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时效方法简介

发布时间:2012/01/17 点击量:438
构件在冷热加工过程中,必然产生残余应力,因此消除残余应力的时效工序就十分必要了。
  
凡是能降低残余应力,使工件尺寸精度稳定的方法都叫"时效"
时效方法有:热时效.振动时效.自然时效.静态过载时效.冲击时效等。后两种方法应用少不再讲述。
  
1.自然时效
  
自然时效是最古老的时效方法。它是把构件露天放置于室外,经过几个月至几年的风吹. 日晒.雨淋.和季节的温度变化,给构件多次造成反复的温度应力。再温度应力形成的过载下,促使残余应力发生松弛而使尺寸精度获得稳定。
自然时效降低的残余应力不大,但对工件尺寸稳定性很好,原因是工件经过长时间的放置,石墨尖端及其他线缺陷尖端附近产生应力集中,发生了塑性变形,松弛了应力,同时也强化了这部分基体,于是该处的松弛刚度也提高了,增加了这部分材质的抗变形能力,
自然时效降低了少量残余应力,却提高了构件的松弛刚度,对构件的尺寸稳定性较好,方法简单易行,但生产周期长.占用场地大,不易管理,不能及时发现构件内的缺陷,已逐渐被淘汰。
  
2.热时效
  
热时效是将构件由室温缓慢.均匀加热至550℃左右,保温4-8小时,再严格控制降温速度至150℃以下出炉。
  
热时效工艺要求是严格的,如要求炉内温差不大于±25℃,升温速度不大于50℃/小时,降温速度不大于20℃/小时。炉内最高温度不许超过570℃,保温时间也不易过长,如果温度高于570℃,保温时间过长,会引起石墨化,构件强度降低。如果升温速度过快,构件在升温中薄壁处升温速度比厚壁处快的多,构件各部分的温差急剧增大,会造成附加温度应力。如果附加应力与构件本身的残余应力叠加超过强度极限,就会造成构件开裂。
  
热时效如果降温不当,会使时效效果大为降低,甚至产生与原残余应力相同的温度应力(二次应力),并残留在构件中,从而破坏了已取得的热时效效果。


        
降温速度对消除残余应力的影响
    
降低温度速度℃/小时       残余应力消除的百分数(%
       130                          6-27
       50                           40-50
       30                           50-80
              
注:炉内温度差不大于25℃
热时效存在的问题:
1
) 建窑占地面积大,费用高(每立方米1-1.2万元)。
2
) 热时效能耗高,生产成本高。
3
) 热时效炉内温度不均匀,升降温速度无法严格控制。
      
热时效工件在炉内不同位置消除应力的测试结果
序号  工件在炉           残余应力的大小 (kgf/mm2
      
内的位置    时效前    时效后        应力消除的百分比( %
                 σ1    σ2    σ1    σ2    σ1    σ2    σ1σ2
平均
1    
炉前段     10.4   7.9   6.6   6.2  36.7   21.4   29.1
2    
炉中部     10.4   7.9   5.1   1.6  51.2   79.6   65.4
3    
炉门处     10.4   7.9   9.1   8.1  12.6   -2.4   5.1
       
可见:同一炉内,热时效消除应力不均匀。
4
) 热时效劳动强度大,污染严重,目前大部已被振动时效代替。