CN106884081A - 一种合金的整形方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种合金产品的整形方法，其中，该方法包括将流体喷射到合金产品的待整形部位，使待整形部位发生形变；所述流体中混合有整形颗粒。根据本发明的合金产品的整形方法，通过在合金的表面喷射流体，在喷射部位出现显著的变形，如拉长、延展或弯曲，这种变形主要是通过喷射流体，消除了合金在成型如机械加工、铸造等的过程中所残留的应力，而产生相应的变形，从而表现出局部可塑性，能够在常规温度条件下对弹性大、塑性差的合金进行整形、使其发生预定变形。

Description

一种合金的整形方法
技术领域
本发明涉及一种合金的整形方法，具体地，涉及一种对弹性大、塑性差的合金的整形方法。
背景技术
合金产品由于本身的性质，在成型过程中，比如机加工、挤压、压铸等成型工艺很难保证不发生变形，一旦发生变形则必须要有一定的整形工艺，才能保证产品尺寸等满足要求。常规的合金整形方法，都是通过特定整形模具使产品发生持续变形，直到恢复到想要的形状。比如铝镁合金产品的整形，铝镁合金因为塑性较好，所以通过常规的合金整形方法即可恢复到想要的形状，整形比较方便。而对于高硬度且塑性较小或者弹性大的金属材料，一般的整形工艺很难达到要求。
非晶合金自1960年被首次发现以来，一直是研究的热点。20世纪90年代采用多元合金化法，降低了非晶合金的临界冷却速度，实现了块体非晶合金的制备，使该类材料的工程应用成为可能。非晶合金具有短程有序、长程无序的结构，使其具有高强度、高硬度、高弹性极限、抗磨损等优异的力学性能。非晶合金基于其所具有的结构特点为工程应用提供了优异的材料，但宝剑从来都是双刃的，非晶的高强度、高弹性极限使得其在常规温度条件下塑性很差，只有达到一定温度(比如1/2Tg-1Tg)时才具有明显的塑性变形甚至流动能力。
非晶合金在成型过程中温度相对较高，如果控制不当会出现一定的弯曲变形现象，为了提高良率，需要对变形的产品进行整形。然而，非晶合金在常规温度条件下的塑性差，通过上述常规的合金整形方法进行整形显然很难达到效果。因此，需要开发出能够在常规温度条件下对弹性大、塑性差的合金产品尤其是非晶合金产品进行整形的方法。
发明内容
为了解决在常规温度条件下弹性大、塑性差的合金产品难以整形加工的问题，本发明的目的在于提供一种能够在常规温度条件下对弹性大、塑性差的合金进行整形、使其发生预定变形的整形方法。
为了实现上述目的，本发明提供一种合金的整形方法，其中，该方法包括将流体喷射到合金的待整形部位，使待整形部位发生形变；所述流体中混合有整形颗粒。
优选地，所述合金可以为非晶合金。
优选地，所述流体可以为气态流体或液态流体。
优选地，所述气态流体可以为压力0.1-0.8MPa的压缩气流，所述液态流体的喷射速度可以为5-70m/s。
优选地，所述气态流体可以为空气、氮气和二氧化碳中的一种或几种，所述液态流体可以为水。
优选地，所述整形颗粒与所述流体的混合比例可以为1×105-1×1010个/L。
优选地，所述整形颗粒可以为陶瓷颗粒、金属氧化物颗粒、金属碳化物颗粒、以及金属砂中的一种或几种。
优选地，所述整形颗粒的粒径可以为10-1000μm。
优选地，所述流体的喷射方向与合金所成的角度可以为30-150°。
优选地，所述流体的喷射口与合金之间的距离可以为1-30mm，所述流体的喷射时间可以为1-60s。
通过在合金的表面喷射流体，在喷射部位出现显著的变形，如拉长、延展或弯曲，这种变形主要是通过喷射流体，消除了合金在成型如机械加工、铸造等的过程中所残留的应力或外力，而产生相应的变形，从而表现出局部可塑性。采用本发明的整形方法，能够使弹性大、塑性差的合金在一定程度内发生显著的变形，并且通过消除有害应力能够在一定程度上增加合金尤其是非晶合金的韧性。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明的合金的整形方法中所使用的整形装置；
