专利名称：一种复合去应力处理方法
技术领域：
本申请涉及铝合金材料复合热处理技术领域，特别是涉及一种复合去应力处理方 法。
背景技术：
铝合金制品在铸造、锻造、焊接、热处理或机械加工过程中，由于热胀冷缩的作用 或由于受到过外力的作用，制品内部存在着残余应力或局部应力集中。电子束焊接活塞是一种典型的铝合金工件，其顶部采用铸造铝合金铸造成型，裙 部采用锻造铝合金模锻成型，然后把顶部和裙部用电子束焊接成为一个整体，再进行热处 理和机械加工，在铸造、锻造、焊接及热处理工序中，不可避免会留下残余应力。如果不去除 残余应力，机械加工时，去除表层材料就会打破活塞内部的应力平衡，使得这种内应力重新 分布，从而使局部区域的应力增大，甚至引起开裂。在现有技术中，目前普遍应用的消除残余应力的工艺方法的有1)热时效处理，即对铸造铝合金，采用稳定化处理；对于锻造铝合金，采用退火处 理。一般稳定化处理温度达250°C以上，退火温度达350 370°C。该方法虽然能够使残余 应力得以充分释放，应力峰值得以显著降低，但它们在消除应力的同时也会使材料的力学 性能，尤其是硬度和抗拉强度显著降低。这样的结果对电子束焊接活塞而言是一种致命的 缺点，若采用这种技术来充分消除残余应力必将使产品力学性能降低而不能满足产品的设 计要求。2)振动时效处理，即工件在激振力的作用下产生共振，让工件需时效部位产生一 定幅度、一定周期的交变运动并吸收能量，使工件内部发生一定的微观塑性变形，从而在一 定程度上降低和均化工件内部的残余应力。但该方法只是单纯地消除残余应力，不能改变 材料的金相组织，因而不能有效提高材料力学性能，从而不能使电子束焊接活塞的力学性 能达到产品设计要求。
发明内容
为解决上述技术问题，本申请实施例提供一种复合去应力处理方法，以解决现有 技术的去应力方法，无法实现使电子束焊接活塞的力学性能达到产品设计要求的问题，技 术方案如下一种复合去应力处理方法，用于去除铝合金电子束焊接活塞的残留应力，包括人工时效处理将所述活塞装入铝合金时效炉，加热到170°C 220°C的范围内进 行保温处理5 10小时后出炉，在空气中冷却至室温；振动时效处理采用频谱谐波时效振动40 70分钟。优选的，上述方法中，所述频谱谐波时效包括将所述活塞刚性装卡在振动平台上；在所述振动平台上安装激振器和拾振器，调节激振力，通过激振器作间歇式施振，获得所述活塞的谐振频率；根据所述谐振频率自动选择含五个振动频率和两个备选频率的最佳频率组进行 振动。优选的，上述方法中，所述保温处理的温度为190°C 200°C。优选的，上述方法中，所述保温处理的时间为8 10小时。优选的，上述方法中，所述采用频谱谐波时效振动的时间为40 50分钟。由以上本申请实施例提供的技术方案可见，本申请实施例通过利用将人工时效和 振动时效结合在一起按顺序实施的复合去应力处理方法，即采用人工时效使电子束焊接活 塞的力学性能提高，达到产品设计要求，同时使活塞的残余应力得到部分消除；通过振动 时效处理，即采用频谱谐波时效技术，利用其能降低和均化工件内部的残余应力但不降低 材料力学性能的特点，使经过人工时效处理的电子束焊接活塞的残余应力进一步降低和均 化。从而实现了在有效去除电子束焊接活塞残留应力的同时，使电子束焊接活塞的力学性 能达到产品设计要求。实验表明，采用本申请提供的复合去应力处理方法，电子束焊接活塞 的顶部横向抗拉强度为240MPa，裙部纵向和横向抗拉强度为320MPa，应力降低率为65%。
具体实施例方式本申请实施例提供一种复合去应力处理方法，用于去除铝合金电子束焊接活塞的 残留应力，包括人工时效处理将所述活塞装入铝合金时效炉，加热到170°C 220°C的范围内进 行保温处理5 10小时后出炉，在空气中冷却至室温； 振动时效处理采用频谱谐波时效振动40 70分钟。本申请实施例利用铝合金时效炉，对电子束焊接活塞进行人工时效处理，具体包 括，将所述活塞装入铝合金时效炉，加热到170°C 220°C的范围内进行保温处理5 10小 时后出炉，在空气中冷却至室温。本申请实施例中，保温处理的温度优选为190°C 200°C; 保温处理的时间优选为8 10小时。本申请实施例中，对电子束焊接活塞进行人工时效处理，即在170°C 220°C范围 内进行保温处理，可以使电子束焊接活塞的力学性能提高，达到产品设计要求，同时使活塞 的残余应力得到部分消除。然后，再对电子束焊接活塞进行振动时效处理，即采用频谱谐波时效振动40 70 分钟，具体操作过程如下将所述活塞刚性装卡在振动平台上；在所述振动平台上安装激振器和拾振器，调 节激振力，通过激振器作间歇式施振，获得所述活塞的谐振频率；根据所述谐振频率自动选 择含五个振动频率和两个备选频率的最佳频率组进行振动。其中，振动时间为40 70分钟，优选为40 50分钟；所述激振器和拾振器可以 安装在平台的任意位置。本申请实施例通过振动时效处理，即采用频谱谐波时效技术，利用其能降低和均 化工件内部的残余应力但不降低材料力学性能的特点，使经过人工时效处理的电子束焊接 活塞的残余应力进一步降低和均化。需要说明的是，振动时效处理也可以采用亚共振时效技术达到同样目的，可以在一定程度上降低处理成本。此外可以理解的是，人工时效处理和振动时效处理是可以不分先后顺序的，即可 以先进行振动时效处理，然后再进行人工时效处理，最后的处理效果是相同的，本申请实施 例对两者的先后顺序不作限定。