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- 航空铝合金铣削三维表面形貌及其耐腐蚀性研究
- 作者： 张入仁 来源： 山东大学 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： 高速铣削 铝合金7050 T7451 表面形貌 海洋环境 耐腐蚀
- 描述： 航空制造业的水平代表了一个国家制造技术的先进程度,是高技术密集的产业。航空铝合金具有密度小、强度高、整体性能优越等优良特性,作为薄壁结构和整体框架在飞机的结构设计中大量使用,在飞机的加工制造中占有很大比例。在航空制造业中,高速切削加工、硬切削加工、干切削加工等新的切削加工工艺得到广泛应用。目前,对这些切削加工工艺的机理、刀具、工艺等研究越来越深入,但是在切削加工工艺对零件的耐腐蚀性方面的研究还较少。腐蚀破坏问题在航空领域尤为突出,飞机结构腐蚀比机械疲劳破坏更为严重。沿海飞行的民用及军用飞机、舰载机等在海洋环境下,会加速金属的腐蚀,长此以往,会造成飞机的突然破坏甚至灾难,影响到飞机的可靠性、安全性、经济性和战斗力,危及人们的生命和财产安全。切削加工后的表面质量如表面形貌、残余应力、物理损伤等对其耐腐蚀性能影响很大,本文着重对表面形貌进行研究。本文主要通过高速切削航空铝合金7050-T7451结构件来揭示切削加工工艺(主要是切削加工参数)对航空构件表面二维和三维形貌特征的影响,研究表面形貌特征对构件耐腐蚀性的影响规律,分析“切削加工工艺——航空构件表面形貌特征——构件耐腐蚀性”之间的关系。通过高速铣削航空铝合金7050-T7451实验,揭示切削参数(切削速度和每齿进给量)对铝合金表面粗糙度和残余应力的影响规律。实验表明,采用涂层硬质合金刀具用三面刃盘铣刀高速铣削加工时,切削速度在1500m/min,每齿进给量在0.2mm左右时,可获得高质量的加工表面。低速铣削时,表面残余应力均呈现压应力,随着切削速度的增加,逐渐向拉应力过渡。铣削加工后三维表面形貌采用参数表征法表征,采用傅里叶高斯滤波器来实现基准面和粗糙度的分离,得到表面三维粗糙度,计算与三维粗糙度峰谷相关的幅度参数。均方根偏差可Sq更好地描述表面粗糙度程度且Sq值越大表面越粗糙,表面高度分布的偏斜度Ssk和陡峭度Sku这两个参数分别涉及到峰高谷深分布和陡峭程度,可以作为衡量表面耐腐蚀性强弱的一个参考指标。切削速度过高和过低时,表面产生很多凹坑或尖峰,这样的表面易积累腐蚀溶液,对表面耐腐蚀性不利；切削速度在(1000-1500) m/min时,表面相对“平坦”,耐腐蚀性最好。采用盐雾腐蚀实验模拟海洋环境下铝合金7050-T7451的腐蚀情况,主要的腐蚀类型是点蚀伴有局部剥蚀。随着腐蚀周期增加,蚀坑的长度、宽度、表面积以及深度都在不断增大,数量不断增多,平面内蚀坑的形状由不规则图形、三角形逐步演变成圆形或椭圆形,且蚀坑大多沿着刀痕分布。腐蚀损伤评价指标采用腐蚀损伤度和平均腐蚀深度来评定,盘铣加工的工件,切削速度过高和过低对表面耐腐蚀性都不好,切削速度在1000m/min—1500m/min加工的试样耐腐蚀性最好；相同条件下,每齿进给量较小时加工的试样耐腐蚀性较好。通过电化学实验研究表面形貌中表面纹理对耐腐蚀性的影响规律,通过自腐蚀电位和腐蚀速度来定量评估其耐腐蚀性。腐蚀与加工纹理有一定关联,抛光纹理表面的腐蚀速度最小,最耐腐蚀。本课题得到国家自然科学基金项目(51175306)和山东省自然科学基金项目(ZR2010EQ041)的资助。