[發明專利]一種鋁合金的電脈沖回歸處理方法

無效

• 申請號: 201510093506.6
• 申請日: 2015-03-03
• 公開（公告）號: CN104694865A
• 公開（公告）日: 2015-06-10
• 發明（設計）人: 王永軍;孫寶龍;武偉超;王俊彪
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: C22F3/00
• 分類號: C22F3/00
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 陳星

技術領域

本發明屬于鋁合金材料的熱處理技術領域，具體地說,涉及一種鋁合金的電脈沖回歸處理方法。

背景技術

鋁是地球礦藏中分布最為廣泛的金屬元素。相比鐵、銅等常見的金屬材料，鋁金屬材料密度小、塑性變形能力強、導熱性和導電性好、無磁、無毒、耐酸腐蝕、綜合力學性能優良、鑄造性和焊接性良好，并且切削和成形加工方便，具有非常優良的綜合性能。鋁及鋁合金材料在航天、航空、船舶工業,建筑、電子、機械制造眾多領域中都獲得了廣泛的應用。由于飛行器對重量的敏感性，鋁合金以其優異的強度重量比成為飛行器制造領域用量最多的金屬材料，在航空航天領域中具有舉足輕重的作用。

金屬塑性成形工藝是一種傳統加工方法，具有材料利用率高、工藝簡單、加工效率高的優勢。但由于金屬本身力學性能的限制，一直以來金屬塑性成形工藝面臨兩大問題:一是如何進一步提高材料的成形極限；另一是如何減小零件成形后回彈帶來的影響。針對成形極限的問題，熱成形是最常采用的方法之一，但其通常伴隨一系列問題，如,需要復雜的加熱設備、熱加工過程中保溫措施復雜、零件表面氧化難以避免、零件形狀存在翹曲變形的缺陷，其不但降低了金屬零件的表面質量和尺寸精度，而且增加了工藝復雜性和生產成本。針對零件回彈的問題，實際生產中一般進行反復調試和修模，這種做法也會帶來一系列的問題，如延長生產周期、增加生產成本。隨著很多高強度材料在航空航天工業中的普遍應用，所成型的零件越來越復雜，對成型精度的要求越來越高，迫切需要一種既能有效降低金屬流動應力，又能提高金屬成形極限，同時還能減小成形后回彈的新工藝。鋁合金經過自然時效強化后，進行快速加熱至一定溫度，然后快速冷卻至室溫，使合金重新軟化，其硬度和強度會立即下降到和剛淬火時相差不多，其它性質的變化也常常相似，如將其在室溫下停放，仍能進行正常的自然時效，這種現象稱為回歸。因此，鋁合金通過回歸處理會使得鋁合金的強度暫時降低，以利于材料的塑性加工。

發明專利CN1778975A中公開了“一種用于鋁合金厚板及厚壁件回歸再時效處理的快速回歸方法及裝置”，其特點是,用液壓頂頭將加熱電極與鋁合金厚板或后壁件頂緊，通入電流直接加熱，控制回歸溫度在160～400℃，然后將厚板或后壁件翻入淬火槽中淬火，完成快速回歸處理，使得鋁合金性能恢復到新淬火狀態下的性能，有利于塑性加工，較好地解決了鋁合金厚板及后壁件的表層、心部組織與性能不均勻的問題，通過調節輸出功率獲得較高的升溫速度。但存在以下不足，由于利用的是電流的熱效應，通過直流電流的焦耳熱使得零件溫度升高，一般需要較長的加熱時間且回歸處理時零件的加熱溫度相對較高，最高可達400℃，溫度精度要求在±0.1℃，對相應的配套設備提出了較高的要求，并且需要嚴格控制溫度，使得裝置結構過于復雜，成本較高；另外，所需的加熱及保溫時間較長，最高可達十幾分鐘，會消耗較多的能量，時間過長會對回歸效果造成影響。金屬材料電效應為解決上述諸多問題提供了條件。

發明內容

為了避免現有技術存在的不足,克服鋁合金回歸處理時材料溫升相對較高,且加熱及保溫時間較長的問題，本發明提出一種鋁合金的電脈沖回歸處理方法；采用脈沖電流對自然時效鋁合金材料進行回歸處理，利用電脈沖效應，不僅耗時短，材料溫升較低，而且很容易通過改變電脈沖參數來控制回歸處理效果，具有較好的工藝柔性。該電脈沖回歸處理方法使得鋁合金的強度能暫時降低，以利于材料塑性加工，且可大幅度降低鋁合金回歸熱處理生產中的能量消耗，減少耗時而提高生產效率。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:一種鋁合金的電脈沖回歸處理方法，其特征在于包括以下步驟:

步驟1.采用電子萬能實驗機、紅外熱像儀、脈沖電源裝置及絕緣夾頭,脈沖電源裝置選擇高頻脈沖開關電源，上絕緣夾頭通過連接銷安裝在電子萬能實驗機的上橫梁處，下絕緣夾頭固連在電子萬能實驗機的活動橫梁處，兩個絕緣夾頭在脈沖處理時作為夾持端使脈沖電流流過試件，脈沖電源裝置通過導線分別與固定在上絕緣夾頭和下絕緣夾頭上的夾持塊連接，紅外熱像儀用于對試件溫度進行監測和記錄；

步驟2.單拉試件準備；將切割好的單拉試件經過497℃下保溫45分鐘進行固溶處理，出爐后在3秒鐘內置于20℃水中進行淬火，然后在室溫下自然時效10天，得到自然時效的鋁合金單拉試件；

步驟3.電脈沖處理；在通電之前，采用絕緣夾頭對單拉試件進行裝夾，并對電脈沖處理參數進行設定，包括脈沖電流和脈沖持續時間，其中，脈沖電流由脈沖電流密度和試件尺寸確定，設定后開啟電源設備，對單拉試件通入脈沖電流進行電脈沖處理，同時，打開紅外熱像儀對試件溫度進行監測和記錄；