鋁合金零件冷熱循環(huán)尺寸穩(wěn)定化處理工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鋁合金零件尺寸穩(wěn)定化工藝，特別涉及一種能夠在同一設(shè)備里面實現(xiàn)的鋁合金零件冷熱循環(huán)尺寸穩(wěn)定化處理工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]鋁合金具有密度小、強度高、耐蝕性和成型性好、成本低等一系列優(yōu)點，在航空、航天、船舶、核工業(yè)及兵器工業(yè)都有著廣泛的應(yīng)用前景及不可替代的地位，因而鋁合金技術(shù)被列為國防科技關(guān)鍵技術(shù)及重點發(fā)展的基礎(chǔ)技術(shù)。然而，在實際加工生產(chǎn)中，特別是在航空航天、汽車工業(yè)以及兵器工業(yè)等精密加工領(lǐng)域，隨著其精度要求的日益提高，對鋁合金精密零件的尺寸穩(wěn)定性要求越來越高，尤其是在機加工后，尺寸精度的變化難以達到技術(shù)要求；或經(jīng)機械加工后放置一定時間，裝配時發(fā)現(xiàn)尺寸超差等，從而給產(chǎn)品裝配帶來一定的影響，甚至引起部分零件的報廢。尺寸穩(wěn)定性問題是精密鋁合金零件使用過程中普遍存在的一個問題。
[0003]所謂尺寸穩(wěn)定性問題是指材料在熱處理與加工完畢后，在工作環(huán)境條件下不受外力作用或在低于彈性極限的應(yīng)力作用下抵抗永久變形的能力，以及在加工過程中保持尺寸不變的能力。目前大部分鋁合金零件尺寸穩(wěn)定化的解決方法是在加工過程中輔以時效處理和多次基準(zhǔn)校正等工序，一個零件需要多次基準(zhǔn)校正，這樣做耗時費資，且產(chǎn)品制造周期較長，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，對于航空航天及軍工企業(yè)來說，鋁合金零件的尺寸穩(wěn)定性問題已成為制約生產(chǎn)的瓶頸。
[0004]隨著低溫技術(shù)不斷發(fā)展，獲得較低的溫度更加容易，同時，深冷處理技術(shù)在國內(nèi)也不斷的發(fā)展，通過研究和實際應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，將深冷(_100°C以下)處理與低溫回火(250°C以下)處理相結(jié)合并反復(fù)循環(huán)多次對鋁合金零件進行處理，能夠有效改善鋁合金零件的尺寸穩(wěn)定性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]
本發(fā)明目的是提供一種加工方便、尺寸穩(wěn)定性好、加工效率高的鋁合金零件冷熱循環(huán)尺寸穩(wěn)定化工藝，該工藝的執(zhí)行采用帶有回火功能的深冷處理設(shè)備進行，執(zhí)行過程中將零件從室溫緩慢冷卻至一定溫度后保溫一段時間，然后以一定的速率升溫至所需的回火溫度并保溫一定時間，如此循環(huán)1?3次，通過該處理降低零件內(nèi)部的宏觀殘余應(yīng)力、穩(wěn)定材料組織，從而改善鋁合金零件尺寸穩(wěn)定性。
[0006]本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的:鋁合金零件冷熱循環(huán)尺寸穩(wěn)定化處理工藝，其特征在于:包括如下步驟:1)將粗加工后的鋁合金零件以1?5°c /min的速率降溫至-80?120°C，保溫l-3h ；2)繼續(xù)以1?5°C /min的速率降至-120?_160°C，保溫1?3h ；3)繼續(xù)以1?5°C /min的速率降至-196°C，再采用液氮浸泡10?36h ；4)保溫結(jié)束后以1?5°C /min的速率升溫至-120?-160°C，保溫l_3h ;5)、繼續(xù)以以1?5°C /min的速率升溫至-80?120°C，保溫l_3h ;6)、繼續(xù)以1?5°C /min的速率升溫至室溫，保溫l_3h ;7)、再繼續(xù)以1?5°C /min的速率升溫至100?180°C，保溫2?6h，保溫結(jié)束后隨爐降溫至室溫；5)然后再按照步驟1)?步驟7)循環(huán)1?2次。
[0007]所述步驟1)中將粗加工后的鋁合金零件以3°C /min的速率降溫至-80?120°C，保溫2h。
[0008]所述步驟2)繼續(xù)以3°C /min的速率降溫至-120?_160°C，保溫2h。
[0009]所述步驟3)繼續(xù)以3°C /min的速率降溫至_196°C，保溫2h。
[0010]所述步驟4)保溫結(jié)束后以3°C /min的速率升溫至-120?_160°C，保溫2h。