图2为实施例1中的样品A1和A2在整形前的照片；
图3为实施例1中的样品A1和A2在整形后的照片；
图4为实施例2中的样品B1在整形前的照片；
图5为实施例2中的样品B1在整形后的照片；
图6为实施例3中的样品C1在整形前的照片；
图7为实施例3中的样品C1在整形后的照片；
图8为对比例1中的样品B1在整形前的照片；
图9为对比例1中的样品B1在整形过程中的照片；
图10为对比例1中的样品B1在整形后的照片。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
本发明提供了一种能够在常规温度条件下对弹性大、塑性差的合金尤其是非晶合金进行整形、使其发生预定变形的整形方法
根据本发明的合金的整形方法，该方法包括将流体喷射到合金的待整形部位，使待整形部位发生形变；其中，所述流体中混合有整形颗粒。本发明的整形方法通过连续的具有一定压力或速度的流体对变形面进行冲击，使变形部位有害应力减少，并使变形部位持续的发生反向变形进而使变形部位变形量减小直至复位。
根据本发明的合金的整形方法，所述合金可以为非晶合金。通常，非晶合金产品具有高强度、高硬度、高弹性和抗磨损等优异的力学性能，但由于非晶合金本身在常规温度条件下塑性很差，只有在较高温度下才具有明显的塑性，因此，非晶合金产品通常需要在高温下加工成型。而在成型过程中，比如机械加工、挤压、压铸等成型过程中，又很容易使非晶合金产品发生变形，一旦发生变形则必须要通过整形工艺，保证产品尺寸等满足要求。本发明的合金整形方法通过连续的具有一定压力或速度的流体对变形面进行冲击，使变形部位有害应力减少，并使变形部位持续的发生反向变形，进而能够使非晶合金的变形部位变形量减小直至复位。
根据本发明的合金的整形方法，只要能够使合金的待整形部位发生形变，所使用的流体可以为本领域中公知的各种流动态物体，例如可以为气态流体或液态流体等。
根据本发明的合金的整形方法，在优选的情况下，所述气态流体可以为压缩气流，例如可以为压力0.1-0.8MPa的压缩气流，更优选为压力0.2-0.6MPa的压缩气流。所述气态流体可以为本领域中公知的各种气体，例如可以为空气、氮气和二氧化碳等中的一种或几种，优选为氮气或二氧化碳，在使用氮气或二氧化碳作为压缩气流时，在对合金进行整形的过程中，能够对合金起到良好的保护效果。
根据本发明的合金的整形方法，在优选的情况下，所述液态流体可以为高速液流，所述液态流体的喷射速度可以为5-70m/s，优选为10-60m/s。所述液态流体可以为本领域中公知的各种呈液态的流体，例如可以为水、煤油等。
根据本发明的合金的整形方法，为了进一步提高整形效果，在优选的情况下，可以在所述流体中混合整形颗粒。所述整形颗粒在所述流体中所占的比例可以根据整形效果适当调节，例如在优选的情况下，所述整形颗粒与所述流体如气态流体或液态流体的混合比例可以为1×105-1×1010个/L，优选为1×106-1×108个/L。
根据本发明的合金的整形方法，为了进一步提高整形效果，所述整形颗粒优选为硬质颗粒，例如可以为陶瓷颗粒、金属氧化物颗粒、金属碳化物颗粒、以及金属砂等中的一种或几种，优选为陶瓷颗粒。对于所述整形颗粒的大小，没有特别要求，例如所述整形颗粒的粒径可以为1-1000μm，优选为10-800μm，更优选为10-100μm。整形颗粒的大小在上述粒径范围内使用时，能够进一步提高对合金的整形效果。
