LY12鋁合金彈性體冷熱加工殘余應力及其消除工藝

　　LY12鋁合金彈性體冷熱加工后的殘余變形,主要是由熱處理和機械加工產生的殘余應力而引起的,它直接影響傳感器的零點和靈敏度穩定性。研究冷熱加工殘余應力的產生、降低與釋放規律,對鋁合金稱重傳感器的研制、‘!產具有重要意義。LY12鋁合金熱處理樸產生的殘余應力主要來自兩個方面.!!,、冷時因彈性體表面與心部溫度差而導致m你應力和強化相析出而導致的相變應力,兩者兩比熱應力占有主導地位。機械加工產生的殘余應力,在本文的第二個問題中已有明確分析,主要是刀具接觸點前方區域的塑性凸出效應、刀具接觸點下區域的擠光效應和熱效應等影響的疊加。降低和消除冷熱加工殘余應力的方法有機械法和熱處理法兩種。機械法主要是循環加載、超載靜壓和脈動疲勞等。熱處理法主要有以下三種。1反淬火法國內也稱深冷急熱法。其工藝方法為將冷熱加工后的彈性體置于溫度為一196C的液氮中,待冷透后(或保溫12小時后)迅速轉移到沸水之中,最好用新生的高速蒸氣噴射。

　　因為深冷和急熱產生的應力方向相反而互相抵消,從而達到釋放殘余應力的目的。國外有關資料表明,采用液氮沸水法可降低殘余應力50%,采用液氮高速蒸氣噴射法可降低殘余應力84%。o冷熱循環法這是從航天飛行器里I一Y12鋁合金精密零組件尺寸穩定性處理工藝中移植過來的消除殘余應力的有效方法。航天鋁合金精密零組件多在機械加工工序間,安排多道冷熱循環穩定處理工序。鋁合金彈性體結構簡單,尺寸較小,只進行一道冷熱循環穩定處理即可。工藝實踐證明,上限溫度為190℃,下限溫度為一78℃,冷熱循環三次穩定處理后,殘余應力下降量達40%左右。當采用△T)300℃的冷熱循環穩定處理工藝時,即一196℃義4小時/l90℃又4小時,循環三次,可使殘余應力下降9。%左右,并且組織結構穩定,微塑性變形抗力高,尺寸穩定性好。冷熱循環穩定處理的規律是:隨循環次數的增加,殘余應力降低幅度增大,三次循環處理后,殘余應力趨于穩定;冷熱循環處理的溫度間隔越大,處理后殘余應力的下降幅度也越大;冷熱循環處理的上限溫度越高,降低殘余應力的幅度越大,而且急冷比緩冷的效果稍大些。

　　因此,冷熱循環穩定處理的最佳工藝為:一196℃義4小時八90℃丫4小時,循環三次。冷熱循環穩定處理消除殘余應力之所以有如此明顯的效果,一是因為上限溫度在殘余應力變化過程中起重要作用。當加熱時,原子熱運動能量增加,點陣畸變減小或稍失,內應力降低。溫度越高,原子熱運動越大,塑性越好,越有利于殘余應力釋放。二是因為冷熱溫度梯度產生的熱應力與殘余應力互相作用,使殘余應力重新分布,獲得殘余應力下降的效果。同時冷熱交變的結果,也使彈性體內部組織結構發生變化,形成比較穩定的位錯結構,達到穩定尺寸的目的。?恒溫時效法恒溫時效既可消除機械加工產生的殘余應力,也能消除熱處理引入的殘余應力。LY12鋁合金在200℃恒溫時效時,時效時間與殘余應力消除的關系表明,保溫24小時,可使殘余應力下降50%左右,時間繼續加長效果不明顯。實驗證明,再提高溫度對殘余應力的消除有明顯作用,但機械性能下降較大。因此,選擇恒溫時效方法,必須根據傳感器的使用條件、準確度和穩定性要求,確定合適的恒溫時效溫度,一般多采用190℃又24小時的恒溫時效工藝。此工藝在保證機械強度基本不變的前提下,殘余應力降低45%左右。

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