[發(fā)明專利]一種去除殘余應力的方法

在審

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• 申請日: 2022-12-19
• 公開（公告）號: CN115961223A
• 公開（公告）日: 2023-04-14
• 發(fā)明（設計）人: 姜敖;黃元春;盛智勇;方清萬;李曉勇;范曦;周亮;卜根;付偉雄;胡洪鈔
• 申請（專利權）人: 湖南中創(chuàng)空天新材料股份有限公司
• 主分類號: C22F1/04
• 分類號: C22F1/04;C22F1/00;C21D9/00;C21D9/40
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權代理有限公司 11227
• 代理人: 牛玉霜

本發(fā)明實施例公開了一種去除殘余應力的方法，用于去除鋁合金環(huán)形件和鋁合金筒形件的殘余應力，包括步驟：準備坯料；制備試件，將坯料環(huán)軋至設計尺寸，得到初始試件；加熱試件，將初始試件放置于淬火爐中加熱至預設溫度，得到第一試件；淬火，將加熱后的第一試件進行淬火處理，得到第二試件；壓縮冷變形，采用徑軸向環(huán)軋機對第二試件進行壓縮冷變形，得到第三試件；多級時效，將第三試件放置于時效爐中，進行階梯式保溫，得到第四試件；出爐空冷，將第四試件從時效爐中取出，放置于空氣中進行冷卻，得到成品試件。本發(fā)明提供的去除殘余應力的方法，通過徑軸向環(huán)軋機對鋁合金試件進行壓縮冷變形，保證了鋁合金試件尺寸的均勻性，降低了生產(chǎn)成本。

技術領域

本發(fā)明涉及金屬件熱處理技術領域，更具體地說，涉及一種去除殘余應力的方法。

背景技術

鋁合金環(huán)形件和鋁合金筒形件是運載火箭箭體結構中兩種典型的回轉(zhuǎn)體構件，一般用于受力情況較復雜的關鍵部位。鋁合金環(huán)形件和鋁合金筒形件由于受力情況較為復雜，其內(nèi)部存在的殘余應力會降低構件的使用壽命，并增加突然變形失效的風險，消除殘余應力有利于鋁合金試件在加工過程中尺寸的穩(wěn)定性和均勻性，以及確保在使用過程中性能更加穩(wěn)定可控。

現(xiàn)有技術中，去除鋁合金環(huán)形件和筒形件的殘余應力的方法主要有冷壓縮、冷脹形、振動時效及退火等方法。其中，冷壓縮、冷脹形和振動時效方法一般通過對鋁合金環(huán)形件和筒形件施加外力，使其發(fā)生塑性變形或應力疊加，進而改善其中的應力分布狀態(tài)。采用冷壓縮去除鋁合金環(huán)形件和筒形件的殘余應力時，在徑向壓縮過程中，容易造成試件徑向尺寸不均勻，影響試件整體圓度。冷脹形方法雖然在尺寸控制與殘余應力消除方面優(yōu)勢明顯，但是需要專門購置冷脹形機及配套模具，設備成本較高。

此外，采用退火的方法消除鋁合金環(huán)形件和筒形件的殘余應力應用較為廣泛，但退火將導致鋁合金環(huán)形件和筒形件的材料強度降低，且加熱爐的能耗較大。

因此，如何在保證去除鋁合金試件殘余應力的同時，能夠降低生產(chǎn)成本，成為本領域技術人員亟待解決的技術問題。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種去除殘余應力的方法，以在保證去除鋁合金試件殘余應力的同時，能夠降低生產(chǎn)成本。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：

一種去除殘余應力的方法，用于去除鋁合金環(huán)形件和鋁合金筒形件的殘余應力，包括步驟：

準備坯料，將坯料在坯料加熱爐中加熱后進行自由鍛造；

制備試件，將所述坯料環(huán)軋至設計尺寸，以得到初始試件；

加熱試件，將所述初始試件放置于淬火爐中加熱至預設溫度，得到第一試件；

淬火，將加熱后的所述第一試件進行淬火處理，得到第二試件；

壓縮冷變形，采用徑軸向環(huán)軋機對所述第二試件進行壓縮冷變形，得到第三試件；

多級時效，將所述第三試件放置于時效爐中，進行階梯式保溫，得到第四試件；

出爐空冷，將所述第四試件從時效爐中取出，放置于空氣中進行冷卻，得到成品試件。

可選地，在上述去除殘余應力的方法中，所述準備坯料的步驟中，所述坯料的加熱溫度為440℃～460℃；所述坯料的加熱系數(shù)為1.5min/mm～3.0min/mm。

可選地，在上述去除殘余應力的方法中，所述坯料進行鐓粗、拔長、沖孔和擴孔的自由鍛造工序。

可選地，在上述去除殘余應力的方法中，所述坯料的開坯方式采用四鐓三拔的鍛造工藝。

可選地，在上述去除殘余應力的方法中，所述制備試件的步驟中，所述坯料通過適應、提速、穩(wěn)定軋制、減速和整圓的環(huán)軋過程得到所述初始試件。