专利名称：一种降低铁磁性金属材料残余应力的方法
技术领域：
本发明涉及材料加工技术领域，特别涉及一种降低铁磁性金属材料残余应力的方法。
背景技术：
如何降低金属材料残余应力一直是材料工程领域的重要研究方向，目前采用的处理方式中，热处理可以有效降低铁磁性材料的残余应力而得到广泛应用。但热处理过程会引起显著的残余变形，对于合金含量较高的钢容易引发应力释放裂纹和回火脆性；另外，热处理能耗高，效率低，表面有氧化，使热处理不能作为最终工序而限制了使用范围。
申请号为200720191297，名称为用电击时效法消除材料内部残余应力的系统和申请号为200710156921，名称为用电击时效法消除材料内部残余应力的方法及系统，这两个专利公开了一种用电击时效法消除材料内部残余应力的方法及系统。首先由微机控制任意波形发生卡输出激励脉冲或某一频率的交变信号，再通过功率放大器输出，然后通过两电极作用在被处理材料上，传感元件用于检测反映材料内部残余应力变化情况的电参数，并通过放大器放大后经数据采集卡输入到微机中，用于监测材料内部残余应力的变化情况，直至认为残余应力降低至相应水平，微机停止发送激励信号，整个系统为基于微机的全自动控制系统。该发明提出的电击时效法是将电能注入材料内部使带电粒子运动或高分子粒子产生极化运动，从而实现微观激励，并最终降低或消除残余应力，该方法适用于导电和绝缘材料，但受输出功率的限制，被处理材料的体积有限，难以在较大型构件中得到应用；另外，该方法处理过程未采用磁场，处理效果有限。 申请号为200710012265的专利公开了一种消除钢中残余应力的脉冲电流处理方法，其可以在有效消除钢中残余应力的同时，基本不影响钢中的组织结构。对具有残余应力的钢(比如淬火)进行脉冲电流处理，脉冲电流的工艺参数如下放电周期lOii s lOOOii s，最大峰值电流密度103 101/0112，单个脉冲的持续时间10 10000 y s。但是该发明采用单一 的脉冲电流，脉冲电流峰值大，作用时间短。 申请号为200620102802的专利公开了一种用于消除残余应力的激振装置，该专利用于消除残余应力的激振装置包括底座，自里向外同轴线装置的线圈骨架、交流线圈、直流线圈、内套筒、弹簧和外套筒，线圈骨架的中心孔置于底座的定位凸台上，并与底座紧固，在线圈骨架的中心孔内置有超磁致伸縮棒和定位块，定位块的一端与超磁致伸縮棒接触，另一端置于内套筒的中心定位凹孔内。工作时，将工件固定在激振装置的底座或内套筒的底面，超磁致伸縮棒处在交流线圈和直流线圈产生的混合磁场中，随着通入交流电流大小的变化，超磁致伸縮棒沿轴向产生伸縮变形，推动定位块和内套筒沿轴向往复高频振动。但该装置采用机械振动的方法降低残余应力，处理效果不是很显著。 申请号为03219434的专利公开了一种用于消除焊接残余应力的便携式振动处理装置，申请号为03219437的专利公开了一种用于消除焊接残余应力的便携式振动处理装置，这两个实用新型属于焊接设备类，特指一种用于消除焊接残余应力的便携式振动装置。
5其由压电陶瓷换能器连接变幅杆，再连接多针工作头，且枪的外壳上装有风扇而成。振动枪的外壳由枪体前外壳、枪体后外壳、枪体后把手三部分组成。枪体后外壳的外面装有可以调节角度的把手。但是这两个专利也是采用机械振动的方法降低残余应力，处理效果不是很显著。 申请号为00136895的专利公开了一种新型振动发生器及使用该器消除金属件残余应力的方法，振动发生器包括外壳、端盖、底座，特点是在外壳上部壳体中部设有一可动头、内部设有骨架、磁致伸縮材料、永磁铁、弹簧、输出杆、下部设有端盖、外部设有一接口，方法是控制器控制振动发生器产生振动，由传感器将振动量传回控制器进行比较分析，控制器自动确定对金属构件的加工时间和加工参数，从而实现对金属构件残余应力的消除。该方法也是采用机械振动的方法降低残余应力，效果不是很显著。 申请号为89105045的专利公开了一种消除钢中残余应力的退火方法，将陶瓷履带式加热器，覆盖在工件上的被处理部位上进行退火处理，以消除其在敏感介质中金属残余应力腐蚀。采用热处理的方法降低残余应力，容易引发应力释放裂纹和回火脆性。
