專利名稱：利用真空退火校平有應力變形金屬板材的方法
技術領域：
本發明涉及一種金屬材料的處理工藝，尤其是特別涉及一種有應力變形金屬板材 的退火校平的方法。
背景技術：
有應力變形的金屬板材，例如經過軋制的金屬板材，由于金屬內部有殘余應力，都 存在變形和平面不平的問題；而且在隨后的機加工過程中，還有繼續變形的可能。所以，有 應力變形的金屬板材都需要“校平”和“退火”兩道工藝進行處理(有時，還要在機加工過 程中做二次“校平”和“退平”)，目的是在對金屬板材進行機加工時，可以控制金屬材料的 變形，以達到加工精度要求。更重要的是，經過處理后的金屬板材將在殘余應力和組織結構 兩個方面處于較穩定的狀態，由該金屬板材所制作的設備或零部件在使用過程中，不會發 生形狀和組織性能的改變，以影響該設備或零部件的使用。對于“校平”工藝而言，有“熱校”和“冷校”兩種。對薄板金屬材料，“冷校”方法 可以使用；但對非薄板金屬和部分彈性模量較大的金屬(如鈦合金)都要采用“熱校”方 法，即，將要校正的金屬板材加熱到一定的溫度(使該金屬既不能發生大的組織性能變化， 材料的屈服限強度又已大大降低的溫度)，在專用的校平機上進行校平。一般的校平機都是多道軋輥組成，如圖1所示。當金屬板材通過校平機時，由軋輥 形成正負雙方面的塑性變形，經過彈性反彈以后從而達到平整的目的。一般而言，校平機價 格非常昂貴。校平的基本原理是使材料各部份有選擇性的延伸。在校平過程中，軋輥強迫有應 力變形的金屬板材在通過軋輥時以較小的曲率半徑作循環往復的上下彎曲，發生塑性反變 形，原來凸的地方通過軋輥后被壓成稍微凹的形狀，然后在彈性恢復的作用下，板材表面恢 復平整的狀態。上述校平方法的缺點是，金屬板材在通過軋輥進行校平時，所受的變形是局部的， 即變形發生在金屬板材表面凸起或凹陷的地方。板材表面局部凸凹之處與軋輥接觸，被軋 輥強迫發生反方向的塑性變形。局部的塑性變形必然帶來整體上受力及形變的不均勻，所 以校平效果受到局限。此外，現有的各種校平機，特別是大型校平機價格高昂。
發明內容
本發明的目的在于提供一種利用真空退火，校平有應力變形金屬板材的方法。不 同于現行多輥校平方法(利用金屬板與軋輥的點、線機械接觸從而產生塑性變形，再由金 屬板彈性恢復達到校平的目的)，本發明方法能夠克服現有方法所存在的校平是局部進行 的，因此往往一次不能完成這一固有缺陷，以及帶來的校平效果有限，校平精度不高的缺
點ο本發明所采用的技術方案如下一種利用真空退火校平有應力變形金屬板材的方法，其特征在于將要校平的有應力變形的金屬板置于包括上、下蓋板的夾具中，在金屬板上設置一只密封的氣包，氣包的 彈性薄壁與金屬板接觸，將氣包緊固在要校平的金屬板上，并放入真空退火爐中，抽真空并 加熱到退火溫度退火，金屬板在退火后完成校平。所述夾具的上、下蓋板可由耐熱鋼制成的螺栓進行緊固。所述的下蓋板是塊平板，其平直度取決于要校正板材的厚度。一般來說，本發明主 要用于厚板校形，如實施例中用于20毫米厚的板材的校平，下蓋板的平直度可在正負1毫 米以內。但是，下蓋板必須是機加工表面。其材料取決于真空退火的溫度，可選用中碳鋼， 不銹鋼或耐熱鋼；其厚度應大于氣包中不與要校平的金屬板相接觸的側壁的壁厚，如60 70毫米。所述的氣包中充入空氣，其加熱前的初始壓力應大于一個大氣壓，通常為1.5-2 個大氣壓。氣包除彈性薄壁外，其余不與要校平的金屬板接觸的側壁可設計成較厚的厚度， 如采用厚50 60mm的中碳鋼、不銹鋼或耐熱鋼板(取決于真空退火溫度)，在金屬板真空 退火溫度的條件下不發生明顯形變。同樣，取決于真空退火溫度，氣包的彈性薄壁通常可采 用中碳鋼、不銹鋼或耐熱鋼板，其壁厚為4 5毫米。本發明方法在對金屬進行真空退火的同時完成平板的校平。其原理是，在真空退 火爐抽完真空并加熱到高溫退火溫度時，氣包內的氣體將隨溫度升高而膨脹。由于氣包的 彈性薄壁與待校金屬板接觸，而且氣包的其他5個面厚度大大超過彈性薄壁，氣包內的氣 體膨脹時將主要向與要校平的金屬板方向施壓，并通過彈性薄壁傳遞壓力至要校平的金屬 板。在高溫條件下，金屬板的屈服限(能產生塑性變形的金屬強度)會降低，在膨脹氣體 通過彈性薄壁的壓力作用下，金屬板將產生塑性變形從而完成校平。由于氣體壓強的均勻 性，彈性薄壁上各點的壓力基本相同，在校平過程中形成彈性薄壁與金屬板之間完整的面 接觸，金屬板受力均勻，從而完成全局的、一次校平。本發明方法將機械的局部強迫變形的校平方法，變成氣體均勻壓力強迫變形，從 點、線作用下的局部變形改進為金屬板降低屈服限后在均勻受力條件下的全局而非局部校 平，從而用一次校平代替可能發生的多次校平，提高校平的效率和精度；同時本發明方法將 “校平”與“退火”工藝結合起來，縮短了生產周期，且使用的設備簡單，避免使用昂貴的校平 機和多次校平帶來的人力、物力成本的增加，從而減少生產成本。下面結合附圖對本發明的具體實施方式
