专利名称：快速消除金属材料残余应力的新方法
技术领域：
本发明涉及金属材料在加工过程中形成的残余应力的去除方法，特别 是一种快速消除金属材料残余应力的新方法。
背景技术：
目前，金属材料在加工过程中不可避免的残余应力去除方法一般有 自然失效、机械振动、人工失效及冷、热处理手段。这些手段虽能去除一定的残余应力，但实 现过程的时间较长，需数月、数天，能耗很高，而且存在去除均勻性及效果参差不齐，是影响 金属零件质量的一大因素。
发明内容
本发明的目的在于提供一种快速消除金属材料残余应力的新方法，利 用该方法，在高频、高磁场强度的作用下，金属材料中的残余应力在数分钟内得到消除，达 到快速消除金属材料残余应力的目的。本发明的构成用电网作电源，通过交-直-交变频方式，在电感元件产生一个高 频、高磁场强度的空间，让待处理的金属材料置于该空间中，构成闭合高频磁路的一部分， 让高频交变的磁力线经金属材料组织形成闭合；处于高频磁场作用下的金属材料内部，自发磁化区域磁畴的大小与方向随高频磁 场的变化而变化，引起金属材料微观组织截面形状发生改变，引起金属材料内残余应力作 用面变化，使不均勻分布的残余应力大小、方向也发生相应变化，这种变化破坏了原组织内 残余应力的不均勻的分布状态，在短时间内，高频率的残余应力的多次重新分布，其结果是 形成新的、均勻的残余应力分布状态，均勻分布的残余应力相互抵消或减弱，实现让金属材 料内残余应力的快速释放。磁畴在高速变化的过程中，它们之间相互的高速碰撞，使金属材料自身产生热量， 同时磁力线在通过金属材料时，要产生涡流效应，金属材料中在涡流效应下形成的涡电流 的热效应也使材料自身产生高热，控制这两种物理现象热量的形成，以保持合适的温度，让 金属材料体积热膨胀，更有利于残余应力的去除。在高频、高磁场强度的作用下，金属材料中的残余应力在数分钟内得到消除，当金 属材料整体完全处于勻强磁场作用下时，残余应力消除的程度仅以金属材料内部组织的均 勻性关联，与残余应力的形成过程、形式无关。与现有技术比较，本发明通过对大量的轴承零件的具体实验，实验结果表明，新方 法处理后的零件从材料组织、应力分布情况、几何形状到产品质量都证明了新方法的理论 的成立。本方法中的高频磁场是通过电力电子器件与单片机的配合，通过交--直——交变 频方式，在电感元件上产生。这是目前电能转换效能最高的技术，产生的磁场强度大，消除 残余应力的作用时间短，节能效果特别明显。该方法适应所有的铁磁性材料的金属加工工艺方法、工艺手段后形成的残余应力 的去除。是现代物理学中量子理论与电工技术有机结合，在机械加工中提高产品质量的工 艺创新。
图1是磁畴分布图，图2是交变磁场时间t = 1时磁畴的状态图， 图3是交变磁场时间t = 1+ δ时磁畴的状态图。图中1、磁畴，2、磁场方向，3、磁畴方向。
具体实施例方式将经初磨加工后的轴承零件放置在处于高频、200微特磁感应强 度的交变磁场容器中，容器内注入一定体积的溶液并将液体温度控制在摄氏80°C以下，分 别作了最少1分钟、最多10分钟的去残余应力处理。处理后的零件几何形状变形明显增大， 反映出去应力的效果很好。试验数据见表1、表2。
权利要求
1.一种快速消除金属材料残余应力的新方法，其特征在于用电网作电源，通过 交-直-交变频方式，在电感元件产生一个高频、高磁场强度的空间，让待处理的金属材料 置于该空间中，构成闭合高频磁路的一部分，让高频交变的磁力线经金属材料组织形成闭 合；处于高频磁场作用下的金属材料内部，自发磁化区域磁畴的大小与方向随高频磁场的 变化而变化，引起金属材料微观组织截面形状发生改变，引起金属材料内残余应力作用面 变化，使不均勻分布的残余应力大小、方向也发生相应变化，这种变化破坏了原组织内残余 应力的不均勻的分布状态，在短时间内，高频率的残余应力的多次重新分布，其结果是形成 新的、均勻的残余应力分布状态，均勻分布的残余应力相互抵消或减弱，实现让金属材料内 残余应力的快速释放。
2.根据权利要求1所述的快速消除金属材料残余应力的新方法，其特征在于磁畴在 高速变化的过程中，它们之间相互的高速碰撞，使金属材料自身产生热量，同时磁力线在通 过金属材料时，要产生涡流效应，金属材料中在涡流效应下形成的涡电流的热效应也使材 料自身产生高热，控制这两种物理现象热量的形成，以保持合适的温度，让金属材料体积热 膨胀，更有利于残余应力的去除。
3.根据权利要求1所述的快速消除金属材料残余应力的新方法，其特征在于在高频、 高磁场强度的作用下，金属材料中的残余应力在数分钟内得到消除，当金属材料整体完全 处于勻强磁场作用下时，残余应力消除的程度仅以金属材料内部组织的均勻性关联，与残 余应力的形成过程、形式无关。
全文摘要
一种快速消除金属材料残余应力的新方法，用电网作电源，通过交-直-交变频方式，在电感元件产生一个高频、高磁场强度的空间，让待处理的金属材料置于该空间中，构成闭合高频磁路的一部分，让高频交变的磁力线经金属材料组织形成闭合。本方法中的高频磁场是通过电力电子器件与单片机的配合，通过交-直-交变频方式，在电感元件上产生。这是目前电能转换效能最高的技术，产生的磁场强度大，消除残余应力的作用时间短，节能效果特别明显。该方法适应所有的铁磁性材料的金属加工工艺方法、工艺手段后形成的残余应力的去除。
文档编号C21D10/00GK102080154SQ20111003882
公开日2011年6月1日 申请日期2011年2月16日 优先权日2011年2月16日
发明者张坤, 徐北宁, 王晓宏 申请人:贵州虹山虹飞轴承有限责任公司