LY12铝合金弹性体冷热加工残余应力及其消除工艺

　　LY12铝合金弹性体冷热加工后的残余变形,主要是由热处理和机械加工产生的残余应力而引起的,它直接影响传感器的零点和灵敏度稳定性。研究冷热加工残余应力的产生、降低与释放规律,对铝合金称重传感器的研制、‘!产具有重要意义。LY12铝合金热处理朴产生的残余应力主要来自两个方面.!!,、冷时因弹性体表面与心部温度差而导致m你应力和强化相析出而导致的相变应力,两者两比热应力占有主导地位。机械加工产生的残余应力,在本文的第二个问题中已有明确分析,主要是刀具接触点前方区域的塑性凸出效应、刀具接触点下区域的挤光效应和热效应等影响的叠加。降低和消除冷热加工残余应力的方法有机械法和热处理法两种。机械法主要是循环加载、超载静压和脉动疲劳等。热处理法主要有以下三种。1反淬火法国内也称深冷急热法。其工艺方法为将冷热加工后的弹性体置于温度为一196C的液氮中,待冷透后(或保温12小时后)迅速转移到沸水之中,最好用新生的高速蒸气喷射。

　　因为深冷和急热产生的应力方向相反而互相抵消,从而达到释放残余应力的目的。国外有关资料表明,采用液氮沸水法可降低残余应力50%,采用液氮高速蒸气喷射法可降低残余应力84%。o冷热循环法这是从航天飞行器里I一Y12铝合金精密零组件尺寸稳定性处理工艺中移植过来的消除残余应力的有效方法。航天铝合金精密零组件多在机械加工工序间,安排多道冷热循环稳定处理工序。铝合金弹性体结构简单,尺寸较小,只进行一道冷热循环稳定处理即可。工艺实践证明,上限温度为190℃,下限温度为一78℃,冷热循环三次稳定处理后,残余应力下降量达40%左右。当采用△T)300℃的冷热循环稳定处理工艺时,即一196℃义4小时/l90℃又4小时,循环三次,可使残余应力下降9。%左右,并且组织结构稳定,微塑性变形抗力高,尺寸稳定性好。冷热循环稳定处理的规律是:随循环次数的增加,残余应力降低幅度增大,三次循环处理后,残余应力趋于稳定;冷热循环处理的温度间隔越大,处理后残余应力的下降幅度也越大;冷热循环处理的上限温度越高,降低残余应力的幅度越大,而且急冷比缓冷的效果稍大些。

　　因此,冷热循环稳定处理的最佳工艺为:一196℃义4小时八90℃丫4小时,循环三次。冷热循环稳定处理消除残余应力之所以有如此明显的效果,一是因为上限温度在残余应力变化过程中起重要作用。当加热时,原子热运动能量增加,点阵畸变减小或稍失,内应力降低。温度越高,原子热运动越大,塑性越好,越有利于残余应力释放。二是因为冷热温度梯度产生的热应力与残余应力互相作用,使残余应力重新分布,获得残余应力下降的效果。同时冷热交变的结果,也使弹性体内部组织结构发生变化,形成比较稳定的位错结构,达到稳定尺寸的目的。?恒温时效法恒温时效既可消除机械加工产生的残余应力,也能消除热处理引入的残余应力。LY12铝合金在200℃恒温时效时,时效时间与残余应力消除的关系表明,保温24小时,可使残余应力下降50%左右,时间继续加长效果不明显。实验证明,再提高温度对残余应力的消除有明显作用,但机械性能下降较大。因此,选择恒温时效方法,必须根据传感器的使用条件、准确度和稳定性要求,确定合适的恒温时效温度,一般多采用190℃又24小时的恒温时效工艺。此工艺在保证机械强度基本不变的前提下,残余应力降低45%左右。

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