根据本发明的合金的整形方法，在将流体喷射到合金的待整形部位的过程中，所述流体的喷射方向与合金所成的角度只要能够使非晶板材的待整形部位发生形变，可以使用任意角度进行喷射，例如可以在流体的喷射方向与合金所成的角度为大于0°且小于180°的范围内进行喷射，为了进一步提高整形效果，所述流体的喷射方向与合金所成的角度优选为30-150°，更优选为60-120°，最优选为90°。另外，在优选的情况下，为了进一步提高整形效果，提高整形效率，所述流体的喷射口与合金之间的距离可以为1-30mm，优选为2-15mm。另外，对待整形部位喷射流体的时间可以根据待整形部位的变形程度进行适当调节，在优选的情况下，所述流体的喷射时间可以为1-60s，更优选为5-50s。所述流体的喷射时间为上述范围内时，能够确保度合金的整形效果。
根据本发明的合金的整形方法，通过在合金的表面喷射流体，在喷射部位出现显著的变形，如拉长、延展或弯曲，这种变形主要是通过喷射流体，消除了合金在成型如机械加工、铸造等的过程中所残留的应力或外力，而产生相应的变形，从而表现出局部可塑性。采用本发明的整形方法，能够使合金在一定程度内发生显著的变形，并且通过消除有害应力能够在一定程度上增加合金的韧性。
另外，根据本发明的合金的整形方法，还可以对合金进行变形加工，实现预设的变形。
以下结合图1对本发明的合金的整形方法进行说明。图1为本发明的合金的整形方法中所使用的整形装置。
在使用图1所示的整形装置进行合金整形时，可以在整形前对合金件的变形量进行测量，然后针对变形量进行整形，但本发明的合金的整形方法对该变形量的测定过程没有要求，可以不对变形部分的变形量进行测定而直接进行整形，使用整形装置进行合金整形时的具体步骤包括：将合金3放在整形装置的旋转工作台4上，将旋转工作台4上的合金3旋转到测量区域6，通过测量探头7对合金3(待测量的合金5)的待整形部分的变形量进行测量，然后将旋转工作台4上的合金3旋转到整形加工区1，通过整形喷枪2喷射整形流体8，对合金3的待整形部分进行喷射整形。
实施例
下面通过列举实施例，对本发明的合金的整形方法进行进一步说明。但本发明并限定于以下所列举的实施例。
实施例1
本实施例用于说明本发明的合金的整形方法。
将304不锈钢板(购自鑫顺翔不锈钢有限公司)制成长70mm×宽30mm×厚1.2mm的两块样品A1和A2，样品A1的平面度为0.03mm的平板，将样品A2进行弯曲变形，样品A1和A2如图2所示。
将样品A2放置到如图1所示的整形装置中，在测量区域对样品A2进行变形量测量，测量结果最大变形量为1.51mm。将样品A2从测量区域旋转到整形加工区，使用含有B505陶瓷颗粒(购自恒利达表面处理材料有限公司，粒径为10-30μm)的压力为0.4Mpa的压缩空气混合整形流体对样品A2进行整形加工，B505陶瓷颗粒与压缩空气的混合比例为1×105个/L，混合整形流体的喷射方向与样品A2所成的角度为90°，混合整形流体的喷射口与样品A2之间的距离为15mm，喷射时间为2.5s。再次将样品A2旋转到测量区域进行测量，测得最大变形量为0.02mm。取出后和样品A1进行对比，其对照图如图3所示。
实施例2
本实施例用于说明本发明的合金产品的整形方法。
将成分为Zr52Cu30Al10Ni7Er1的锆基非晶合金(购自比亚迪股份有限公司)通过铸造成型制备成尺寸为长132mm×宽65mm×厚1.2mm的一款非晶合金手机中框，记为样品B1，如图4所示。该锆基非晶合金的玻璃转化温度为430℃，晶化温度为500℃，硬度为500HV，拉伸强度为1800MPa。
将样品B1放置到如图1所示的整形装置中，在测量区域对样品B1进行变形量测量，测量结果最大变形量为0.04mm。将样品B1从测量区域旋转到整形加工区，使用含有B505陶瓷颗粒(购自恒利达表面处理材料有限公司，粒径为10-30μm)的压力为0.65Mpa的压缩空气混合整形流体对样品B1进行整形加工，B505陶瓷颗粒与压缩空气的混合比例为1×1010个/L，混合整形流体的喷射方向与样品B1所成的角度为45°，混合整形流体的喷射口与样品B1之间的距离为15mm，喷射时间为5s。再次将样品B1旋转到测量区域进行测量，测得最大变形量为2.33mm。取出后样品B1如图5所示。
