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)的水平代表了一個國家制造技術的先進程度,是高技術密集的產業(yè)。航空鋁合金具有密度小、強度高、整體性能優(yōu)越等優(yōu)良特性,作為薄壁結構和整體框架在飛機的結構設計中大量使用,在飛機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用。目前,對這些切削加工工藝的機理、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域尤為

2、突出,飛機結構腐蝕比機械疲勞破壞更為嚴重。沿海飛行的民用及軍用飛機、艦載機等在海洋環(huán)境下,會加速金屬的腐蝕,長此以往,會造成飛機的突然破壞甚至災難,影響到飛機的可靠性、安全性、經濟性和戰(zhàn)斗力,危及人們的生命和財產安全。切削加工后的表面質量如表面形貌、殘余應力、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行研究。
　　本文主要通過高速切削航空鋁合金7050-T7451結構件來揭示切削加工工藝(主要是切削加工參數(shù))對航空構件

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件耐腐蝕性的影響規(guī)律,分析“切削加工工藝——航空構件表面形貌特征——構件耐腐蝕性”之間的關系。
　　通過高速銑削航空鋁合金7050-T7451實驗,揭示切削參數(shù)(切削速度和每齒進給量)對鋁合金表面粗糙度和殘余應力的影響規(guī)律。實驗表明,采用涂層硬質合金刀具用三面刃盤銑刀高速銑削加工時,切削速度在1500m/min,每齒進給量在0.2mm左右時,可獲得高質量的加工表面。低速銑削時,表面

4、殘余應力均呈現(xiàn)壓應力,隨著切削速度的增加,逐漸向拉應力過渡。
　　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現(xiàn)基準面和粗糙度的分離,得到表面三維粗糙度,計算與三維粗糙度峰谷相關的幅度參數(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弱的一個參考指標。切削速度過高和過低時,表面產生很多

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,表面相對“平坦”,耐腐蝕性最好。
　　采用鹽霧腐蝕實驗模擬海洋環(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。腐蝕損傷評價指標采用腐蝕損傷

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,每齒進給量較小時加工的試樣耐腐蝕性較好。
　　通過電化學實驗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基金項目(511753