[0011]所述步驟5)繼續(xù)以以3°C /min的速率升溫至-80?120°C，保溫2h。
[0012]所述步驟6)繼續(xù)以以3°C /min的速率升溫至室溫，保溫2h。
[0013]所述步驟7)再繼續(xù)以3°C /min的速率升溫至100?180 °C，保溫4h。
[0014]所述鋁合金零件的溫度降溫至_196°C，采用液氮浸泡14?32h浸泡處理；所述鋁合金零件的溫度升溫至140°C，保溫時間為4h ;保溫結(jié)束后零件隨爐降溫至室溫后開始第二次循環(huán)處理。
[0015]所述的冷熱循環(huán)次數(shù)為1-3次。
[0016]本發(fā)明加工方便、加工效率高、有效降低了零件內(nèi)部的宏觀殘余應(yīng)力、穩(wěn)定材料組織，從而提高了鋁合金零件尺寸穩(wěn)定性。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明工藝示意圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明:
鋁合金零件冷熱循環(huán)尺寸穩(wěn)定化處理工藝，其特征在于:包括如下步驟:1)將粗加工后的鋁合金零件以1?5°C /min的速率降溫至-80?120°C，保溫l_3h ;2)繼續(xù)以1?5°C /min的速率降至-120?_160°C，保溫1?3h ;3)繼續(xù)以1?5°C /min的速率降至-196°C，再采用液氮浸泡10?36h ;4)保溫結(jié)束后以1?5°C /min的速率升溫至-120?_160°C，保溫l-3h ;5)、繼續(xù)以以1?5°C /min的速率升溫至-80?120°C，保溫l_3h ;6)、繼續(xù)以1?5°C /min的速率升溫至室溫，保溫l_3h ;7)、再繼續(xù)以1?5°C /min的速率升溫至100?180°C，保溫2?6h，保溫結(jié)束后隨爐降溫至室溫；5)然后再按照步驟1)?步驟7)循環(huán)1?2次。所述步驟1)中將粗加工后的鋁合金零件以3°C /min的速率降溫至-80?120°C，保溫2h。所述步驟2)繼續(xù)以3°C /min的速率降溫至-120?_160°C，保溫2h。所述步驟3)繼續(xù)以3°C /min的速率降溫至_196°C，保溫2h。所述步驟4)保溫結(jié)束后以3°C /min的速率升溫至-120?-160°C，保溫2h。所述步驟5)繼續(xù)以以3°C /min的速率升溫至-80?120°C，保溫2h。所述步驟6)繼續(xù)以以3°C /min的速率升溫至室溫，保溫2h。所述步驟7)再繼續(xù)以3°C /min的速率升溫至100?180°C，保溫4h。所述鋁合金零件的溫度降溫至_196°C，采用液氮浸泡14?32h浸泡處理；所述鋁合金零件的溫度升溫至140°C，保溫時間為4h ;保溫結(jié)束后零件隨爐降溫至室溫后開始第二次循環(huán)處理。所述的冷熱循環(huán)次數(shù)為1_3 次。
[0019]具體實施時，將若干個粗加工以后的鋁合金零件放入帶有回火功能的深冷處理設(shè)備，以1?5°C /min的速率降溫至液氮溫度(_196°C )，為了減小冷沖擊，降溫過程采用階梯式進行，即從室溫降至-80?120°C，保溫l_3h ;保溫結(jié)束后繼續(xù)降溫至-120?_160°C，保溫1?3h ;保溫結(jié)束后直接降至_196°C，此時設(shè)備停止運行，并將液氮直接通入深冷處理箱中進行浸泡，浸泡時間10?36h。浸泡結(jié)束后，啟動深冷處理設(shè)備，并采用設(shè)備控制，以1?5°C /min的速率進行升溫，同樣采用階梯式升溫，并按照降溫過程一樣的階梯進行升溫，升溫至100?180°C，保溫2?6h，保溫結(jié)束后爐冷至室溫，為一次循環(huán)。根據(jù)鋁合金零件結(jié)構(gòu)分析變形情況，確定循環(huán)處理次數(shù)，對結(jié)構(gòu)復(fù)雜，易造成較為嚴(yán)重變形的零件采用2?3次循環(huán)處理。經(jīng)本發(fā)明處理過的鋁合金零件，精加工后尺寸穩(wěn)定，不易變形。
[0020]本發(fā)明采用帶有回火功能的深冷處理設(shè)備進行，設(shè)備內(nèi)可堆放若干個鋁合金零件，并能實現(xiàn)工藝參數(shù)控制，處理過程中不需要對零件進行轉(zhuǎn)移、挪動等，充分避免了冷熱循環(huán)處理過程中外界因素的影響。本發(fā)明操作方便、無環(huán)境污染、處理效率高、處理效果好，有效提高了鋁合金零件的尺寸穩(wěn)定性，從而有效解決鋁合金零件在生產(chǎn)加工過程中的變形問題，使產(chǎn)品質(zhì)量提高了一個新臺階。
【主權(quán)項】
