消除鋁合金殘余應(yīng)力五大常用法

進(jìn)口鋁合金T651和T652狀態(tài)的材料，都是經(jīng)過(guò)預(yù)拉伸或者鍛打的方法消除了鋁合金材料的大部分內(nèi)應(yīng)力，但是不可能百分百完全消除，這樣就會(huì)給一些高端要求的客戶(hù)帶來(lái)一定技術(shù)上的難題，他們做加工的時(shí)候會(huì)遇到鋁合金材料略微變形的情況，今天歐美誠(chéng)信航空鋁業(yè)的專(zhuān)家就來(lái)告訴您如何盡可能的消除鋁合金材料的殘余應(yīng)力的幾大方法。

消除殘余應(yīng)力五大常用方法：

1. 時(shí)效消除法

      時(shí)效消除法是降低淬火殘余應(yīng)力的傳統(tǒng)方法。由于鋁合金材料尤其是航空用鋁合金材料對(duì)溫度非常敏感，時(shí)效溫度的提高，必然明顯降低強(qiáng)度指標(biāo)，使MgZn₂等強(qiáng)化相析出過(guò)多，產(chǎn)生過(guò)時(shí)效現(xiàn)象。因此，淬火后時(shí)效處理通常在較低溫度(小于200-250℃)下進(jìn)行，因而影響了應(yīng)力消除效果(僅為10-35%)。

2. 機(jī)械拉伸法

      機(jī)械拉伸法消除應(yīng)力的原理是將淬火后的鋁合金板材，沿軋制方向施加一定量的永久拉伸塑性變形，使拉伸應(yīng)力與原來(lái)的淬火殘余應(yīng)力疊加后發(fā)生塑性變形，使殘余應(yīng)力得以緩和與釋放。有關(guān)研究結(jié)果表明，機(jī)械拉伸法最高可消除90%以上的殘余應(yīng)力。但該種方法僅適合于形狀簡(jiǎn)單的零件，且對(duì)拉伸前鋁合金板材的組織均勻性要求較高，多用于鋁加工工廠。

3. 模冷壓法

      模冷壓法是在一個(gè)特制的精整模具中，通過(guò)嚴(yán)格控制的限量冷整形來(lái)消除復(fù)雜形狀鋁合金模鍛件中的殘余應(yīng)力。事實(shí)上“模壓”這種叫法不夠確切，因?yàn)槠渲饕饔脵C(jī)理是使鋁合金模鍛件的局部材料受“拉伸”或者“壓縮”作用。當(dāng)精整模具壓下時(shí)，精整凸模嵌入到鋁合金模鍛件端面、緣(筋)條的拔模斜度上，實(shí)際上使模鍛件的腹板部分產(chǎn)生“拉伸”作用。因此，該種方法是調(diào)整而不是消除零件的整體應(yīng)力水平，它使鋁合金模鍛件上某些部位的殘余應(yīng)力得到釋放的同時(shí)，有可能使其他部位的殘余應(yīng)力增大。另外，鑒于鋁合金模鍛件本來(lái)就己存在很大的殘余應(yīng)力，模壓變形量過(guò)大將可能引起冷作硬化、裂紋和斷裂 而變形過(guò)小則使應(yīng)力消除效果不佳，因此該種方法的局限性是在實(shí)際操作中難以精確控制模壓變形量。

