СПОСОБ ОБРАБОТКИ ИЗДЕЛИЙ ИЗ АЛЮМИНИЯ МАРКИ А85, РАБОТАЮЩИХ В УСЛОВИЯХ РЕЛАКСАЦИИ НАПРЯЖЕНИЙ Российский патент 2015 года по МПК C22F3/02 G05D11/00 

Изобретение относится к области обработки металлов и может быть использовано для регулирования ресурса работы изделий, изготавливаемых из металлов и эксплуатирующихся в условиях релаксации напряжений. В частности, изделие может использоваться в строительстве, производстве двигателей, автомобиле-, авио- и судостроении, где наибольшее применение находят металлы. Релаксацией напряжений принято называть самопроизвольное уменьшение напряжений в нагруженном жестком теле при постоянной общей деформации [1].

Известен способ управления процессом релаксации напряжений металла с помощью импульсного электрического тока с параметрами 250 А/мм, t=10^-4 c, F=100 Гц [2], что без тока и при эквивалентном нагреве имеет место характерный перегиб в районе предела текучести. Тепловая часть тока приводит к релаксации на (4-5)·10⁴ Па или к дополнительному эффекту по сравнению с опытом без тока на 2·10⁴ Па. Сопутствующий току тепловой эффект приводит к увеличению релаксированных напряжений приблизительно в 2 раза. Установлено, что при воздействии импульсного электрического тока на кристаллы, нагруженные выше предела текучести, наблюдается увеличение глубины релаксации, то есть максимум действия электронно-пластического эффекта тока приходится на предел текучести кристаллов, который уменьшается на десятки процентов, что свидетельствует о сильном влиянии тока на процесс старта и размножения дислокации. Отношение эффективного напряжения и атермической компоненты напряжений возрастает в 8-10 раз, что свидетельствует о снижении энергии активации и активационного объема процесса. Указанный способ повышает пластичность и, как следствие, дает возможность ускорения релаксации напряжений.

Однако к недостатку указанного способа можно отнести невозможность управления релаксацией поликристаллических материалов.

Наиболее близким к заявленному является способ управления ползучестью алюминия марки А85, заключающийся в том, что к изделию из алюминия присоединяют одну из пластин металлов, имеющих отличную от алюминия работу выхода [3]. При их присоединении возникает контактная разность потенциалов. В зависимости от величины контактной разности потенциалов процесс ползучести или замедляют подсоединением пластины из Pb, Ti, Fe, Cu, или ускоряют подсоединением пластины из Zr, Ni. Увеличивается долговечность изделий из алюминия.

Недостатками указанного способа является ограниченный диапазон возникающей разности потенциалов.

Задачей изобретения является управление релаксацией напряжений технически чистого Al марки А85, что позволит увеличить точность операций штамповки.

Способ обработки изделий из алюминия марки А85, работающих в условиях релаксации напряжений, заключается в том, что к изделию, работающему в условиях релаксации напряжений, подводится электрический потенциал в интервале от -1,5 до 1,5 В от стабилизированного источника питания. При изменении электрического потенциала образца средняя скорость релаксации напряжений увеличивается, причем знак потенциала не играет роли.

Описание подключения показано на фиг.1, где1 - подвижный пуансон, 2 - неподвижный пуансон, 3 - испытуемый образец, 4 - источник питания, 5 - провод, 6 - изолирующий слой.

Описание способа поясняется фиг.2. На фиг.2 изображена зависимость относительных значений средней скорости релаксации от электрического потенциала.

Металл, использующийся для проводника, согласно закону Вольта не оказывает никакого влияния. В качестве количественного параметра оценки влияния электрического потенциала на процесс релаксации напряжений было выбрано относительное изменение средней скорости релаксации напряжения, рассчитываемое по соотношению:

$$\vartheta =\frac{\Delta \sigma }{\Delta t}$$

Δσ=σ₀-σ,

$$\xi =\frac{\vartheta a-\vartheta 0}{\vartheta 0}$$ ,

где ϑ - средняя скорость релаксации напряжений,

Δσ - глубина релаксации

Δt - среднее время релаксации напряжений

σ - напряжение в конце испытания

σ₀ - текущее напряжение в момент начала релаксации

ξ - относительное измерение средней скорости релаксации

ϑ_a - скорость на конец релаксации напряжений

ϑ - скорость релаксации напряжения

ϑ₀ - скорость на начало релаксации напряжения

Данные по относительному изменению средней скорости релаксации напряжений Al марки А85 приведены в таблице.

Следовательно, для ускорения процесса релаксации напряжений целесообразно использовать изменение энергетического состояния поверхности металлов подключением электрического потенциала при помощи стабилизированного источника питания.

Потенциал φ, В Относительное изменение средней скорости релаксации ξ -1,5 0,31 -1 0,48 -0,5 0,09 0 0 0,5 0,11 1 0,49 1,5 0,25

Из таблицы видна немонотонная зависимость относительного изменения средней скорости релаксации напряжений Al марки А85 от величины электрического потенциала.

Источники информации

1. Борздыка, А.М. Релаксация напряжений в металлах и сплавах [Текст] / A.М. Борздыка, Л.Б. Гецов. - М.: Металлургия, 1978. - 256 с

2. Троицкий, О.А. Влияние электрического тока на релаксацию напряжений в кристаллах Zn, Cd и Pb / О.А. Троицкий, В.И. Спицын, В.И. Сташенко // ДАН СССР. - 1978. - Т.241. - №2. - С.349-352.

3. Пат. 2433444. Российская Федерация, M.кл. G05D11/00, C22F 3/02. Способ управления ползучестью алюминия марки А85 / Коновалов С.В., Зуев Л.Б., Филипьев Р.А., Загуляев Д.В., Данилов B.И., Громов В.Е. Заявитель и патентообладатель Сибирский Государственный Индустриальный Университет (RU). - 2010117981/02, заявл. 04.05.2010; Опубл. 10.11.2011 Бюл. №31. - 7 с: ил.

Изобретение относится к области обработки металлов и может быть использовано для регулирования ресурса работы изделий, изготавливаемых из металлов и эксплуатирующихся в условиях релаксации напряжений. Способ обработки изделий из алюминия марки А85, работающего в условиях релаксации напряжений, осуществляют путем воздействия на изделие электрическим полем, при этом к изделию от стабилизированного источника питания подводят электрический потенциал и увеличивают среднюю скорость релаксации напряжений изменением указанного потенциала в пределах от -1,5 В до 1,5 В. Задачей изобретения является управление релаксацией напряжений технически чистого Al марки А85. 1 табл., 2 ил.

Способ обработки изделий из алюминия марки А85, работающих в условиях релаксации напряжений, путем воздействия на изделие электрическим полем, характеризующийся тем, что к изделию от стабилизированного источника питания подводят электрический потенциал и увеличивают среднюю скорость релаксации напряжений изменением указанного потенциала в пределах от -1,5 В до 1,5 В.