实施例3
本实施例用于说明本发明的合金产品的整形方法。
将成分为Zr52Cu30Al10Ni7Er1的锆基非晶合金(购自比亚迪股份有限公司)通过铸造成型制备成尺寸为长132mm×宽65mm×厚1.2mm的一款非晶合金手机中框，记为样品C1，如图4所示。该锆基非晶合金的玻璃转化温度为430℃，晶化温度为500℃，硬度为500HV，拉伸强度为1800MPa。
将样品C1放置到如图1所示的整形装置中，在测量区域对样品C1进行变形量测量，测量结果最大变形量为0.04mm。将样品C1从测量区域旋转到整形加工区，使用含有B400陶瓷颗粒(购自恒利达表面处理材料有限公司，粒径为30-63μm)的压力为0.1Mpa的压缩空气混合整形流体对样品C1进行整形加工，B400陶瓷颗粒与压缩空气的混合比例为1×108个/L，混合整形流体的喷射方向与样品C1所成的角度为60°，混合整形流体的喷射口与样品C1之间的距离为1mm，喷射时间为5s。再次将样品C1旋转到测量区域进行测量，测得最大变形量为0.15mm。
实施例4
本实施例用于说明本发明的合金产品的整形方法。
将成分为Zr52Cu30Al10Ni7Er1的锆基非晶合金(购自比亚迪股份有限公司)通过铸造成型制备成尺寸为长132mm×宽65mm×厚1.2mm的一款非晶合金手机中框，记为样品D1，如图4所示。该锆基非晶合金的玻璃转化温度为430℃，晶化温度为500℃，硬度为500HV，拉伸强度为1800MPa。
将样品D1放置到如图1所示的整形装置中，在测量区域对样品D1进行变形量测量，测量结果最大变形量为0.04mm。将样品D1从测量区域旋转到整形加工区，使用含有B505陶瓷颗粒(购自恒利达表面处理材料有限公司，粒径为10-30μm)的压力为0.8Mpa的压缩氮气混合整形流体对样品D1进行整形加工，B505陶瓷颗粒与压缩空气的混合比例为1×108个/L，混合整形流体的喷射方向与样品D1所成的角度为30°，混合整形流体的喷射口与样品B1之间的距离为30mm，喷射时间为60s。再次将样品B1旋转到测量区域进行测量，测得最大变形量为2.13mm。
实施例5
本实施例用于说明本发明的合金产品的整形方法。
将成分为Zr52Cu30Al10Ni7Er1的锆基非晶合金(购自比亚迪股份有限公司)通过铸造成型制备成尺寸为长132mm×宽65mm×厚1.2mm的一款非晶合金手机中框，记为样品E1，如图4所示。该锆基非晶合金的玻璃转化温度为430℃，晶化温度为500℃，硬度为500HV，拉伸强度为1800MPa。
将样品E1放置到如图1所示的整形装置中，在测量区域对样品E1进行变形量测量，测量结果最大变形量为0.04mm。将样品E1从测量区域旋转到整形加工区，使用含有氧化铝金属氧化物颗粒(购自恒利达表面处理材料有限公司，粒径为20-100μm)的喷射速度为30m/s的水混合整形流体对样品E1进行整形加工，氧化铝金属氧化物颗粒与水的混合比例为1×107个/L，混合整形流体的喷射方向与样品E1所成的角度为45°，混合整形流体的喷射口与样品E1之间的距离为15mm，喷射时间为5s。再次将样品E1旋转到测量区域进行测量，测得最大变形量为2.6mm。
实施例6
本实施例用于说明本发明的合金的整形方法。
将成分为Cu50Ti34Zr11Ni8的铜基非晶合金(购自比亚迪股份有限公司)制备成尺寸为长154mm×宽6.15mm×厚0.97mm的一款非晶合金手机侧件，记为样品F1，如图6所示。
