CN107937844A - 一种铝合金残余应力消除方法 - Google Patents

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来柯
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Abstract

本发明公开了一种铝合金残余应力消除方法，是在进行时效消除法进行处理的时候同时进行震动时效处理，具体的包括以下步骤；S1、将铝合金固定在退火炉中；S2、将退火炉中的温度升高至退火温度后，保持退火炉内的温度；S3、将铝合金的震动频率从低到高提高；S4、通过测距设备查看铝合金件震动的幅度找到铝合金件的共振频率；S5、将铝合金按照共振频率共振10～50分钟后停止共振，并保温；S6、达到退火时间要求后，将铝合金取出。本发明可以铝合金内70～90％的残余应力，且适用于各种形状的铝合金。

Description

一种铝合金残余应力消除方法
技术领域
本发明涉及金属加工领域，特别是一种铝合金残余应力消除方法。
背景技术
残余应力是指在机械加工和强化工艺中，由于不均匀塑性变形或相变而产生的在零件内部的应力，常见的冷拉、弯曲、切削加工、滚压、喷丸、铸造、锻压、焊接和金属热处理等都会导致零件内部出现残余应力。
残余应力在零件在不适当的热处理、焊接或切削加工后，会引起零件发生翘曲或扭曲变形，甚至开裂；在经淬火、磨削后表面会出现裂纹。残余应力的存在有时不会立即表现为缺陷，而当零件在工作中因工作应力与残余应力的叠加，使总应力超过强度极限时，便出现裂纹和断裂。
常见的残余应力消除方法有时效消除法、机械拉伸法、冷漠压法、深冷处理法、震动消除法等。时效消除法消除的残余应力只有10～30％，机械拉伸法仅适合于形状简单的零件,且对拉伸前铝合金板材的组织均匀性要求较高，冷漠压法在实际操作中难以精确控制模压变形量；震动消除法可以消除50～70％的残余应力。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明的目的就是提供一种铝合金残余应力消除方法，可以铝合金内70～90％的残余应力，且适用于各种形状的铝合金。
本发明的目的是通过这样的技术方案实现的，铝合金残余应力消除方法为在进行时效消除法进行处理的时候同时进行震动时效处理。
进一步地，所述铝合金残余应力消除方法具体的包括以下步骤；
S1、将铝合金固定在退火炉中；
S2、将退火炉中的温度升高至退火温度后，保持退火炉内的温度；
S3、将铝合金的震动频率从低到高提高；
S4、通过测距设备查看铝合金件震动的幅度找到铝合金件的共振频率；
S5、将铝合金按照共振频率共振10～50分钟后停止共振，并保温；
S6、达到退火时间要求后，将铝合金取出。
进一步地，步骤S1中，退火炉中设有震动板，震动板可拆卸的固接有熔融板；铝合金是通过熔融固接法固定在熔融板上的。
进一步地，所述熔融固接法包括以下步骤；
SG1、将铝合金上的固接件插入熔融板的孔内；
SG2、将铝合金和熔融板放置到真空炉中，并抽真空；
SG3、将熔融的铝合金液体浇筑在铝合金和熔融板的缝隙之间；
SG4、将真空炉恢复正常大气压；
SG5、待固接在一起的铝合金和熔融板冷却。
进一步地，在进行步骤S3前，需要保温30分钟以上。
进一步地，步骤S5中，震动为多段震动，震动的总时长为10～50分钟。
进一步地，在退火炉固定后的铝合金的震动时效的处理的频率和其共振频率的个数相等。
进一步地，在退火炉固定后有多个共振频率的铝合金的多个共振频率通过以下步骤找到；
SZ1、将铝合金的震动频率从低到高提升；
SZ2、找出铝合金的震动幅度从小到大再到小的区间，并将每个区间的最大的振幅时对应的震动频率找出，得到若干疑似频率；
SZ3、按照若干疑似频率分别震动铝合金，在疑似频率震动下铝合金件震动幅度固定的频率为铝合金件的共振频率。
进一步地，在退火炉固定后的铝合金按照其多个共振频率进行循环震动时效处理。
由于采用了上述技术方案，本发明具有如下的优点：将常规的两种时效消除法和震动消除法进行结合从而使得铝合金内部的每一个微观晶格在一定的动能下能够克服微观组织周围的井势，从而在微观区域必然会产生塑性变形，使产生残余应力的歪曲晶格得以慢慢地回复平衡状态，使应力集中处地位错得以滑移并重新钉扎，达到消除和均化残余应力的目的。
在进行退火处理的时候，由于铝合金件的温度升高，从而使得每一个微观晶格相互之间的井势下降，所以在同样的震动频率下可以给每一个微观晶格更多的动能，进而可以帮助每一个微观晶格克服微观组织周围的井势，从而提高消除残余应力的效果。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书和权利要求书来实现和获得。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
选择板状的铝合金来消除残余应力，所以其共振频率只有一个。
铝合金残余应力消除方法包括以下步骤；