申请号为200610112911的专利公开了一种降低钢铜石墨复合板界面残余应力的方法，属于降低钢铜石墨半固态复合板界面残余应力研究领域。该发明对钢铜石墨半固态复合板在室温下进行压下率为0. 6 1. 4%的轧制处理，利用轧制处理产生的铜石墨覆层与钢板变形量的差异来弥补复合凝固冷却过程中铜石墨覆层与钢板收縮量的差异，进而降低复合板界面残余应力。但该方法适用的对象仅限于钢铜石墨复合板界面处的残余应力。
申请号为200680030395的专利公开了用于在焊态牙轮钻头的滚珠塞销焊缝中减少残余应力的系统、方法和装置，该方法包括材料可以选择性地从焊缝、热影响区和/或周围区域除去，以促进残余应力的松弛。可替代地，施加变形和/或施加热量或振动以促进应力松弛。但该方法适用的对象仅限于焊态牙轮钻头的滚珠塞销焊缝处的残余应力。
申请号为02109718的专利公开了一种低温压縮形变处理消除焊接残余应力的方法，该发明涉及消除焊接残余应力技术，特别提供一种低温压縮形变处理消除焊接残余应力的方法。在焊接接头处的有限宽度区域制造一定的温差，使得焊接接头的残余压应力区产生压縮塑性形变，具体为在焊接接头处的限宽度区域50 200mm范围内、将焊接区迅速加热到200 40(TC，使其发生膨胀，焊接接头加热区产生的热膨胀受相临较冷区域金属的约束，产生压縮塑性形变，此形变与原始焊接残余应力叠加，结果使加热区中的原始压应力部分产生了塑性压縮形变；降温后，整个焊接接头的残余应力将重新分布。该方法适用的对象仅限于焊接残余应力，采用局部加热的方式减小残余应力。 申请号为00110574的专利公开了一种调质钢厚板焊接结构残余应力的消除方法，该方法采用炸药作为能量在钢板表面爆轰以引入压应力波，使整个截面中的焊接残余应力得到释放。该方法适用的对象仅限于调质钢厚板焊接结构残余应力，采用爆炸的方式减小残余应力。 申请号为98104987的专利公开了一种消除薄壁焊管焊缝残余应力的方法，该方法采用曲面、曲率半径同管件半径相适应的一对组合辊压轮和辊压支承芯轴，对管件焊缝区和近焊缝区施以垂直向下的压力，使之产生续塑性变形，将焊接残余拉应力变为压应力，但该方法适用的对象仅限于薄壁焊管焊缝残余应力。 申请号为85102185的专利公开了用机械振动降低金属工件残余应力稳定尺寸精
6度的方法，该发明是用机械振动降低金属工件残余应力使工件尺寸精度得到稳定的一种方 法。它是通过振动器向工件施加一定频率的干扰力使之振动，并控制干扰力在工件中产生 的动应力范围，可通过调整振动器的振动力并且使工件在峰值或者它的前沿的某一个频率 上振动，同时振动可在一个或二个最多不超过三个频率上进行。振动时，当加速度变化的速 度缓慢并趋于稳定，则处理结束。该专利也是采用机械振动的方法降低残余应力，处理效果 不是很显著。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种通过脉冲电流和脉冲 磁场降低铁磁性金属材料残余应力的方法，将被处理的铁磁性材料与脉冲电源输出端连 接，再将与脉冲电源输出端连接的铁磁性材料放置在一个电磁铁的两磁极之间，电磁铁的 磁极是套入在励磁线圈中的铁芯，励磁线圈与励磁电源相连，工作时，励磁电源输出励磁电 流，会在磁极中间产生脉冲磁场，脉冲电源输出脉冲电流，流过铁磁性材料，铁磁性材料在 脉冲电流和脉冲磁场的共同作用下，晶界表现出超电磁致塑性，易于流动，从而使残余应力 得到大幅度降低。 为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的，包括以下步骤
