航空鋁合金銑削三維表面形貌及其耐腐蝕性研究.pdf

1、航空制造業(yè)的水平代表了一個(gè)國家制造技術(shù)的先進(jìn)程度,是高技術(shù)密集的產(chǎn)業(yè)。航空鋁合金具有密度小、強(qiáng)度高、整體性能優(yōu)越等優(yōu)良特性,作為薄壁結(jié)構(gòu)和整體框架在飛機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中大量使用,在飛機(jī)的加工制造中占有很大比例。在航空制造業(yè)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藝得到廣泛應(yīng)用。目前,對這些切削加工工藝的機(jī)理、刀具、工藝等研究越來越深入,但是在切削加工工藝對零件的耐腐蝕性方面的研究還較少。
　　腐蝕破壞問題在航空領(lǐng)域尤為

2、突出,飛機(jī)結(jié)構(gòu)腐蝕比機(jī)械疲勞破壞更為嚴(yán)重。沿海飛行的民用及軍用飛機(jī)、艦載機(jī)等在海洋環(huán)境下,會加速金屬的腐蝕,長此以往,會造成飛機(jī)的突然破壞甚至災(zāi)難,影響到飛機(jī)的可靠性、安全性、經(jīng)濟(jì)性和戰(zhàn)斗力,危及人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全。切削加工后的表面質(zhì)量如表面形貌、殘余應(yīng)力、物理損傷等對其耐腐蝕性能影響很大,本文著重對表面形貌進(jìn)行研究。
　　本文主要通過高速切削航空鋁合金7050-T7451結(jié)構(gòu)件來揭示切削加工工藝(主要是切削加工參數(shù))對航空構(gòu)件

3、表面二維和三維形貌特征的影響,研究表面形貌特征對構(gòu)件耐腐蝕性的影響規(guī)律,分析“切削加工工藝——航空構(gòu)件表面形貌特征——構(gòu)件耐腐蝕性”之間的關(guān)系。
　　通過高速銑削航空鋁合金7050-T7451實(shí)驗(yàn),揭示切削參數(shù)(切削速度和每齒進(jìn)給量)對鋁合金表面粗糙度和殘余應(yīng)力的影響規(guī)律。實(shí)驗(yàn)表明,采用涂層硬質(zhì)合金刀具用三面刃盤銑刀高速銑削加工時(shí),切削速度在1500m/min,每齒進(jìn)給量在0.2mm左右時(shí),可獲得高質(zhì)量的加工表面。低速銑削時(shí),表面

4、殘余應(yīng)力均呈現(xiàn)壓應(yīng)力,隨著切削速度的增加,逐漸向拉應(yīng)力過渡。
　　銑削加工后三維表面形貌采用參數(shù)表征法表征,采用傅里葉高斯濾波器來實(shí)現(xiàn)基準(zhǔn)面和粗糙度的分離,得到表面三維粗糙度,計(jì)算與三維粗糙度峰谷相關(guān)的幅度參數(shù)。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Sq和陡峭度Sq這兩個(gè)參數(shù)分別涉及到峰高谷深分布和陡峭程度,可以作為衡量表面耐腐蝕性強(qiáng)弱的一個(gè)參考指標(biāo)。切削速度過高和過低時(shí),表面產(chǎn)生很多

5、凹坑或尖峰,這樣的表面易積累腐蝕溶液,對表面耐腐蝕性不利;切削速度在(1000-1500)m/min時(shí),表面相對“平坦”,耐腐蝕性最好。
　　采用鹽霧腐蝕實(shí)驗(yàn)?zāi)M海洋環(huán)境下鋁合金7050一T7451的腐蝕情況,主要的腐蝕類型是點(diǎn)蝕伴有局部剝蝕。隨著腐蝕周期增加,蝕坑的長度、寬度、表面積以及深度都在不斷增大,數(shù)量不斷增多,平面內(nèi)蝕坑的形狀由不規(guī)則圖形、三角形逐步演變成圓形或橢圓形,且蝕坑大多沿著刀痕分布。腐蝕損傷評價(jià)指標(biāo)采用腐蝕損傷

6、度和平均腐蝕深度來評定,盤銑加工的工件,切削速度過高和過低對表面耐腐蝕性都不好,切削速度在1000m/min—1500m/min加工的試樣耐腐蝕性最好;相同條件下,每齒進(jìn)給量較小時(shí)加工的試樣耐腐蝕性較好。
　　通過電化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究表面形貌中表面紋理對耐腐蝕性的影響規(guī)律,通過自腐蝕電位和腐蝕速度來定量評估其耐腐蝕性。腐蝕與加工紋理有一定關(guān)聯(lián),拋光紋理表面的腐蝕速度最小,最耐腐蝕。
　　本課題得到國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(511753