本申请实施例利用将人工时效和振动时效结合在一起按顺序实施的复合去应力 处理方法，即通过采用人工时效使电子束焊接活塞的力学性能提高，达到产品设计要求，同 时使活塞的残余应力得到部分消除；通过振动时效处理，即采用频谱谐波时效技术，利用其 能降低和均化工件内部的残余应力但不降低材料力学性能的特点，使经过人工时效处理的 电子束焊接活塞的残余应力进一步降低和均化。从而实现了在有效去除电子束焊接活塞残 留应力的同时，使电子束焊接活塞的力学性能达到产品设计要求。对按照本申请提供的复合去应力处理方法处理的电子束焊接活塞，进行力学性能 和应力降低率测试，结果表明，其力学性能能够达到产品设计要求，应力去除的效果也很明 显，因此，该方法在既要求力学性能又要求应力去除效果的铝合金材料去应力处理方法领 域，具有良好的应用前景。为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本申请实施例所提供的复合去应力处 理方法进行详细描述。此外，由于人工时效处理和振动时效处理不分先后顺序，因此以下实施例均以先 进行人工时效再进行振动时效的顺序描述。实施例1将所述电子束焊接活塞装入铝合金时效炉，加热到195士 10°C保温处理8小时后 出炉，在空气中冷却至室温；然后将所述活塞装卡到振动平台上，选择平台上任意位置安装 激振器、拾振器，调节激振力为30KN，进行间歇式施振，自动优选含五个振动频率，两个备选 频率的最佳频率组振动40分钟。对所述电子束焊接活塞进行力学性能测试和应力降低率测试，测试结果见表1。实施例2将所述电子束焊接活塞装入铝合金时效炉，加热到180士 10°C保温处理10小时后 出炉，在空气中冷却至室温；然后将所述活塞装卡到振动平台上，选择平台上任意位置安装 激振器、拾振器，调节激振力为30KN，进行间歇式施振，自动优选含五个振动频率，两个备选 频率的最佳频率组振动50分钟。对所述电子束焊接活塞进行力学性能测试和应力降低率测试，测试结果见表1。实施例3将所述电子束焊接活塞装入铝合金时效炉，加热到210士 10°C保温处理5小时后 出炉，在空气中冷却至室温；然后将所述活塞装卡到振动平台上，选择平台上任意位置安装 激振器、拾振器，调节激振力为30KN，进行间歇式施振，自动优选含五个振动频率，两个备选 频率的最佳频率组振动70分钟。对所述电子束焊接活塞进行力学性能测试和应力降低率测试，测试结果见表1。表 1
5 由表1可知，通过本申请提供的复合去应力处理方法所处理的电子束焊接活塞， 具有抗拉强度高和应力降低率高的特点，能够在有效去除电子束焊接活塞残留应力的同 时，使电子束焊接活塞的力学性能达到产品设计要求。以上所述仅是本申请的具体实施方式
，应当指出，对于本技术领域的技术人员来 说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为 本申请的保护范围。
权利要求
一种复合去应力处理方法，用于去除铝合金电子束焊接活塞的残留应力，其特征在于，包括人工时效处理将所述活塞装入铝合金时效炉，加热到170℃～220℃的范围内进行保温处理5～10小时后出炉，在空气中冷却至室温；振动时效处理采用频谱谐波时效振动40～70分钟。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述频谱谐波时效包括 将所述活塞刚性装卡在振动平台上；在所述振动平台上安装激振器和拾振器，调节激振力，通过激振器作间歇式施振，获得 所述活塞的谐振频率；根据所述谐振频率自动选择含五个振动频率和两个备选频率的最佳频率组进行振动。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述保温处理的温度为190°C 200°C。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述保温处理的时间为8 10小时。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采用频谱谐波时效振动的时间为 40 50分钟。
全文摘要
本申请公开了一种复合去应力处理方法，用于去除铝合金电子束焊接活塞的残留应力，其特征在于，包括人工时效处理将所述活塞装入铝合金时效炉，加热到170℃～220℃的范围内进行保温处理5～10小时后出炉，在空气中冷却至室温；振动时效处理采用频谱谐波时效振动40～70分钟。本申请实施例通过利用将人工时效和振动时效结合在一起按顺序实施的复合去应力处理方法，实现了在有效去除电子束焊接活塞残留应力的同时，使电子束焊接活塞的力学性能达到产品设计要求。实验表明，采用本申请提供的复合去应力处理方法，电子束焊接活塞的顶部横向抗拉强度为240MPa，裙部纵向和横向抗拉强度为320MPa，应力降低率为65％。
文档编号C22F1/04GK101906599SQ201010243668
公开日2010年12月8日 申请日期2010年7月29日 优先权日2010年7月29日
发明者刘胜, 刘鹏展, 张文军, 易绿林, 李世环, 杨志勇, 王奕澍 申请人:湖南江滨机器(集团)有限责任公司