机械件深冷处理(深冷处理对铝合金材料残余应力影响有多大？)

Posted 2023-05-29

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机械件深冷处理(深冷处理对铝合金材料残余应力影响有多大？)

铝合金由于密度小、强度高、韧性和耐蚀性良好、可加工性及焊接性优良等综合性能，近年来在精密零部件、航空航天和汽车制造业等领域得到了广泛应用。多数铝合金材料通过热处理获得高强度和高韧性，而在热处理强化过程中，快速的淬火冷却会使得材料内部形成巨大温差，冷却结束后在构件内部形成较大的残余应力，在加工、放置或长时间使用过程中会发生残余应力的释放，从而导致零件尺寸产生不可塑性形变，影响产品尺寸精度甚至导致产品报废。

深冷处理也称淬火延续，目前国内铝合金深冷处理主要由两种工艺思路：一种是急冷急热法；一种是缓冷缓热法。
本文主要介绍缓冷缓热方法对铝合金材料残余应力影响。
一、具体工艺流程如下：
第一步、铝合金材料AL6061-T651，深冷处理前采用Proto-LXRD 型 X 射线应力分析仪对铝合金样件进行残余应力测试，分别取A、B、C、D、E、F、G、H8个点，测试每个点残余应力状态、并对其材料进行标注。
检测条件如下：Proto-LXRD 型 X 射线应力分析仪，管电压 30kV，管电流 20mA，Cr 靶 K α辐射，V 滤波片，准直管直径 1mm，Al(311)衍射晶面，左右 512 通道位敏探测器，对应 2 θ 范围均 20 o ，空间ψ角±45 o 内优化设置 17 站，同倾衍射几何，Pearson-VII 定峰，材料 X 射线弹性常数 S 2 /2=19.54×10 -6 MPa -1 ，检测执行 ASTM-E915-2010、EN15305-2008 及 GB7704-2017 标准。

第二步、残余应力测试完成后，采用德捷力深冷回火一体炉对铝合金进行冷热循环高低温处理，工艺流程如下：采用0.5-2℃/min将铝合金缓慢冷却到-196℃，保温6-8/h,再采用0.5-2℃/min将铝合金缓慢升到+180℃，保温6-8/h,再缓慢冷却到室温，间隔4小时后，再进行深冷处理，依此循环三次。

第三步、分别测试冷热循环处理前A、B、C、D、E、F、G、H8个点，测试对应每个点残余应力状态。

第四步、检测结果如下表，表中负值代表残余压应力和正值代表残余拉应力。

结论：从以上数据可看出，采用德捷力深冷回火一体炉对铝合金进行冷热循环高低温处理后，铝合金残余应力数值明显降低，最高可降低铝合金50%以上残余应力。

二、结语：

用德捷力深冷回火一体炉对铝合金深冷处理，可以有效的减少铝合金产品加工形变，提高产品加工良率。
深冷处理能够有效减少铝合金构件内部的残余应力，提高铝合金尺寸稳定性和精度，防止后期使用形变。
多次冷热循环处理的效果优于单次，一般推荐的次数为2~3次。

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