S1、将铝合金上的固接件插入熔融板的孔内；将铝合金和熔融板放置到真空炉中，并抽真空；将熔融的铝合金液体浇筑在铝合金和熔融板的缝隙之间；将真空炉恢复正常大气压；待固接在一起的铝合金和熔融板冷却；将熔融板通过螺钉固定在退火炉的震动板上；
S2、将退火炉的温度上升到200摄氏度，并保温30分钟；
S3、从低到高震动震动板，找到在震动时间内，铝合金震动幅度从小到大再到小的区间，并找出在此区间内震动幅度最大的震动频率，此频率为共振频率；
S4、按照找到的共振频率震动震动板5分钟，30分钟后再次震动5分钟，震动完成后，停止震动，保持退火炉内的温度；
S5、当铝合金件在退火炉中的时间达到2个小时候，停止对退火炉加热，等待退火炉冷却，冷却后取出铝合金件。
S6、将铝合金件上的固接件切割掉，得到消除了大部分应力的铝合金。
将按照实施例1、单人工时效、单人工时效和依次进行人工时效和震动时效进行处理的铝合金进行残余应力检测，得到表1，
表1
从表1可以明显看出采用实施例1进行残余应力消除的效果远远大于单人工时效、单人工时效和依次进行人工时效和震动时效处理的效果。
实施例2
选择有2个共振频率的铝合金来消除残余应力。
铝合金残余应力消除方法包括以下步骤；
S1、将铝合金上的固接件插入熔融板的孔内；将铝合金和熔融板放置到真空炉中，并抽真空；将熔融的铝合金液体浇筑在铝合金和熔融板的缝隙之间；将真空炉恢复正常大气压；待固接在一起的铝合金和熔融板冷却；将熔融板通过螺钉固定在退火炉的震动板上；
S2、将退火炉的温度上升到200摄氏度，并保温30分钟；
S3、从低到高震动震动板，找出铝合金的震动幅度从小到大再到小的区间，并将每个区间的最大的振幅时对应的震动频率找出，得到若干疑似频率；
按照若干疑似频率分别震动铝合金，在疑似频率震动下铝合金件震动幅度固定的两个频率为铝合金件的共振频率；
S4、按照找到的第一个共振频率震动震动板5分钟，5分钟后再次震动5分钟；按照找到的第二个共振频率震动震动板5分钟，5分钟后再次震动5分钟，震动完成后；依次循环震动，直到震动时间累计达到50分钟，停止震动，保持退火炉内的温度；
S5、当铝合金件在退火炉中的时间达到3个小时候，停止对退火炉加热，等待退火炉冷却，冷却后取出铝合金件。
将按照实施例2、单人工时效、单人工时效和依次进行人工时效和震动时效进行处理的铝合金进行残余应力检测，得到表2，
表2
从表2可以明显看出采用实施例1进行残余应力消除的效果远远大于单人工时效、单人工时效和依次进行人工时效和震动时效处理的效果。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种铝合金残余应力消除方法，其特征在于，所述铝合金残余应力消除方法为在进行时效消除法进行处理的时候同时进行震动时效处理。
2.根据权利要求1所述的铝合金残余应力消除方法，其特征在于，所述铝合金残余应力消除方法具体的包括以下步骤；
S1、将铝合金固定在退火炉中；
S2、将退火炉中的温度升高至退火温度后，保持退火炉内的温度；
S3、将铝合金的震动频率从低到高提高；
S4、通过测距设备查看铝合金件震动的幅度找到铝合金件的共振频率；
S5、将铝合金按照共振频率共振10～50分钟后停止共振，并保温；
S6、达到退火时间要求后，将铝合金取出。
3.根据权利要求2所述的铝合金残余应力消除方法，其特征在于，步骤S1中，退火炉中设有震动板，震动板可拆卸的固接有熔融板；铝合金是通过熔融固接法固定在熔融板上的。
4.根据权利要求3所述的铝合金残余应力消除方法，其特征在于，所述熔融固接法包括以下步骤；
SG1、将铝合金上的固接件插入熔融板的孔内；
SG2、将铝合金和熔融板放置到真空炉中，并抽真空；
SG3、将熔融的铝合金液体浇筑在铝合金和熔融板的缝隙之间；
SG4、将真空炉恢复正常大气压；
SG5、待固接在一起的铝合金和熔融板冷却。
5.根据权利要求2所述的铝合金残余应力消除方法，其特征在于，在进行步骤S3前，需要保温30分钟以上。
6.根据权利要求2所述的铝合金残余应力消除方法，其特征在于，步骤S5中，震动为多段震动，震动的总时长为10～50分钟。
7.根据权利要求1所述的铝合金残余应力消除方法，其特征在于，在退火炉固定后的铝合金的震动时效的处理的频率和其共振频率的个数相等。
8.根据权利要求7所述的铝合金残余应力消除方法，其特征在于，在退火炉固定后有多个共振频率的铝合金的多个共振频率通过以下步骤找到；
SZ1、将铝合金的震动频率从低到高提升；
SZ2、找出铝合金的震动幅度从小到大再到小的区间，并将每个区间的最大的振幅时对应的震动频率找出，得到若干疑似频率；
SZ3、按照若干疑似频率分别震动铝合金，在疑似频率震动下铝合金件震动幅度固定的频率为铝合金件的共振频率。
9.根据权利要求1所述的铝合金残余应力消除方法，其特征在于，在退火炉固定后的铝合金按照其多个共振频率进行循环震动时效处理。
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