7055鋁合金因具有低密度、高強度、高硬度及優(yōu)良的耐腐蝕性能等優(yōu)點被作為輕量化的首選材料之一,被廣范的應(yīng)用到航空航天領(lǐng)域,并且大都以大型結(jié)構(gòu)件使用�？紤]7055鋁合金在切削加工過程中的變形很難控制,加工表面質(zhì)量較差,刀具磨損嚴重,將會導致較大的殘余應(yīng)力,極易受到鹽霧腐蝕。因此,7055鋁合金的切削加工性和耐腐蝕性的研究就顯得尤為重要。論文以7055-T6I4鋁合金為研究對象,采用實驗和仿真方法對7055鋁合金的切削加工性和耐腐蝕性進行研究。通過-90℃~350℃的霍普金森動態(tài)沖擊實驗結(jié)果,基于動態(tài)屈服應(yīng)力和剪應(yīng)力的數(shù)量關(guān)系,建立了寬溫域的剪應(yīng)力模型;通過二維不等剪切區(qū)模型和三維正交切削模型建立了寬溫域的三向切削力的預測模型;考慮切削加工過程中的高應(yīng)變、高應(yīng)變率和高溫度的“三高特性”,基于反求法和微量潤滑的切削力對寬溫域的三向切削力模型進行了修正。通過驗證發(fā)現(xiàn):經(jīng)過修正的三向切削力的預測模型的預測值和實驗值的誤差低于10%。極端環(huán)境下的干切削條件下,高溫切削的7055鋁合金的切削加工殘余應(yīng)力均以殘余拉應(yīng)力形式存在;低溫和室溫下的7055鋁合金的切削加工殘余應(yīng)力均存在殘余拉應(yīng)力和殘余壓應(yīng)力,并且,最大殘余壓應(yīng)力與切削速度、切削深度和進給量之間均呈現(xiàn)出負相關(guān),最大殘余拉應(yīng)力與切削參數(shù)之間呈現(xiàn)出正相關(guān)。單介質(zhì)微量潤滑切削條件下,相同切削參數(shù)時,高溫切削的7055鋁合金的加工硬化特性最優(yōu);低溫和高溫環(huán)境下,最大殘余壓應(yīng)力的大小順序為:水潤滑乳化液潤滑油潤滑,最大殘余拉應(yīng)力的大小順序與最大殘余壓應(yīng)力相反。多介質(zhì)混合微量潤滑切削條件下,低溫環(huán)境下的殘余壓應(yīng)力為唯一的殘余應(yīng)力形式,室溫和高溫的殘余應(yīng)力的形式為殘余拉應(yīng)力和殘余壓應(yīng)力兼有;相同切削條件下,最大殘余壓應(yīng)力與水的射流速度呈現(xiàn)出正相關(guān),最大殘余拉應(yīng)力與水的射流速度呈現(xiàn)出負相關(guān),低溫切削的最大殘余壓應(yīng)力約為高溫切削的3倍。通過7055鋁合金切削加工耐腐蝕性研究結(jié)果可知:低溫和室溫環(huán)境下,7055鋁合金的電化學阻抗譜的半徑與水油射流比之間呈現(xiàn)出明顯的正相關(guān),高溫環(huán)境下,7055鋁合金的電化學阻抗譜呈現(xiàn)出C型。通過無沉淀析出帶(PFZ)可以看出:低溫下,隨著油水射流比的不斷增大,7055鋁合金的晶界的析出相之間的間隔變小,不連續(xù)性變差,無沉淀析出帶的尺寸和晶內(nèi)析出相的尺寸也對著有水射流比的增大呈現(xiàn)出減小的趨勢;高溫下,當油水射流比為1.5時,7055鋁合金的切削加工表面的晶界析出相主要以不連續(xù)鏈狀分布;油水射流比為2.5時的晶界析出相呈雙排平行分布�；诩魬�(yīng)力和動態(tài)屈服應(yīng)力的理論關(guān)系建立了滿足“三高特性”的Johnson-Cook本構(gòu)方程和損傷本構(gòu)模型,并且,對動態(tài)沖擊過程中的絕熱剪切現(xiàn)象和微觀組織進行了分析。動態(tài)沖擊溫度為-60℃時,應(yīng)變率超過2000s~(-1),組織內(nèi)部開始產(chǎn)生尺寸不同的微裂紋,并且TEM組織內(nèi)存在不同程度的第二相粒子的脆性斷裂現(xiàn)象;動態(tài)沖擊溫度介于20℃~150℃時,隨著應(yīng)變率的不斷增大,7055鋁合金的金相組織演變過程中均存在絕熱剪切帶,并且在絕熱剪切帶的內(nèi)部存在匯聚型微裂紋。當動態(tài)沖擊的溫度介于250℃~350℃時,7055鋁合金的動態(tài)沖擊的微觀組織以形變帶為主,并且在TEM微觀組織中伴隨著動態(tài)再結(jié)晶現(xiàn)象�；谇笆鼋⒌谋緲�(gòu)方程和摩擦模型建立了2D和3D有限元模型并進行了仿真,仿真結(jié)果顯示:刀具前刀面應(yīng)力與切削深度之間呈現(xiàn)出明顯的正相關(guān),前刀面接觸區(qū)長度與切削深度也呈現(xiàn)出正相關(guān);后刀面接觸應(yīng)力與切削深度之間呈現(xiàn)出明顯的正相關(guān),刀尖圓弧半徑與后刀面接觸應(yīng)力之間呈現(xiàn)出明顯的負相關(guān);切削速度與切屑卷曲半徑、切屑寬度及切屑溫度均呈現(xiàn)出正相關(guān)關(guān)系。
【學位單位】：青島理工大學
【學位級別】：博士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TG506
【部分圖文】：

圖 1.1 切削中的摩擦Fig.1.1 Friction in cutting2 研究的目的及意義旨在探究良好的切削加工工藝，來達到降低切削熱，減輕刀具磨損，提

圖 2.1KV800-1 型加工中心、測力儀和粗糙度儀Fig.2.1 kv800-1 machining center, dynamometer and roughness meter

鹽霧腐蝕工作站Fig.2.2Saltspraycorrosionworkstation
【參考文獻】

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本文編號：2866000