将样品F1放置到如图1所示的整形装置中，在测量区域对样品F1进行变形量测量，测量结果最大变形量为0.91mm。将样品F1从测量区域旋转到整形加工区，使用含有B505陶瓷颗粒(购自恒利达表面处理材料有限公司，粒径为10-30μm)的压力为0.5Mpa的压缩空气混合整形流体对样品F1进行整形加工，B505陶瓷颗粒与压缩空气的混合比例为1×108个/L，混合整形流体的喷射方向与样品F1所成的角度为90°，混合整形流体的喷射口与样品F1之间的距离为15mm，喷射时间为1s。再次将样品C1旋转到测量区域进行测量，测得最大变形量为0.05mm。取出后样品C1如图7所示。
比较例1
该比较例用于说明常规板材的整形方法。
将实施例2中经整形加工后的样品B1(如图8所示)作为该比较例中的待整形样品，使用两块钢板按压整形来对上述样品B1进行整形加工，上述样品B1的变形量为2.33mm。
取两块钢板，如图9所示，将其中一块置于上述样品B1下方，将另一块钢板放在上述样品B1上，以1000N的压力按压1min，取出样品进行测量，最大变形量为2.31mm，如图10所示。
通过上述实施例1-6可知，本发明的合金的整形方法可以对普通合金和弹性大、塑性差的非晶合金具有良好的整形效果。例如通过实施例1说明本发明的本金板材的整形方法对普通合金如普通钢板具有良好的整形效果；通过实施例2-5可知，成分为Zr52Cu30Al10Ni7Er1的锆基非晶合金具有非常高的强度和硬度，在常规条件下，该非晶合金只有弹性变形，几乎不会发生塑性变形，用常规方法根本无法对已经铸造成型的样品进行塑性变形加工或整形，而通过本发明的合金的整形方法，能够简单地使该非晶合金产生显著的变形，产生良好的整形效果；另外，通过实施例6可知，成分为Cu50Ti34Zr11Ni8的铜基非晶合金虽具有较好的塑性变形，但发生塑性变形前有较大的弹性变形，常规方法整形难以进行，因为首先需要克服弹性变形，然后才能在塑性变形阶段进行整形，但因为此时产品已经发生了很大的弹性变形，整形时对整形模具有较高的要求，而通过本发明的整形方法可以不需要复杂的整形模具，能够对该材料进行精确的整形加工，具有良好的整形效果。相反，通过对比例1可知，通过常规方法无法对非晶合金进行整形或变形加工。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种合金的整形方法，其特征在于，该方法包括将流体喷射到合金的待整形部位，使待整形部位发生形变；其中，所述流体中混合有整形颗粒。
2.根据权利要求1所述的整形方法，其特征在于，所述合金为非晶合金。
3.根据权利要求1或2所述的整形方法，其特征在于，所述流体为气态流体或液态流体。
4.根据权利要求3所述的整形方法，其特征在于，所述气态流体为压力0.1-0.8MPa的压缩气流，所述液态流体的喷射速度为5-70m/s。
5.根据权利要求4所述的整形方法，其特征在于，所述气态流体为空气、氮气和二氧化碳中的一种或几种，所述液态流体为水。
6.根据权利要求1或2所述的整形方法，其特征在于，所述整形颗粒与所述流体的混合比例为1×105-1×1010个/L。
7.根据权利要求1或2所述的整形方法，其特征在于，所述整形颗粒为陶瓷颗粒、金属氧化物颗粒、金属碳化物颗粒、以及金属砂中的一种或几种。
8.根据权利要求1或2所述的整形方法，其特征在于，所述整形颗粒的粒径为10-1000μm。
9.根据权利要求1或2所述的整形方法，其特征在于，所述流体的喷射方向与合金产品所成的角度为30-150°。
10.根据权利要求1或2所述的整形方法，其特征在于，所述流体的喷射口与合金产品之间的距离为1-30mm，所述流体的喷射时间为1-60s。
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