本发明专利技术涉及一种高精度薄壁铝合金零件的尺寸稳定化处理方法，采用高低循环设备或低温处理设备、鼓风干燥箱等设备，选用一种“正温-负温-正温”的循环热处理方法，并对正负温处理的温度、保温时间等工艺参数进行限定，以提高组织稳定性和降低残余应力，进而实现高精度薄壁铝合金零件的尺寸稳定性要求，本发明专利技术通过上述热处理方法，高精度薄壁铝合金零件的显微组织稳定，有效降低高精度薄壁铝合金零件的机械加工残余应力，提高了薄壁铝合金零件热处理的可靠性和质量。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及航天器中高精度薄壁铝合金零件的消除应力处理方法，特别是涉及一 种高精度薄壁铝合金零件的尺寸稳定化处理方法。
技术介绍
航天器结构上有大量的高精度薄壁铝合金零件，例如对接环、星敏支架、太敏支 架等零件。因其尺寸较大、薄壁、加工量大等特点，加工过程中易产生较大应力。在机械加 工过程中，由于刀具挤压、卡具装卡等因素，造成零件表面造成拉应力或压应力。在长期放 置或使用过程中应力逐步释放，零件发生失稳变形，加工变形问题成为制约高精度薄壁铝 合金的关键问题之一。高精度薄壁铝合金零件多采用低温消除应力或时效处理消除应力，其消除应力温 度是影响消除应力效果的主要因素。消除时效温度低，力学性能性能基本无变化，消除应力 效果不明显；消除应力温度高，消除应力效果相对较好，但强度和伸长率均不同程度降低， 影响材料的使用性能。因此，传统的铝合金消除应力方法不能满足一些高精度薄壁件产品 的加工要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种高精度薄壁铝合金零件的 尺寸稳定化处理方法，该方法采用冷热交变的方法，使得薄壁铝合金零件在持续冷热交变 下产生压应力或拉应力，与机械加工应力相抵消，降低零件的应力状态，有效解决了高精度 薄壁铝合金零件加工过程中残余应力大、易变形等问题，提高了薄壁铝合金零件加工的可 靠性和产品质量。本专利技术的上述目的是通过如下技术方案予以实现的，包括如下步骤步骤(一)、对待处理的薄壁铝合金零件进行表面清洁，保证薄壁铝合金零件表面 无污渍；步骤(二)、采用加热设备对表面清洁后的薄壁铝合金零件进行正温处理，首先设 置加热设备的处理温度和保温时间，保证正温处理温度为110°c 190°c，在加热设备升温 到正温处理温度后，将薄壁铝合金零件水平放入加热设备，重新升温，待温度达到正温处理 温度后，保温池 4h，将零件取出快速冷却；步骤(三)、对薄壁铝合金零件进行负温处理，将负温处理设备降温到负温处理温 度后，将冷却后的薄壁铝合金零件放置在负温处理设备中，当负温处理设备恢复至负温处 理温度后，保温Ih 池，将零件快速取出，装入正温处理用的加热设备，所述负温处理温度 为-60°C -196 °C ；步骤(四)、采用加热设备再次对薄壁铝合金零件进行正温处理，提前设置加热设 备的处理温度和保温时间，保证正温处理温度为110°C 190°C，在加热设备升温到正温处理温度后，将负温处理后快速取出的薄壁铝合金零件水平放入加热设备，重新升温，待温度 达到正温处理温度后，保温浊 4h，将零件冷却。在上述高精度薄壁铝合金零件的尺寸稳定化处理方法中，还包括如下步骤(五)步骤(五)、重复步骤(三)和步骤(四)，对薄壁铝合金零件进行第二次尺寸稳 定化处理，继续重复步骤(三)和步骤(四)，对薄壁铝合金零件进行第三次尺寸稳定化处 理，依次类推，对薄壁铝合金零件进行第η次尺寸稳定化处理，其中η为正整数。在上述高精度薄壁铝合金零件的尺寸稳定化处理方法中，薄壁铝合金零件加工量 大、残余应力小时，对零件进行1 2次尺寸稳定化处理；薄壁铝合金零件加工量大、残余应 力大时，对薄壁铝合金零件进行2 3次尺寸稳定化处理。在上述高精度薄壁铝合金零件的尺寸稳定化处理方法中，步骤(四)中若正温处 理完成后的薄壁铝合金零件不再进行后续尺寸稳定化处理，则对零件的冷却采用随加热设 备进行冷却的方式，若正温处理完成后的薄壁铝合金零件继续进行后续尺寸稳定化处理， 则对零件的冷却采用取出后快速冷却的方式。在上述高精度薄壁铝合金零件的尺寸稳定化处理方法中，步骤(二)和步骤(四) 中的加热设备具有鼓风对流装置，以保证加热设备的温度均勻性，且加热设备的温度均勻 性为士5°C，控温精度为士 1°C ；加热设备可以为高低温循环箱或鼓风干燥箱。在上述高精度薄壁铝合金零件的尺寸稳定化处理方法中，步骤(二)中将薄壁铝 合金零件放入加热设备之前，首先将待处理薄壁铝合金零件固定在工装上，使得在采用加 热设备进行加热时零件不发生变形。在上述高精度薄壁铝合金零件的尺寸稳定化处理方法中，步骤(三)中负温处理 设备的温度均勻性为士5°C，负温处理设备为液氮槽或冷热交变箱。