冷拔鋼絲電脈沖退火裝置的研制及其工藝研究.pdf

1、經(jīng)過(guò)冷拔工藝處理的鋼絲在塑性變形過(guò)程中由于金屬內(nèi)部位錯(cuò)的形成和運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生了加工硬化，造成材料的硬脆性，難于連續(xù)多道次加工。因此，需要對(duì)經(jīng)冷拔加工后的鋼絲進(jìn)行退火處理。而傳統(tǒng)的退火方式由于其退火原理均通過(guò)熱效應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，因而存在效率低、耗能大、污染環(huán)境以及產(chǎn)品表面氧化嚴(yán)重等缺點(diǎn)。為了克服現(xiàn)有退火方法的不足，本文將深入探討一種新的退火工藝--電脈沖退火處理，探索利用高密度電脈沖處理代替?zhèn)鹘y(tǒng)熱效應(yīng)處理的退火新方法。 首先，本文對(duì)脈沖電源

2、設(shè)備電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行了深入探討，設(shè)計(jì)了電源方案，自行研制了一種頻率、電流可調(diào)的新型脈沖電源（專利號(hào)：200420049790）。采用PWM（脈沖寬度調(diào)制）控制策略實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出電壓的調(diào)整；利用IGBT（絕緣柵雙極晶體管）高頻斬波的控制方式來(lái)實(shí)現(xiàn)電源的調(diào)壓功能。論文完整論述了裝置的電路設(shè)計(jì)方案及其整機(jī)的裝配。最終研制的脈沖電源設(shè)備能夠提供最大脈沖輸出電流6000A，脈沖頻率變化范圍達(dá)到1～600Hz。 其次，本文提出了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)方案，對(duì)Q

3、235鋼絲進(jìn)行了不同工藝條件下的電脈沖退火實(shí)驗(yàn)，將退火處理實(shí)驗(yàn)前后的鋼絲試樣進(jìn)行了抗拉強(qiáng)度、延伸率等力學(xué)性能的測(cè)試，并應(yīng)用金相顯微鏡等觀察退火前后顯微組織的改變，并與傳統(tǒng)熱效應(yīng)退火后的力學(xué)特性、顯微組織進(jìn)行了對(duì)比分析。分析發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過(guò)電脈沖處理后的鋼絲，拉拔抗力明顯降低，延伸率顯著提高。該實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明冷拔鋼絲的高強(qiáng)脈沖電流處理能使冷拔鋼絲的力學(xué)性能在短時(shí)間內(nèi)基本恢復(fù)至冷拔前的水平，達(dá)到與傳統(tǒng)退火相近或更好的效果。 最后，通過(guò)金相顯

4、微組織分析，借鑒焦耳熱效應(yīng)，磁致塑性效應(yīng)，電塑性理論以及退火軟化理論等對(duì)脈沖退火工藝機(jī)理進(jìn)行了探索性研究，發(fā)現(xiàn)脈沖電流的通入可以使再結(jié)晶形核的驅(qū)動(dòng)力增大，且磁場(chǎng)的存在可以提高位錯(cuò)的滑移能力，有利于再結(jié)晶的形核及長(zhǎng)大。利用脈沖電流退火時(shí)，明顯降低了再結(jié)晶的起始溫度，加速了其回復(fù)與再結(jié)晶，提高了再結(jié)晶形核率，從而使金屬的各項(xiàng)性能指標(biāo)得到快速恢復(fù)。 研究結(jié)果表明，利用脈沖電流可以對(duì)冷拔鋼絲起到退火軟化的作用。相比傳統(tǒng)熱效應(yīng)退火技術(shù)，利