1、将铁磁性材料与脉冲电源通过导线直接相连； 2、将铁芯套入多匝励磁线圈中，多匝励磁线圈匝数为100 300匝，将励磁电源与 多匝励磁线圈相连； 3、将铁磁性材料放置在多匝励磁线圈与铁芯形成的磁极中，同时启动脉冲电源和 励磁电源，脉冲电流密度为102 1(^A/cm2，单个电脉冲作用时间为0. 1 50ms，连续输入 电流脉冲数为5 30个，连续输入5 30个作用时间为0. 1 50ms的脉冲电流后要间隔 3 5s，再次输入5 30个作用时间为0. 1 50ms的脉冲电流，整个处理过程间隔次数为 4 6次，励磁电峰值电流30 80安培，输出场强为0 2. 25T，单个磁脉冲作用时间为 0. 2 ls，间歇O. 2 ls，磁脉冲与间歇交替进行，整个处理时间10s 50s，即完成对铁磁 性材料的处理。 本发明对磁性物质同时施加脉冲电流和脉冲磁场，利于将磁性物质的原子核直接 激发到更高能态，而单独的脉冲电流或脉冲磁场却较难直接作用于原子核。当静磁场作用 到磁性材料上时，在材料中所有磁性原子的磁矩都以相同的角速度绕外加静磁场的方向进 动。因此，如果一个具有改进动频率的交变磁场沿垂直于静磁场的方向作用在材料上，将导 致所有产生原子磁矩的壳层电子的激荡性进动。对于铁磁性材料，由于磁性壳层被自发磁 化强度极化而在核处产生一个很大的内场，壳层电子的振荡可以通过强的内场使核磁矩振 荡。特别是在畴壁中的原子核，旋转角度很大，因而在畴壁内的核感受到的交变磁场将比输 入的磁场大约105倍。脉冲电流处理过程中的强电流会使材料内的自由电子产生振荡，该 振荡的频谱较宽，并产生环绕电流轴线的交变磁场；对脉冲磁处理而言，磁场频率一般在数 Hz范围内，与脉冲电流的频率相比处在静态的范围内，而且磁场方向沿试样的轴线，恰与电 流产生的交变磁场相垂直。对比前面产生原子核振荡的条件，没有静态磁场只有脉冲电流 不能形成壳层电子的激荡性进动，即使通过内场的放大作用对原子核的作用也有限；若只 有静态磁场没有脉冲电流时，磁畴内强大的内场几乎可以屏蔽掉外场的影响，外场只会对畴壁有一定的作用；而同时耦合脉冲电流和磁场，就可以使壳层电子在静态磁场和垂直于 静态磁场的交变磁场的共同作用下产生激荡性进动，进而通过内场作用直接激发原子核到 更高能态。由于残余应力本质上是由于原子核间的作用力引起，与自由电子无直接的联系， 所以导致原子核能态发生变化的处理方法对残余应力的影响更为显著，因此耦合脉冲电流 和脉冲磁场的复合处理方法将产生增益效应而更为有效。 上述物理现象可以用"鼓膜振动"模型来说明。脉冲磁场导致磁性壳层电子的进 动相当于绷紧鼓膜，脉冲电流导致的电子振荡相当于敲击鼓膜，而位错等缺陷类比于鼓膜 上的裂纹。脉冲电流处理相当于敲击没有绷紧的鼓膜，在特别大的振荡情况下会导致裂纹 的扩展；磁处理相当于将鼓膜绷紧，要在超强场或间歇场的作用下才会产生裂纹扩展；而 耦合脉冲电流和脉冲磁场的复合处理方法相当于敲击已经绷紧的鼓膜，对裂纹开启和扩展 的影响最显著，所以复合处理方法将具有"增益"的效应。
具体实施例方式以下仅为本发明的较佳实施例而已，但不能以此限定本发明的范围；即大凡依本
发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应仍属本发明专利涵盖的范围内。
实施例一 本实施例的处理方法包括以下步骤 1、将铁磁性材料即埋弧焊连接的厚12mm的16Mn钢板，与脉冲电源通过导线直接 相连； 2、将铁芯套入多匝励磁线圈中，多匝励磁线圈匝数为100匝，将励磁电源与多匝 励磁线圈相连； 3、将铁磁性材料放置在多匝励磁线圈与铁芯形成的磁极中，同时启动脉冲电源和 励磁电源，脉冲电流密度为101/0112，单个电脉冲作用时间为0. lms，连续输入电流脉冲数 为5个，连续输入5个作用时间为0. lms的脉冲电流后要间隔3s，再次输入5个作用时间 为O. lms的脉冲电流，整个处理过程间隔次数为4次，励磁电峰值电流30安培，输出场强为 0. 8T，单个磁脉冲作用时间为0. 2s，间歇0. 2s，磁脉冲与间歇交替进行，整个处理时间10s， 即完成对铁磁性材料的处理。 结果表明，处理前焊接平均残余应力为280MPa，处理后焊接平均残余应力下降到 80MPa，下降70%。
