[發明專利]調控鋁合金環件殘余應力及改善力學性能的冷脹形方法

有效

• 申請號: 202110046231.6
• 申請日: 2021-01-14
• 公開（公告）號: CN112877621B
• 公開（公告）日: 2022-03-04
• 發明（設計）人: 楊艷慧;劉東;王建國
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: C22F1/04
• 分類號: C22F1/04
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 馬小星

1.一種調控鋁合金環件殘余應力及改善力學性能的冷脹形方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)對鋁合金環件的內徑進行粗車，得到粗車后鋁合金環件；

(2)將所述粗車后鋁合金環件進行固溶處理，得到固溶處理后鋁合金環件；

(3)利用脹形機對所述固溶處理后鋁合金環件進行冷脹形，得到冷脹形后鋁合金環件；所述冷脹形的次數根據式I～式III所示公式確定：

A＝π(1+w)D₀H 式I；

A_Z＝πD_ZH 式II；

其中，A為冷脹形后鋁合金環件的內環面面積，A_Z為脹形機與冷脹形后鋁合金環件內環面接觸面積，M為冷脹形后脹形機兩模瓣間隙面積與冷脹形后鋁合金環件內環面面積的比值，D₀為固溶處理后鋁合金環件的內徑，D_Z為脹形機的外徑，H為冷脹形后鋁合金環件的高度，N為脹形機的模瓣數，w為總脹形量；

當M≤0.5％時，冷脹形的次數n＝1；

當0.5％M≤1％時，冷脹形的次數n＝2；

當M1％時，冷脹形的次數n＝3；

所述冷脹形在15～35℃條件下進行；進行所述冷脹形時，脹形速度為1mm/s，總脹形量為1～3％；

(4)將所述冷脹形后鋁合金環件進行人工時效處理。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述脹形機的技術參數至少滿足以下條件：脹形機的公稱力大于固溶處理后鋁合金環件冷脹形過程中所需脹形力；脹形機的單邊徑向外脹最大行程大于固溶處理后鋁合金環件每次冷脹形過程中的單邊徑向外脹行程；固溶處理后鋁合金環件的尺寸和冷脹形后鋁合金環件的尺寸在脹形機可脹形環件尺寸的范圍內。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述固溶處理后鋁合金環件冷脹形過程中所需脹形力根據式IV～式V計算得到：

F＝λSσ_S 式IV；

S＝(D_W-D₀)H 式V；

其中，F為固溶處理后鋁合金環件冷脹形過程中所需脹形力；λ為脹形力系數，λ＝1.2～1.5；σ_S為固溶處理后鋁合金環件屈服應力；S為固溶處理后鋁合金環件的縱截面積；D_W為固溶處理后鋁合金環件的外徑。

4.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述固溶處理后鋁合金環件每次冷脹形過程中的單邊徑向外脹行程根據式VI計算得到：

其中，L為固溶處理后鋁合金環件每次冷脹形過程中的單邊徑向外脹行程。

5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述冷脹形在固溶處理結束后4h內進行。

6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述人工時效處理在冷脹形結束后8h內進行。

7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，當所述冷脹形的次數n1時，每次冷脹形后，將鋁合金環件旋轉一定角度，然后再進行下一次冷脹形，旋轉角度根據式VII計算得到：

α＝360/2N 式VII；

其中，α為每次脹形后旋轉角度。

8.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，當所述冷脹形的次數n1時，每次冷脹形的脹形量相同。