4. 深冷處理法

        深冷處理法也稱(chēng)冷穩(wěn)定處理法，按工藝可劃分為深冷急熱法與冷熱循環(huán)法兩種。其中深冷急熱法是將含有殘余應(yīng)力的零件浸入-196℃的液氮中深冷，待內(nèi)外溫度均勻后又迅速地用熱蒸汽噴射，通過(guò)急熱與急冷產(chǎn)生方向相反的熱應(yīng)力，借此抵消原來(lái)的殘余應(yīng)力場(chǎng)。有關(guān)研究表明，在選擇合適的工藝參數(shù)條件下，深冷急熱法可降低20-84%的殘余應(yīng)力。深冷處理的最大優(yōu)點(diǎn)是在有效消除殘余應(yīng)力的同時(shí)，可改善(至少不降低)材料的強(qiáng)度、硬度、耐磨性與組織穩(wěn)定性。由于深冷處理對(duì)零件的尺寸與形狀沒(méi)有限制，因此適合于形狀復(fù)雜的模鍛件與鑄件。在切削加工前進(jìn)行深冷處理還可明顯改善鋁合金加工時(shí)易產(chǎn)生的嚴(yán)重加工變形傾向，提高材料的組織穩(wěn)定性。然而，現(xiàn)有的相關(guān)研究指出，深冷處理只能消除熱處理溫度梯度產(chǎn)生的殘余應(yīng)力，而不能有效消除機(jī)械加工、冷成形等不均勻塑性變形產(chǎn)生的殘余應(yīng)力，對(duì)焊接殘余應(yīng)力的消除效果也不佳。

5. 振動(dòng)消除法

振動(dòng)消除殘余應(yīng)力法的工作原理是用便攜式強(qiáng)力激振器，使金屬結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)振動(dòng)狀態(tài)，從而產(chǎn)生如同機(jī)械加載時(shí)的彈性變形，使零件內(nèi)某些部位的殘余應(yīng)力與振動(dòng)載荷疊加后，超過(guò)材料的屈服應(yīng)力引起塑性應(yīng)變，從而引起內(nèi)應(yīng)力的降低和重新分布。現(xiàn)有的相關(guān)研究指出，當(dāng)鋁合金在剛剛進(jìn)行了淬火后的不穩(wěn)定狀態(tài)(0-2小時(shí)內(nèi))進(jìn)行振動(dòng)消除，效果最佳，殘余應(yīng)力最大可降低50-70% 若在淬火后放置360小時(shí)進(jìn)行振動(dòng)時(shí)效后測(cè)試，殘余應(yīng)力只能消除10%-20%。振動(dòng)消除應(yīng)力(VSR)技術(shù)具有高效節(jié)能，工藝簡(jiǎn)單方便，適用性強(qiáng)等特點(diǎn)，對(duì)零件沒(méi)有形狀與尺寸限制，尤其適合于大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)件，是一種很有發(fā)展前途的工藝方法。另外，經(jīng)過(guò)振動(dòng)時(shí)效后的鋁合金構(gòu)件具有良好的尺寸穩(wěn)定性，在后續(xù)的機(jī)械加工中不易產(chǎn)生加工變形。但目前對(duì)振動(dòng)時(shí)效工藝的機(jī)理還不充分，國(guó)內(nèi)外對(duì)它應(yīng)用于鋁合金結(jié)構(gòu)件中的適宜性也存在爭(zhēng)議。

除了上述方法以外，近年來(lái)，國(guó)際上還報(bào)告了形變熱處理法，脈沖磁處理(PMT)法等殘余應(yīng)力消除技術(shù)，但相關(guān)工藝尚不成熟。總結(jié)近幾年國(guó)內(nèi)外評(píng)價(jià)有關(guān)消除殘余應(yīng)力工藝效果的文獻(xiàn)，現(xiàn)有鋁合金結(jié)構(gòu)件鍛件毛坯殘余應(yīng)力消除技術(shù)中，機(jī)械拉伸(壓縮)法可達(dá)90%左右，不足之處是要求零件形狀簡(jiǎn)單，對(duì)毛坯材料成分和組織均勻性要求較高，適用范圍狹窄。恒溫時(shí)效法10~35% 振動(dòng)消除法20-70% 深冷處理法25%~83%。因此，現(xiàn)有工藝技術(shù)與方法尚無(wú)法從根本上消除鋁合金結(jié)構(gòu)件鍛件毛坯中的殘余應(yīng)力。但是以上五大常用方法會(huì)盡量消除鋁合金材料的殘余應(yīng)力。

所以，有了以上五大常用方法，您是不是對(duì)鋁合金材料加工更有信心啦，如果還有什么技術(shù)上的難題，可以致電全國(guó)免費(fèi)熱線：400-888-6061，歐美誠(chéng)信航空鋁業(yè)的專(zhuān)家竭誠(chéng)為您答疑解惑。

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