实施例二 本实施例的处理方法包括以下步骤 1 、将铁磁性材料即C02气体保护焊连接的厚8mm的15MnVN钢板，与脉冲电源通过 导线直接相连； 2、将铁芯套入多匝励磁线圈中，多匝励磁线圈匝数为200匝，将励磁电源与多匝 励磁线圈相连； 3、将铁磁性材料放置在多匝励磁线圈与铁芯形成的磁极中，同时启动脉冲电源和 励磁电源，脉冲电流密度为3*107 112，单个电脉冲作用时间为lms，连续输入电流脉冲数 为10个，连续输入10个作用时间为lms的脉冲电流后要间隔4s，再次输入10个作用时间 为lms的脉冲电流，整个处理过程间隔次数为5次，励磁电峰值电流60安培，输出场强为1. 2T，单个磁脉冲作用时间为0. 5s，间歇0. 5s，磁脉冲与间歇交替进行，整个处理时间20s， 即完成对铁磁性材料的处理。 结果表明，处理前焊接平均残余应力为430MPa，处理后焊接平均残余应力下降到 60MPa，下降86%。
实施例三 本实施例的处理方法包括以下步骤 1、将铁磁性材料即闪光对焊连接的U71Mn钢轨，与脉冲电源通过导线直接相连；
2、将铁芯套入多匝励磁线圈中，多匝励磁线圈匝数为300匝，将励磁电源与多匝 励磁线圈相连； 3、将铁磁性材料放置在多匝励磁线圈与铁芯形成的磁极中，同时启动脉冲电源和 励磁电源，脉冲电流密度为5*10^/0112，单个电脉冲作用时间为5ms，连续输入电流脉冲数 为20个，连续输入20个作用时间为5ms的脉冲电流后要间隔5s，再次输入20个作用时间 为5ms的脉冲电流，整个处理过程间隔次数为6次，励磁电峰值电流80安培，输出场强为
2. 25T，单个磁脉冲作用时间为ls，间歇ls，磁脉冲与间歇交替进行，整个处理时间150s，即 完成对铁磁性材料的处理。 结果表明，处理前焊接平均残余应力为250MPa，处理后焊接平均残余应力下降到 60MPa，下降76%。
实施例四 本实施例的处理方法包括以下步骤 1、将铁磁性材料即采用电子束连接的厚20mm的1Crl8Ni9Ti不锈钢板，与脉冲电 源通过导线直接相连； 2、将铁芯套入多匝励磁线圈中，多匝励磁线圈匝数为300匝，将励磁电源与多匝 励磁线圈相连； 3、将铁磁性材料放置在多匝励磁线圈与铁芯形成的磁极中，同时启动脉冲电源和 励磁电源，脉冲电流密度为1(^A/cm、单个电脉冲作用时间为20ms，连续输入电流脉冲数为 30个，连续输入30个作用时间为20ms的脉冲电流后要间隔5s，再次输入30个作用时间 为5ms的脉冲电流，整个处理过程间隔次数为6次，励磁电峰值电流80安培，输出场强为 2. 25T，单个磁脉冲作用时间为ls，间歇ls，磁脉冲与间歇交替进行，整个处理时间50s，即 完成对铁磁性材料的处理。 结果表明，处理前焊接平均残余应力为300MPa，处理后焊接平均残余应力下降到 90MPa，下降70%。
实施例五 本实施例的处理方法包括以下步骤 1、将铁磁性材料即采用连铸连轧生产的直径30咖的45#钢棒料，与脉冲电源通过 导线直接相连； 2、将铁芯套入多匝励磁线圈中，多匝励磁线圈匝数为300匝，将励磁电源与多匝 励磁线圈相连； 3、将铁磁性材料放置在多匝励磁线圈与铁芯形成的磁极中，同时启动脉冲电源和 励磁电源，脉冲电流密度为5*103/ 112，单个电脉冲作用时间为30ms，连续输入电流脉冲数为30个，连续输入30个作用时间为30ms的脉冲电流后要间隔5s，再次输入30个作用时 间为30ms的脉冲电流，整个处理过程间隔次数为6次，励磁电峰值电流80安培，输出场强 为2. 