铝合金板材失效系数：几种消除铝合金板材残余应力的方法

铝合金板材失效系数：几种消除铝合金板材残余应力的方法深冷处理法也称冷稳定处理法 按工艺可划分为深冷急热法与冷热循环法两种。其中深冷急热法是将含有残余应力的零件浸入-196℃的液氮中深冷 待内外温度均匀后又迅速地用热蒸汽喷射 通过急热与急冷产生方向相反的热应力 借此抵消原来的残余应力场。有关研究表明 在选择合适的工艺参数条件下 深冷急热法可降低20-84%的残余应力。深冷处理的最大优点是在有效消除残余应力的同时 可改善(至少不降低)材料的强度、硬度、耐磨性与组织稳定性。由于深冷处理对零件的尺寸与形状没有限制 因此适合于形状复杂的模锻件与铸件。在切削加工前进行深冷处理还可明显改善铝合金加工时易产生的严重加工变形倾向 提高材料的组织稳定性。然而 现有的相关研究指出 深冷处理只能消除热处理温度梯度产生的残余应力 而不能有效消除机械加工、冷成形等不均匀塑性变形产生的残余应力 对焊接残余应力的消除效果也不佳。4. 深冷处理法 机械拉伸法消除应力的原理是

企业为了满足生产加工的需要，需要对 铝合金板材与模锻件等半成品残余应力进行消除处理，有关研究结果表明 通过采用热水淬火或有机介质淬火来降低残余应力数值的实际效果非常有限 因此 在铝合金在毛坯生产过程中 必须安排专门的消除残余应力工艺，今天给大家推荐几种消除铝合金板材残余应力的几种方法。

1. 时效消除法

时效消除法是降低淬火残余应力的传统方法。由于铝合金板尤其是航空用铝合金对温度非常敏感 时效温度的提高 必然明显降低强度指标 使MgZn2等强化相析出过多 产生过时效现象。因此 淬火后时效处理通常在较低温度(小于200-250℃)下进行 因而影响了应力消除效果(仅为10-35%)。

2. 机械拉伸法

机械拉伸法消除应力的原理是将淬火后的铝合金板材 沿轧制方向施加一定量的永久拉伸塑性变形 使拉伸应力与原来的淬火残余应力叠加后发生塑性变形 使残余应力得以缓和与释放。有关研究结果表明 机械拉伸法最高可消除90%以上的残余应力。但该种方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 多用于铝加工工厂。

3. 模冷压法

模冷压法是在一个特制的精整模具中 通过严格控制的限量冷整形来消除复杂形状铝合金模锻件中的残余应力。事实上“模压”这种叫法不够确切 因为其主要作用机理是使铝合金模锻件的局部材料受“拉伸”或者“压缩”作用。当精整模具压下时 精整凸模嵌入到铝合金模锻件端面、缘(筋)条的拔模斜度上 实际上使模锻件的腹板部分产生“拉伸”作用。因此 该种方法是调整而不是消除零件的整体应力水平 它使铝合金模锻件上某些部位的残余应力得到释放的同时 有可能使其他部位的残余应力增大。另外 鉴于铝合金模锻件本来就己存在很大的残余应力 模压变形量过大将可能引起冷作硬化、裂纹和断裂;而变形过小则使应力消除效果不佳 因此该种方法的局限性是在实际操作中难以精确控制模压变形量。

4. 深冷处理法

深冷处理法也称冷稳定处理法 按工艺可划分为深冷急热法与冷热循环法两种。其中深冷急热法是将含有残余应力的零件浸入-196℃的液氮中深冷 待内外温度均匀后又迅速地用热蒸汽喷射 通过急热与急冷产生方向相反的热应力 借此抵消原来的残余应力场。有关研究表明 在选择合适的工艺参数条件下 深冷急热法可降低20-84%的残余应力。深冷处理的最大优点是在有效消除残余应力的同时 可改善(至少不降低)材料的强度、硬度、耐磨性与组织稳定性。由于深冷处理对零件的尺寸与形状没有限制 因此适合于形状复杂的模锻件与铸件。在切削加工前进行深冷处理还可明显改善铝合金加工时易产生的严重加工变形倾向 提高材料的组织稳定性。然而 现有的相关研究指出 深冷处理只能消除热处理温度梯度产生的残余应力 而不能有效消除机械加工、冷成形等不均匀塑性变形产生的残余应力 对焊接残余应力的消除效果也不佳。