一种冷振复合残余应力均化的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利(10)授权公告号(10)授权公告号CNCN103589855103589855B(45)授权公告日2015.01.07(21)申请号201310643184.9(22)申请日2013.12.03(73)专利权人北京航空航天大学地址100191北京市海淀区学院路37号(72)发明人张以都吕田(74)专利代理机构北京慧泉知识产权代理有限公司11232代理人王顺荣唐爱华(51)Int.Cl.C21D10/00(2006.01)审查员章端婷权权利要求书1页利要求书1页说明书4页说明书4页附图1页附图1页(54)发明名称一种冷振复合残余应力均化的方法(57)摘要一种冷振复合残余应力均化的方法，该方法包括以下步骤：一、分析时效件的残余应力分布，以获知残余应力整体水平；二、确定评价残余应力均化效果的应用方式，完成冷振复合时效前期测试；三、制定冷振复合残余应力均化方法的低温与振动实施方案，制定工艺流程，选取温度、激振力、激振频率、激振位置、支撑位置和工作时间等工艺参数；四、依据所选工艺参数，对工件实施低温处理；五、对低温处理后的时效件进行振动时效处理；六、进行冷振复合时效后期测试，评价冷振复合残余应力均化效果。本发明利用低温和振动的复合效应实现残余应力均化，加强振动时效的效果，提高工件的使用寿命。CN103589855BCN103589BCN103589855B权利要求书1/1页1.一种冷振复合残余应力均化的方法，其特征在于：该方法具体步骤如下：步骤一：根据生产实践中残余应力测试经验及结合计算机数值仿真技术，分析时效件的残余应力分布规律，并且选取时效件特定参考位置；步骤二：为了评价残余应力均化效果，对步骤一选取的时效件特定参考位置，进行冷振复合时效前的残余应力测试和尺寸形状测定；步骤三：分析时效件的材料和结构形状，制定相关工艺流程，从而选取低温温度、激振力、激振频率、激振位置、支撑位置和工作时间工艺参数；步骤四：在自制的制冷箱体中，根据步骤三得到的低温温度和工作时间工艺参数对时效件进行低温处理，整个过程需要控制升降温速率保持缓速；步骤五：根据步骤三得到的振动相关工艺参数，对步骤四处理后的时效件进行振动时效处理；步骤六：冷振复合时效完成后，对步骤一选取的特定位置再次进行残余应力测试和尺寸形状测定，以便获知冷振复合时效对时效件的作用效果；其中，步骤三中所述的“分析时效件的材料和结构形状，制定相关工艺流程，从而选取低温温度、激振力、激振频率、激振位置、支撑位置和工作时间的工艺参数”，其具体实现过程如下：由时效件的材料和结构形状分析低温对模态参数的影响，若低温使固有频率改变范围较大，则需要等待时效件恢复到室温后进行振动时效；反之，则不必等待时效件恢复到室温就进行振动时效，以缩短时效时间；根据时效件材料的组织形态和性能，选取合适的低温温度，以便产生足够的温度梯度；根据时效件的结构形状选取合适的低温保温时间；根据时效件的结构形状特点选择振动相关工艺参数；其中，步骤四中所述的“在自制的制冷箱体中，根据步骤三得到的低温温度和工作时间工艺参数对时效件进行低温处理，整个过程需要控制升降温速率保持缓速”，其具体实现过程如下：将时效件放入自制的液氮制冷箱中，根据步骤三得到的低温温度参数对低温处理的控制器进行设置，制冷箱通过控制液氮的温度、流速和流量使整个箱体空间缓慢冷却到设定温度，时效件随箱冷却，对于薄壁件控制降温速率在10℃/min，保持设定时间后取出；其中，步骤五中所述的“根据步骤三得到的振动相关工艺参数，对步骤四处理后的时效件进行振动时效处理”，其具体实现过程如下：根据步骤三得到的振动相关参数搭建振动时效系统和设置控制器，在振动台振型的节点或者节线处进行支撑，其方式与常规的振动时效平台搭建类似，然后将时效件放置于振动台振型位移较大的合适位置，对步骤一选取的特定参考位置表面进行温度测量，在特定温度下将时效件与振动台装夹，进而实施振动时效。2CN103589855B说明书1/4页一种冷振复合残余应力均化的方法技术领域[0001]本发明涉及一种冷振复合残余应力均化的方法，它是一种利用低温和振动时效的复合效应实现金属工件或者毛坯残余应力均化的方法。本发明属于机械制造中的产品质量控制工艺技术领域。背景技术[0002]在机械制造行业，尤其是各种高尖端装备制造业，对于金属工件的综合性能要求越来越高。类似于飞机发动机机匣在加工时出现变形过大或者使用时出现裂纹破坏等问题，极大地影响了航空企业的生产效益，而航天关重件因为性能需要，成本昂贵，若因变形而报废，则损失巨大。零部件出现的这些问题都与残余应力相关，研究发现，金属工件的各种成型方式都会产生一定程度大小的残余应力。鉴于残余应力对工件的强度、疲劳寿命、抗应力腐蚀性能和结构尺寸