25T，单个磁脉冲作用时间为ls，间歇ls，磁脉冲与间歇交替进行，整个处理时间50s， 即完成对铁磁性材料的处理。 结果表明，处理前平均残余应力为160MPa，处理后平均残余应力下降到40MPa，下 降75%。 实施例六 本实施例的处理方法包括以下步骤 1、将铁磁性材料即采用粉末冶金生产的直径10mm的YG8硬质合金棒料，与脉冲电 源通过导线直接相连； 2、将铁芯套入多匝励磁线圈中，多匝励磁线圈匝数为300匝，将励磁电源与多匝 励磁线圈相连； 3、将铁磁性材料放置在多匝励磁线圈与铁芯形成的磁极中，同时启动脉冲电源和 励磁电源，脉冲电流密度为1*101/ 112，单个电脉冲作用时间为50ms，连续输入电流脉冲数 为30个，连续输入30个作用时间为50ms的脉冲电流后要间隔5s，再次输入30个作用时 间为50ms的脉冲电流，整个处理过程间隔次数为6次，励磁电峰值电流80安培，输出场强 为2. 25T，单个磁脉冲作用时间为ls，间歇ls，磁脉冲与间歇交替进行，整个处理时间50s， 即完成对铁磁性材料的处理。 结果表明，处理前平均残余应力为760MPa，处理后平均残余应力下降到400MPa，
下降47%。 实施例七 本实施例的处理方法包括以下步骤 1、将铁磁性材料即采用粉末冶金生产的硬质合金车刀片BC9110，与脉冲电源通过 导线直接相连； 2、将铁芯套入多匝励磁线圈中，多匝励磁线圈匝数为300匝，将励磁电源与多匝 励磁线圈相连； 3、将铁磁性材料放置在多匝励磁线圈与铁芯形成的磁极中，同时启动脉冲电源和 励磁电源，脉冲电流密度为101/cm、单个电脉冲作用时间为50ms，连续输入电流脉冲数为 30个，连续输入30个作用时间为50ms的脉冲电流后要间隔5s，再次输入30个作用时间 为50ms的脉冲电流，整个处理过程间隔次数为6次，励磁电峰值电流80安培，输出场强为 2. 25T，单个磁脉冲作用时间为ls，间歇ls，磁脉冲与间歇交替进行，整个处理时间50s，即 完成对铁磁性材料的处理。 结果表明，处理前平均残余应力为560MPa，处理后平均残余应力下降到230MPa，
下降59%。 实施例八 本实施例的处理方法包括以下步骤 1、将铁磁性材料即采用粉末冶金生产的硬质合金一字形钎头AFY28-722，与脉冲 电源通过导线直接相连； 2、将铁芯套入多匝励磁线圈中，多匝励磁线圈匝数为300匝，将励磁电源与多匝
10励磁线圈相连； 3、将铁磁性材料放置在多匝励磁线圈与铁芯形成的磁极中，同时启动脉冲电源和 励磁电源，脉冲电流密度为101/cm、单个电脉冲作用时间为50ms，连续输入电流脉冲数为 30个，连续输入30个作用时间为50ms的脉冲电流后要间隔5s，再次输入30个作用时间 为50ms的脉冲电流，整个处理过程间隔次数为6次，励磁电峰值电流80安培，输出场强为 2. 25T，单个磁脉冲作用时间为ls，间歇ls，磁脉冲与间歇交替进行，整个处理时间50s，即 完成对铁磁性材料的处理。 结果表明，处理前平均残余应力为630MPa，处理后平均残余应力下降到180MPa，
下降71%。 实施例九 本实施例的处理方法包括以下步骤 1、将铁磁性材料即经过热处理的直径30mm高速钢麻花钻，与脉冲电源通过导线 直接相连； 2、将铁芯套入多匝励磁线圈中，多匝励磁线圈匝数为300匝，将励磁电源与多匝 励磁线圈相连； 3、将铁磁性材料放置在多匝励磁线圈与铁芯形成的磁极中，同时启动脉冲电源和 励磁电源，脉冲电流密度为101/cm、单个电脉冲作用时间为50ms，连续输入电流脉冲数为 30个，连续输入30个作用时间为50ms的脉冲电流后要间隔5s，再次输入30个作用时间 为50ms的脉冲电流，整个处理过程间隔次数为6次，励磁电峰值电流80安培，输出场强为 2. 25T，单个磁脉冲作用时间为ls，间歇ls，磁脉冲与间歇交替进行，整个处理时间50s，即 完成对铁磁性材料的处理。 结果表明，处理前平均残余应力为450MPa，处理后平均残余应力下降到170MPa，