進行詳細描述。本發明的保護范圍并不以具體實施方式
為限，而是由權利要求加以限定。
圖1多輥校平機工作原理示意圖；圖2本發明方法金屬板校平原理示意圖；圖3夾具結構示意圖；圖4氣包結構示意圖。
實施例對厚20mm、繞度8mm的低碳鋼板，采用本發明方法利用真空退火進行校平。退火條 件為800°C下保溫三小時。
如圖2，將要校平的低碳鋼板1置于夾具2中，在低碳鋼板1上設置一只密封的氣 包3，氣包3的彈性薄壁4與要校平的低碳鋼板1接觸，將氣包3用夾具與待校平的低碳鋼 板1緊固在一起，并放入真空退火爐8中，抽真空并加熱退火，氣包3內的氣體將隨溫度升 高使彈性薄壁4向待校平的低碳鋼板1膨脹，低碳鋼板1在退火的同時完成校平。所述的夾具2如圖3所示，包括上蓋板5、下蓋板6，下蓋板6具有高平直度，其不 平度< 1mm。上、下蓋板5、6由螺栓7進行緊固。所述的氣包3如圖4所示，為一長方體，一 面為厚5mm的45號鋼板做成的平面彈性薄壁4，彈性薄壁4與待校平的低碳鋼板1接觸，其 它5個面為厚50mm的45號鋼板。在氣包上有一充氣管9，在氣包3內充入1. 5_2個大氣壓 氣體后可以焊接其封死。利用真空退火進行校平低碳鋼板的方法，具體包括以下步驟1，用焊接方法制作氣包3 ；2，將要校平的低碳鋼板1與氣包3裝入夾具2，并利用緊固螺栓7將夾具2固緊 (緊固螺栓7需用耐熱高強鋼)；3，將氣包3內充入1.5-2個大氣壓的空氣，并用焊接將充氣管9封死；4，將夾具2放入真空退火爐8 ；5，真空退火爐8抽真空至10_2托，加熱真空退火爐8爐溫至800°C ；保溫3小時；6，隨爐冷卻至室溫(25°C )；7，開啟真空退火爐8，取出夾具2 ；松開夾具2取出氣包3和低碳鋼平板1 ；8，對低碳鋼平板1進行檢驗。經檢驗，上述方法校平后，原有8毫米繞度的低碳鋼平板平整度小于1. 5毫米。
權利要求
一種利用真空退火校平有應力變形金屬板材的方法，其特征在于將要校平的有應力變形的金屬板置于包括上、下蓋板的夾具中，在金屬板上設置一只密封的氣包，氣包的彈性薄壁與金屬板接觸，將氣包緊固在要校平的金屬板上，并放入真空退火爐中，抽真空并加熱到退火溫度退火，金屬板在退火后完成校平。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于所述夾具的上、下蓋板由耐熱鋼制成的螺 栓進行緊固。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于所述的下蓋板為平板，其平直度為正負1毫米。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于所述的氣包中充入空氣，初始壓力大于一 個大氣壓。
5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于所述的氣包的彈性薄壁采用中碳鋼、不銹 鋼或耐熱鋼板，其壁厚為4-5毫米。
6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于所述的氣包為一長方體，除彈性薄壁外， 其它5個面為厚50 60mm的中碳鋼、不銹鋼或耐熱鋼板。
全文摘要
本發明公開了一種利用真空退火校平有應力變形金屬板材的方法，將要校平的有應力變形的金屬板置于包括上、下蓋板的夾具中，在金屬板上設置一只密封的氣包，氣包的彈性薄壁與金屬板接觸，將氣包緊固在要校平的金屬板上，并放入真空退火爐中，抽真空并加熱退火，金屬板在退火后完成校平。本發明方法將校平方法從局部變形改為金屬板降低屈服限后在均勻受力條件下的全局變形，從而一次完成校平，提高校平的效率和精度；同時本發明方法將“校平”與“退火”工藝結合起來，縮短了生產周期并減少了生產成本。
文檔編號B21D1/00GK101898205SQ20101012221
公開日2010年12月1日 申請日期2010年3月11日 優先權日2010年3月11日
發明者范嘉蘇 申請人:常州蘇晶電子材料有限公司