1.鋁合金零件冷熱循環(huán)尺寸穩(wěn)定化處理工藝，其特征在于:包括如下步驟:1)將粗加工后的鋁合金零件以1?5°C /min的速率降溫至-80?120°C，保溫l_3h ；2)繼續(xù)以1?5°C /min的速率降至-120?_160°C，保溫1?3h ；3)繼續(xù)以1?5°C /min的速率降至-196°C，再采用液氮浸泡10?36h ;4)保溫結(jié)束后以1?5°C /min的速率升溫至-120?-160°C，保溫l_3h ;5)、繼續(xù)以以1?5°C /min的速率升溫至-80?120°C，保溫l-3h ;6)、繼續(xù)以1?5°C /min的速率升溫至室溫，保溫l_3h ;7)、再繼續(xù)以1?5°C /min的速率升溫至100?180°C，保溫2?6h，保溫結(jié)束后隨爐降溫至室溫；5)然后再按照步驟1)?步驟7)循環(huán)1?2次。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金零件冷熱循環(huán)尺寸穩(wěn)定化處理工藝，其特征在于: 所述步驟1)中將粗加工后的鋁合金零件以3°C /min的速率降溫至-80?120°C，保溫2h。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金零件冷熱循環(huán)尺寸穩(wěn)定化處理工藝，其特征在于: 所述步驟2)繼續(xù)以3°C /min的速率降溫至-120?_160°C，保溫2h。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金零件冷熱循環(huán)尺寸穩(wěn)定化處理工藝，其特征在于: 所述步驟3)繼續(xù)以3°C /min的速率降溫至_196°C，保溫2h。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金零件冷熱循環(huán)尺寸穩(wěn)定化處理工藝，其特征在于: 所述步驟4)保溫結(jié)束后以3°C /min的速率升溫至-120?_160°C，保溫2h。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金零件冷熱循環(huán)尺寸穩(wěn)定化處理工藝，其特征在于: 所述步驟5)繼續(xù)以以3°C /min的速率升溫至-80?120°C，保溫2h。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金零件冷熱循環(huán)尺寸穩(wěn)定化處理工藝，其特征在于: 所述步驟6)繼續(xù)以以3°C /min的速率升溫至室溫，保溫2h。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金零件冷熱循環(huán)尺寸穩(wěn)定化處理工藝，其特征在于: 所述步驟7)再繼續(xù)以3°C /min的速率升溫至100?180°C，保溫4h。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金零件冷熱循環(huán)尺寸穩(wěn)定化處理工藝，其特征在于:所述鋁合金零件的溫度降溫至-196°C，采用液氮浸泡14?32h浸泡處理；所述鋁合金零件的溫度升溫至140°C，保溫時間為4h ;保溫結(jié)束后零件隨爐降溫至室溫后開始第二次循環(huán)處理。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金零件冷熱循環(huán)尺寸穩(wěn)定化處理工藝，其特征在于:所述的冷熱循環(huán)次數(shù)為1-3次。
【專利摘要】鋁合金零件冷熱循環(huán)尺寸穩(wěn)定化處理工藝，包括如下步驟：1）將粗加工后的鋁合金零件以1～5℃/min的速率降溫至-80～120℃，保溫1-3h；2）繼續(xù)以1～5℃/min的速率降至-120～-160℃，保溫1～3h；3）繼續(xù)以1～5℃/min的速率降至-196℃，再采用液氮浸泡10～36h；4）浸泡結(jié)束后以1～5℃/min的階梯速率升溫至100～180℃，保溫2～6h，保溫結(jié)束后隨爐降溫至室溫；5）然后再按照步驟1）～步驟7）循環(huán)1～2次。本發(fā)明加工方便、加工效率高、有效降低了零件內(nèi)部的宏觀殘余應(yīng)力、穩(wěn)定材料組織，從而提高了鋁合金零件尺寸穩(wěn)定性。
【IPC分類】C22F1/04
【公開號】CN105369169
【申請?zhí)枴緾N201510904474
【發(fā)明人】顧開選, 季玉平, 郭嘉, 王俊杰
【申請人】中科光源深冷科技有限公司
【公開日】2016年3月2日
【申請日】2015年12月9日