下降62%。 实施例十 本实施例的处理方法包括以下步骤 1、将铁磁性材料即经过热处理的直径45mm高速钢立铣刀，与脉冲电源通过导线 直接相连； 2、将铁芯套入多匝励磁线圈中，多匝励磁线圈匝数为300匝，将励磁电源与多匝 励磁线圈相连； 3、将铁磁性材料放置在多匝励磁线圈与铁芯形成的磁极中，同时启动脉冲电源和 励磁电源，脉冲电流密度为101/cm、单个电脉冲作用时间为50ms，连续输入电流脉冲数为 30个，连续输入30个作用时间为50ms的脉冲电流后要间隔5s，再次输入30个作用时间 为50ms的脉冲电流，整个处理过程间隔次数为6次，励磁电峰值电流80安培，输出场强为 2. 25T，单个磁脉冲作用时间为ls，间歇ls，磁脉冲与间歇交替进行，整个处理时间50s，即 完成对铁磁性材料的处理。 结果表明，处理前平均残余应力为520MPa，处理后平均残余应力下降到150MPa，
下降71%。 实施例i^一 本实施例的处理方法包括以下步骤
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1、将铁磁性材料即经过热处理的汽车用渗碳齿轮，与脉冲电源通过导线直接相 连； 2、将铁芯套入多匝励磁线圈中，多匝励磁线圈匝数为300匝，将励磁电源与多匝 励磁线圈相连； 3、将铁磁性材料放置在多匝励磁线圈与铁芯形成的磁极中，同时启动脉冲电源和 励磁电源，脉冲电流密度为101/cm、单个电脉冲作用时间为50ms，连续输入电流脉冲数为 30个，连续输入30个作用时间为50ms的脉冲电流后要间隔5s，再次输入30个作用时间 为50ms的脉冲电流，整个处理过程间隔次数为6次，励磁电峰值电流80安培，输出场强为 2. 25T，单个磁脉冲作用时间为ls，间歇ls，磁脉冲与间歇交替进行，整个处理时间10s 50s，即完成对铁磁性材料的处理。 结果表明，处理前平均残余应力为470MPa，处理后平均残余应力下降到320MPa， 下降32%。
1权利要求
一种降低铁磁性金属材料残余应力的方法，其特征在于，包括以下步骤1、将铁磁性材料与脉冲电源通过导线直接相连；2、将铁芯套入多匝励磁线圈中，多匝励磁线圈匝数为100～300匝，将励磁电源与多匝励磁线圈相连；3、将铁磁性材料放置在多匝励磁线圈与铁芯形成的磁极中，同时启动脉冲电源和励磁电源，脉冲电流密度为102～104A/cm2，单个电脉冲作用时间为0.1～50ms，连续输入电流脉冲数为5～30个，连续输入5～30个作用时间为0.1～50ms的脉冲电流后要间隔3～5s，再次输入5～30个作用时间为0.1～50ms的脉冲电流，整个处理过程间隔次数为4～6次，励磁电峰值电流30～80安培，输出场强为0～2.25T，单个磁脉冲作用时间为0.2～1s，间歇0.2～1s，磁脉冲与间歇交替进行，整个处理时间10s～50s，即完成对铁磁性材料的处理。
2. 根据权利要求1所述的一种降低铁磁性金属材料残余应力的方法，其特征在于，包括以下步骤1 、将铁磁性材料即埋弧焊连接的厚12mm的16Mn钢板，与脉冲电源通过导线直接相连；2、将铁芯套入多匝励磁线圈中，多匝励磁线圈匝数为100匝，将励磁电源与多匝励磁线圈相连；3、将铁磁性材料放置在多匝励磁线圈与铁芯形成的磁极中，同时启动脉冲电源和励磁电源，脉冲电流密度为101/0112，单个电脉冲作用时间为0. lms，连续输入电流脉冲数为5个，连续输入5个作用时间为0. lms的脉冲电流后要间隔3s，再次输入5个作用时间为0. lms的脉冲电流，整个处理过程间隔次数为4次，励磁电峰值电流30安培，输出场强为0. 8T，单个磁脉冲作用时间为0. 2s，间歇0. 2s，磁脉冲与间歇交替进行，整个处理时间10s，即完成对铁磁性材料的处理。
