7055鋁合金因具有低密度、高強(qiáng)度、高硬度及優(yōu)良的耐腐蝕性能等優(yōu)點(diǎn)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(guò)程中的變形很難控制,加工表面質(zhì)量較差,刀具磨損嚴(yán)重,將會(huì)導(dǎo)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(duì)象,采用實(shí)驗(yàn)和仿真方法對(duì)7055鋁合金的切削加工性和耐腐蝕性進(jìn)行研究。通過(guò)-90℃~350℃的霍普金森動(dòng)態(tài)沖擊實(shí)驗(yàn)結(jié)果,基于動(dòng)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(guò)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(yù)測(cè)模型;考慮切削加工過(guò)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(rùn)滑的切削力對(duì)寬溫域的三向切削力模型進(jìn)行了修正。通過(guò)驗(yàn)證發(fā)現(xiàn):經(jīng)過(guò)修正的三向切削力的預(yù)測(cè)模型的預(yù)測(cè)值和實(shí)驗(yàn)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(jìn)給量之間均呈現(xiàn)出負(fù)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(rùn)滑切削條件下,相同切削參數(shù)時(shí),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?yàn)?水潤(rùn)滑乳化液潤(rùn)滑油潤(rùn)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(rùn)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(fù)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(guò)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(xué)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(xué)阻抗譜呈現(xiàn)出C型。通過(guò)無(wú)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(wú)沉淀析出帶的尺寸和晶內(nèi)析出相的尺寸也對(duì)著有水射流比的增大呈現(xiàn)出減小的趨勢(shì);高溫下,當(dāng)油水射流比為1.5時(shí),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(shí)的晶界析出相呈雙排平行分布�；诩魬�(yīng)力和動(dòng)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(duì)動(dòng)態(tài)沖擊過(guò)程中的絕熱剪切現(xiàn)象和微觀組織進(jìn)行了分析。動(dòng)態(tài)沖擊溫度為-60℃時(shí),應(yīng)變率超過(guò)2000s~(-1),組織內(nèi)部開(kāi)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(dòng)態(tài)沖擊溫度介于20℃~150℃時(shí),隨著應(yīng)變率的不斷增大,7055鋁合金的金相組織演變過(guò)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(dāng)動(dòng)態(tài)沖擊的溫度介于250℃~350℃時(shí),7055鋁合金的動(dòng)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(dòng)態(tài)再結(jié)晶現(xiàn)象。基于前述建立的本構(gòu)方程和摩擦模型建立了2D和3D有限元模型并進(jìn)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(zhǎng)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(fù)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(xué)位單位】：青島理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)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(lái)達(dá)到降低切削熱，減輕刀具磨損，提

圖 2.1KV800-1 型加工中心、測(cè)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(xiàn)】

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本文編號(hào)：2866000