本专利技术相比现有技术具有如下优点(1)本专利技术采用冷热交变的方法，使得薄壁铝合金零件在持续冷热交变下产生压 应力或拉应力，与机械加工应力相抵消，降低零件的应力状态，建立不同加工余量条件下的 尺寸稳定化工序安排，设计“正温-负温-正温”循环热处理的技术方案，对消除应力温度、 保温时间及冷却方式等工艺参数进行了严格控制，克服现有技术仅进行正温消除应力方法 导致消除应力不彻底、组织稳定性差等问题，有效解决了高精度薄壁铝合金零件加工过程 中残余应力大、易变形等问题，提高了薄壁铝合金零件加工的可靠性和产品质量；(2)本专利技术通过大量工艺试验得出在正温处理过程中，控制正温处理的温度为 110°C 190°C，保温时间为2h 4h，上述温度和保温时间的搭配保证了零件材料不发生 组织或热处理状态发生变化，避免了原材料的力学性能降低，保证了产品的使用性能为最 佳；(3)本专利技术通过大量工艺试验得出在负温处理过程中，控制负温处理的温度 为-60°C _196°C，保温时间为Ih 3h，使得单级消除应力方法的效果为最佳；(4)本专利技术通过大量工艺试验得出在正温、负温处理过程中，冷却或升温方式对残 余应力、尺寸稳定性的影响较大，确定了正温处理后采用快冷降温、负温处理后快速升温的 方法，提高了消除应力的效果；(5)本专利技术针对薄壁铝合金的加工余量、尺寸精度、残余应力状态等因素，制定了 薄壁铝合金零件的循环次数，保证了冷热循环处理的效果。附图说明图1为本专利技术高精度薄壁铝合金零件尺寸稳定化处理工艺流程图；图2为本专利技术实施例中高精度薄壁铝合金零件示意图；图3为本专利技术实施例中高精度薄壁铝合金零件正温处理放置示意图。图4为本专利技术高精度薄壁铝合金零件尺寸稳定化处理的循环1次工艺图；图5为本专利技术高精度薄壁铝合金零件尺寸稳定化处理的循环2次工艺图。具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细的描述如图1所示为本专利技术高精度薄壁铝合金零件的稳定化处理工艺流程图，图中给出 了进行3次尺寸稳定化处理的过程，包括表面清洁、第一次稳定化处理正温处理-负温处 理-正温处理，第二次稳定化处理负温处理-正温处理，第三次稳定化处理负温处理-正 温处理，具体如下(一 )薄壁铝合金零件进行表面清洁，采用纱布蘸取一定量的酒精或汽油擦拭薄 壁铝合金产品，保证零件表面无油污、切削液等污物。(二)开启正温处理设备，正温处理设备可以采用高低温循环设备或鼓风干燥箱 等设备，正温处理设备具有鼓风对流装置，保证其炉温均勻性良好，正温处理设备的炉温均 勻性为士5°C，控温精度为士 1°C，设备具有循环对流装置，保证温度均勻性。设置正温处理温度、保温时间，正温处理温度110°C 190°C、保温时间2h 4h，温 度和时间的选取要确保材料热处理状态和力学性能不发生变化；开启加热电源，设备开始 加热升温。例如2A12铝合金材料的薄壁件，热处理状态为T4(固溶+自然时效)，温度高 于160°C后，自然时效状态所形成的GP区将转变为S'相，温处理温度宜选择为150°C，保温 时间根据零件厚本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高精度薄壁铝合金零件的尺寸稳定化处理方法，其特征在于包括如下步骤：步骤（一）、对待处理的薄壁铝合金零件进行表面清洁，保证薄壁铝合金零件表面无污渍；步骤（二）、采用加热设备对表面清洁后的薄壁铝合金零件进行正温处理，首先设置加热设备的处理温度和保温时间，保证正温处理温度为１１０℃～１９０℃，在加热设备升温到正温处理温度后，将薄壁铝合金零件水平放入加热设备，重新升温，待温度达到正温处理温度后，保温２ｈ～４ｈ，将零件取出快速冷却；步骤（三）、对薄壁铝合金零件进行负温处理，将负温处理设备降温到负温处理温度后，将冷却后的薄壁铝合金零件放置在负温处理设备中，当负温处理设备恢复至负温处理温度后，保温１ｈ～３ｈ，将零件快速取出，装入正温处理用的加热设备，所述负温处理温度为－６０℃～－１９６℃；步骤（四）、采用加热设备再次对薄壁铝合金零件进行正温处理，提前设置加热设备的处理温度和保温时间，保证正温处理温度为１１０℃～１９０℃，在加热设备升温到正温处理温度后，将负温处理后快速取出的薄壁铝合金零件水平放入加热设备，重新升温，待温度达到正温处理温度后，保温２ｈ～４ｈ，将零件冷却。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：杨鑫，张立功，苗伟，于芳，
申请(专利权)人：北京卫星制造厂，
类型：发明
国别省市：11
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