3. 根据权利要求1所述的一种降低铁磁性金属材料残余应力的方法，其特征在于，包括以下步骤1、将铁磁性材料即C02气体保护焊连接的厚8mm的15MnVN钢板，与脉冲电源通过导线直接相连；2、将铁芯套入多匝励磁线圈中，多匝励磁线圈匝数为200匝，将励磁电源与多匝励磁线圈相连；3. 将铁磁性材料放置在多匝励磁线圈与铁芯形成的磁极中，同时启动脉冲电源和励磁电源，脉冲电流密度为3*107 112，单个电脉冲作用时间为lms，连续输入电流脉冲数为10个，连续输入10个作用时间为lms的脉冲电流后要间隔4s，再次输入10个作用时间为lms的脉冲电流，整个处理过程间隔次数为5次，励磁电峰值电流60安培，输出场强为1. 2T，单个磁脉冲作用时间为0. 5s，间歇0. 5s，磁脉冲与间歇交替进行，整个处理时间20s，即完成对铁磁性材料的处理。
4. 根据权利要求1所述的一种降低铁磁性金属材料残余应力的方法，其特征在于，包括以下步骤l、将铁磁性材料即闪光对焊连接的U71Mn钢轨，与脉冲电源通过导线直接相连；2、将铁芯套入多匝励磁线圈中，多匝励磁线圈匝数为300匝，将励磁电源与多匝励磁线圈相连；3、将铁磁性材料放置在多匝励磁线圈与铁芯形成的磁极中，同时启动脉冲电源和励磁电源，脉冲电流密度为5*10^/0112，单个电脉冲作用时间为5ms，连续输入电流脉冲数为20个，连续输入20个作用时间为5ms的脉冲电流后要间隔5s，再次输入20个作用时间为5ms的脉冲电流，整个处理过程间隔次数为6次，励磁电峰值电流80安培，输出场强为2. 25T，单个磁脉冲作用时间为ls，间歇ls，磁脉冲与间歇交替进行，整个处理时间150s，即完成对铁磁性材料的处理。
5. 根据权利要求1所述的一种降低铁磁性金属材料残余应力的方法，其特征在于，包括以下步骤l、将铁磁性材料即采用电子束连接的厚20mm的lCrl8Ni9Ti不锈钢板，与脉冲电源通过导线直接相连；2、将铁芯套入多匝励磁线圈中，多匝励磁线圈匝数为300匝，将励 磁电源与多匝励磁线圈相连；3、将铁磁性材料放置在多匝励磁线圈与铁芯形成的磁极中， 同时启动脉冲电源和励磁电源，脉冲电流密度为101/0112，单个电脉冲作用时间为20ms，连 续输入电流脉冲数为30个，连续输入30个作用时间为20ms的脉冲电流后要间隔5s，再次 输入30个作用时间为5ms的脉冲电流，整个处理过程间隔次数为6次，励磁电峰值电流80 安培，输出场强为2. 25T，单个磁脉冲作用时间为ls，间歇ls，磁脉冲与间歇交替进行，整个 处理时间50s，即完成对铁磁性材料的处理。
6. 根据权利要求1所述的一种降低铁磁性金属材料残余应力的方法，其特征在于，包 括以下步骤1、将铁磁性材料即采用连铸连轧生产的直径30mm的45#钢棒料，与脉冲电源 通过导线直接相连；2、将铁芯套入多匝励磁线圈中，多匝励磁线圈匝数为300匝，将励磁电 源与多匝励磁线圈相连；3、将铁磁性材料放置在多匝励磁线圈与铁芯形成的磁极中，同时 启动脉冲电源和励磁电源，脉冲电流密度为5*103/ 112，单个电脉冲作用时间为30ms，连续 输入电流脉冲数为30个，连续输入30个作用时间为30ms的脉冲电流后要间隔5s，再次输 入30个作用时间为30ms的脉冲电流，整个处理过程间隔次数为6次，励磁电峰值电流80 安培，输出场强为2. 25T，单个磁脉冲作用时间为ls，间歇ls，磁脉冲与间歇交替进行，整个 处理时间50s，即完成对铁磁性材料的处理。
7. 根据权利要求1所述的一种降低铁磁性金属材料残余应力的方法，其特征在于，包 括以下步骤将铁磁性材料即采用粉末冶金生产的硬质合金车刀片BC9110，与脉冲电源通 过导线直接相连；2、将铁芯套入多匝励磁线圈中，多匝励磁线圈匝数为300匝，将励磁电源 与多匝励磁线圈相连；3、将铁磁性材料放置在多匝励磁线圈与铁芯形成的磁极中，同时启 动脉冲电源和励磁电源，脉冲电流密度为1(^A/cm2，单个电脉冲作用时间为50ms，连续输入 电流脉冲数为30个，连续输入30个作用时间为50ms的脉冲电流后要间隔5s，再次输入30 个作用时间为50ms的脉冲电流，整个处理过程间隔次数为6次，励磁电峰值电流80安培， 输出场强为2. 25T，单个磁脉冲作用时间为ls，间歇ls，磁脉冲与间歇交替进行，整个处理 时间50s，即完成对铁磁性材料的处理。
