 10小時。本申請實施例中，對電子束焊接活塞進行人工時效處理，即在170°C 220°C範圍 內進行保溫處理，可以使電子束焊接活塞的力學性能提高，達到產品設計要求，同時使活塞 的殘餘應力得到部分消除。然後，再對電子束焊接活塞進行振動時效處理，即採用頻譜諧波時效振動40 70 分鐘，具體操作過程如下將所述活塞剛性裝卡在振動平臺上；在所述振動平臺上安裝激振器和拾振器，調 節激振力，通過激振器作間歇式施振，獲得所述活塞的諧振頻率；根據所述諧振頻率自動選 擇含五個振動頻率和兩個備選頻率的最佳頻率組進行振動。其中，振動時間為40 70分鐘，優選為40 50分鐘；所述激振器和拾振器可以 安裝在平臺的任意位置。本申請實施例通過振動時效處理，即採用頻譜諧波時效技術，利用其能降低和均 化工件內部的殘餘應力但不降低材料力學性能的特點，使經過人工時效處理的電子束焊接 活塞的殘餘應力進一步降低和均化。需要說明的是，振動時效處理也可以採用亞共振時效技術達到同樣目的，可以在一定程度上降低處理成本。此外可以理解的是，人工時效處理和振動時效處理是可以不分先後順序的，即可 以先進行振動時效處理，然後再進行人工時效處理，最後的處理效果是相同的，本申請實施 例對兩者的先後順序不作限定。本申請實施例利用將人工時效和振動時效結合在一起按順序實施的複合去應力 處理方法，即通過採用人工時效使電子束焊接活塞的力學性能提高，達到產品設計要求，同 時使活塞的殘餘應力得到部分消除；通過振動時效處理，即採用頻譜諧波時效技術，利用其 能降低和均化工件內部的殘餘應力但不降低材料力學性能的特點，使經過人工時效處理的 電子束焊接活塞的殘餘應力進一步降低和均化。從而實現了在有效去除電子束焊接活塞殘 留應力的同時，使電子束焊接活塞的力學性能達到產品設計要求。對按照本申請提供的複合去應力處理方法處理的電子束焊接活塞，進行力學性能 和應力降低率測試，結果表明，其力學性能能夠達到產品設計要求，應力去除的效果也很明 顯，因此，該方法在既要求力學性能又要求應力去除效果的鋁合金材料去應力處理方法領 域，具有良好的應用前景。為了進一步理解本發明，下面結合實施例對本申請實施例所提供的複合去應力處 理方法進行詳細描述。此外，由於人工時效處理和振動時效處理不分先後順序，因此以下實施例均以先 進行人工時效再進行振動時效的順序描述。實施例1將所述電子束焊接活塞裝入鋁合金時效爐，加熱到195士 10°C保溫處理8小時後 出爐，在空氣中冷卻至室溫；然後將所述活塞裝卡到振動平臺上，選擇平臺上任意位置安裝 激振器、拾振器，調節激振力為30KN，進行間歇式施振，自動優選含五個振動頻率，兩個備選 頻率的最佳頻率組振動40分鐘。對所述電子束焊接活塞進行力學性能測試和應力降低率測試，測試結果見表1。實施例2將所述電子束焊接活塞裝入鋁合金時效爐，加熱到180士 10°C保溫處理10小時後 出爐，在空氣中冷卻至室溫；然後將所述活塞裝卡到振動平臺上，選擇平臺上任意位置安裝 激振器、拾振器，調節激振力為30KN，進行間歇式施振，自動優選含五個振動頻率，兩個備選 頻率的最佳頻率組振動50分鐘。對所述電子束焊接活塞進行力學性能測試和應力降低率測試，測試結果見表1。實施例3將所述電子束焊接活塞裝入鋁合金時效爐，加熱到210士 10°C保溫處理5小時後 出爐，在空氣中冷卻至室溫；然後將所述活塞裝卡到振動平臺上，選擇平臺上任意位置安裝 激振器、拾振器，調節激振力為30KN，進行間歇式施振，自動優選含五個振動頻率，兩個備選 頻率的最佳頻率組振動70分鐘。對所述電子束焊接活塞進行力學性能測試和應力降低率測試，測試結果見表1。表 1
5 由表1可知，通過本申請提供的複合去應力處理方法所處理的電子束焊接活塞， 具有抗拉強度高和應力降低率高的特點，能夠在有效去除電子束焊接活塞殘留應力的同 時，使電子束焊接活塞的力學性能達到產品設計要求。以上所述僅是本申請的具體實施方式
，應當指出，對於本技術領域的技術人員來 說，在不脫離本申請原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為 本申請的保護範圍。
權利要求
一種複合去應力處理方法，用於去除鋁合金電子束焊接活塞的殘留應力，其特徵在於，包括人工時效處理將所述活塞裝入鋁合金時效爐，加熱到170℃～220℃的範圍內進行保溫處理5～10小時後出爐，在空氣中冷卻至室溫；振動時效處理採用頻譜諧波時效振動40～70分鐘。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述頻譜諧波時效包括 將所述活塞剛性裝卡在振動平臺上；在所述振動平臺上安裝激振器和拾振器，調節激振力，通過激振器作間歇式施振，獲得 所述活塞的諧振頻率；根據所述諧振頻率自動選擇含五個振動頻率和兩個備選頻率的最佳頻率組進行振動。
3.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述保溫處理的溫度為190°C 200°C。
4.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述保溫處理的時間為8 10小時。
5.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述採用頻譜諧波時效振動的時間為 40 50分鐘。
全文摘要
本申請公開了一種複合去應力處理方法，用於去除鋁合金電子束焊接活塞的殘留應力，其特徵在於，包括人工時效處理將所述活塞裝入鋁合金時效爐，加熱到170℃～220℃的範圍內進行保溫處理5～10小時後出爐，在空氣中冷卻至室溫；振動時效處理採用頻譜諧波時效振動40～70分鐘。本申請實施例通過利用將人工時效和振動時效結合在一起按順序實施的複合去應力處理方法，實現了在有效去除電子束焊接活塞殘留應力的同時，使電子束焊接活塞的力學性能達到產品設計要求。實驗表明，採用本申請提供的複合去應力處理方法，電子束焊接活塞的頂部橫向抗拉強度為240MPa，裙部縱向和橫向抗拉強度為320MPa，應力降低率為65％。
文檔編號C22F1/04GK101906599SQ201010243668
公開日2010年12月8日 申請日期2010年7月29日 優先權日2010年7月29日
發明者劉勝, 劉鵬展, 張文軍, 易綠林, 李世環, 楊志勇, 王奕澍 申請人:湖南江濱機器(集團)有限責任公司