8. 根据权利要求1所述的一种降低铁磁性金属材料残余应力的方法，其特征在于，包 括以下步骤l、将铁磁性材料即采用粉末冶金生产的硬质合金一字形钎头AFY28-722，与 脉冲电源通过导线直接相连；2、将铁芯套入多匝励磁线圈中，多匝励磁线圈匝数为300匝， 将励磁电源与多匝励磁线圈相连；3、将铁磁性材料放置在多匝励磁线圈与铁芯形成的磁 极中，同时启动脉冲电源和励磁电源，脉冲电流密度为101/cm2，单个电脉冲作用时间为 50ms，连续输入电流脉冲数为30个，连续输入30个作用时间为50ms的脉冲电流后要间隔 5s，再次输入30个作用时间为50ms的脉冲电流，整个处理过程间隔次数为6次，励磁电峰 值电流80安培，输出场强为2. 25T，单个磁脉冲作用时间为ls，间歇ls，磁脉冲与间歇交替 进行，整个处理时间50s，即完成对铁磁性材料的处理。
9. 根据权利要求1所述的一种降低铁磁性金属材料残余应力的方法，其特征在于，包 括以下步骤1、将铁磁性材料即经过热处理的直径30mm高速钢麻花钻，与脉冲电源通过导 线直接相连；2、将铁芯套入多匝励磁线圈中，多匝励磁线圈匝数为300匝，将励磁电源与多 匝励磁线圈相连；3、将铁磁性材料放置在多匝励磁线圈与铁芯形成的磁极中，同时启动脉 冲电源和励磁电源，脉冲电流密度为1Ql/cm2，单个电脉冲作用时间为50ms，连续输入电流脉冲数为30个，连续输入30个作用时间为50ms的脉冲电流后要间隔5s，再次输入30个作 用时间为50ms的脉冲电流，整个处理过程间隔次数为6次，励磁电峰值电流80安培，输出 场强为2. 25T，单个磁脉冲作用时间为ls，间歇ls，磁脉冲与间歇交替进行，整个处理时间 50s，即完成对铁磁性材料的处理。
10.根据权利要求1所述的一种降低铁磁性金属材料残余应力的方法，其特征在于，包 括以下步骤l、将铁磁性材料即经过热处理的直径45mm高速钢立铣刀，与脉冲电源通过导 线直接相连；2、将铁芯套入多匝励磁线圈中，多匝励磁线圈匝数为300匝，将励磁电源与多 匝励磁线圈相连；3、将铁磁性材料放置在多匝励磁线圈与铁芯形成的磁极中，同时启动脉 冲电源和励磁电源，脉冲电流密度为101/cm2，单个电脉冲作用时间为50ms，连续输入电流 脉冲数为30个，连续输入30个作用时间为50ms的脉冲电流后要间隔5s，再次输入30个作 用时间为50ms的脉冲电流，整个处理过程间隔次数为6次，励磁电峰值电流80安培，输出 场强为2. 25T，单个磁脉冲作用时间为ls，间歇ls，磁脉冲与间歇交替进行，整个处理时间 50s，即完成对铁磁性材料的处理。
全文摘要
一种降低铁磁性金属材料残余应力的方法，通过脉冲电流和脉冲磁场处理铁磁性金属材料，处理时间为10s～50s；脉冲电流密度为102～104A/cm2，单个电脉冲作用时间为0.1~50ms，连续输入电流脉冲数为5~30个，连续输入5~30个作用时间为0.1~50ms的脉冲电流后要间隔3~5s，再次输入5~30个作用时间为0.1~50ms的脉冲电流，整个处理过程间隔次数为4~6次；脉冲磁场采用电磁铁的方式产生，励磁电峰值电流30～80安培，输出场强为0~2.25T，单个磁脉冲作用时间为0.2~1s，间歇0.2~1s，磁脉冲与间歇交替进行，直至整个处理过程结束；该方法可显著降低残余应力。
文档编号C21D10/00GK101713021SQ20091002403
公开日2010年5月26日 申请日期2009年9月23日 优先权日2009年9月23日
发明者蔡志鹏 申请人:清华大学