本文關(guān)鍵詞：高速銑削鋁合金7050-T7451表面質(zhì)量及耐腐蝕性研究

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【摘要】：隨著我國制造業(yè)的迅速發(fā)展,制造業(yè)對于工件的加工質(zhì)量、效率、成本、環(huán)境影響等方面提出了新的要求。高速切削技術(shù)由于具有切削速度高、進(jìn)給速度高、加工精度高的優(yōu)點(diǎn),符合我國當(dāng)前制造業(yè)發(fā)展的要求,受到多方面的重視。鋁合金作為較早應(yīng)用高速切削技術(shù)的材料之一,具有強(qiáng)度高、質(zhì)量輕、成本低、加工性好的特性,在實(shí)際生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用于飛機(jī)、汽車、船舶、化學(xué)工業(yè)等生產(chǎn)領(lǐng)域�；谏鲜錾a(chǎn)需求,本文通過研究工件的微觀組織結(jié)構(gòu)變化,對切削速度為3000-5000m/min的鋁合金7050-T7451表面質(zhì)量以及耐腐蝕性進(jìn)行了系統(tǒng)的理論分析和實(shí)驗(yàn)工作,為3000-5000m/min切削速度下鋁合金7050-T7451的工藝應(yīng)用可行性提供理論基礎(chǔ)和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。通過對比切削速度3000-5000m/min加工前后表面微觀組織結(jié)構(gòu)的變化,分析了加工過程中工件基體組織中的第二相析出現(xiàn)象,對加工過程中的切削變形機(jī)理及切屑形成原因進(jìn)行了研究。結(jié)果表明,在高速切削鋁合金7050-T7451時(shí),可以觀測到相變現(xiàn)象。隨著切削速度的提高,加工過程中產(chǎn)生的應(yīng)變、應(yīng)變率都不斷提高,其中應(yīng)變率達(dá)到了107s-1。通過對不同參數(shù)下的切削力和切削溫度進(jìn)行研究,隨著切削速度的提高,切削加工時(shí)的主切削力和剪切面平均溫度逐漸上升,在切削速度為4500m/min時(shí)出現(xiàn)最大值,切削速度達(dá)到5000m/min時(shí)出現(xiàn)下降,但結(jié)果仍大于切削速度為3000m/min時(shí)。通過對鋁合金7050-T7451工件加工表面質(zhì)量的各方面內(nèi)容進(jìn)行研究,包括工件表面粗糙度及表面形貌在不同切削參數(shù)下的變化及原因、微觀缺陷的形成機(jī)理、殘余應(yīng)力和加工硬化的分布狀況,及微觀影響層的分布。結(jié)果表明,工件的表面粗糙度隨著切削速度的升高逐漸增加,切削速度為4250m/min時(shí)出現(xiàn)粗糙度值拐點(diǎn),5000m/min時(shí)粗糙度值為最小值。但5000m/min時(shí)表面紋理相對于其他速度下的結(jié)果明顯。在表面微觀缺陷的研究中,分析了加工中產(chǎn)生的兩類主要缺陷：切削刃擠壓產(chǎn)生的白色側(cè)流條紋和第二相中形成的微裂紋。平行于進(jìn)給方向的工件表面殘余壓應(yīng)力隨著切削速度的升高逐漸增大,垂直于進(jìn)給方向的工件表面殘余應(yīng)力變化不大。平行于進(jìn)給方向的工件表層的殘余壓應(yīng)力峰值隨著切削速度的升高逐漸減小,垂直于進(jìn)給方向的殘余壓應(yīng)力的峰值較為接近。工件加工硬化峰值出現(xiàn)時(shí)的表層深度值隨著切削速度的升高先增大后減小。通過分析殘余應(yīng)力和加工硬化層的分布,觀察工件表層的微觀變形狀況,將工件變形表層分為三個(gè)部分,分別是切削刃擠壓變形層、機(jī)械變形層與加工變形層。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,各層的深度隨著切削速度的上升逐漸增加。進(jìn)行了中性鹽霧腐蝕實(shí)驗(yàn)評價(jià)已加工工件的表面質(zhì)量。研究表面各類金相在鹽霧腐蝕條件下的腐蝕特征,并分析了表面微觀缺陷的部分金相組織對工件耐腐蝕性是否存在主要影響。通過研究不同切削參數(shù)下工件表面的鹽霧腐蝕損傷度,分析相同腐蝕周期下工件的切削參數(shù)對于表面腐蝕形態(tài)的影響,發(fā)現(xiàn)在腐蝕環(huán)境相同時(shí),高速切削加工對已加工表面的耐腐蝕性能有提高作用�；谘芯拷Y(jié)果,在實(shí)際生產(chǎn)過程中可以通過選取合理的切削參數(shù),應(yīng)用切削速度3000-5000m/min的鋁合金7050-T7451加工技術(shù)。
【關(guān)鍵詞】：高速切削 鋁合金7050-T7451 表面質(zhì)量 微觀組織結(jié)構(gòu) 耐腐蝕性
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG54;TG146.21
【目錄】：

• 摘要12-14
• ABSTRACT14-20
• 第1章 緒論20-34
• 1.1 研究目的和意義20-21
• 1.2 鋁合金高速加工研究現(xiàn)狀21-22
• 1.3 高速切削鋁合金動(dòng)態(tài)力學(xué)性能和微觀組織結(jié)構(gòu)的研究22-25
• 1.3.1 高速切削鋁合金的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能23-24
• 1.3.2 鋁合金微觀組織結(jié)構(gòu)研究現(xiàn)狀及存在問題24-25
• 1.4 高速切削鋁合金切削力及切削溫度研究現(xiàn)狀25-26
• 1.4.1 高速切削鋁合金切削力研究現(xiàn)狀25
• 1.4.2 高速切削鋁合金切削溫度研究現(xiàn)狀25-26
• 1.5 高速切削鋁合金表面質(zhì)量研究現(xiàn)狀26-29
• 1.5.1 高速切削鋁合金表面粗糙度研究現(xiàn)狀27
• 1.5.2 高速切削鋁合金殘余應(yīng)力研究現(xiàn)狀27-29
• 1.5.3 高速切削表面加工硬化的研究現(xiàn)狀29
• 1.6 鋁合金的耐腐蝕性研究現(xiàn)狀29-30
• 1.7 本課題研究的主要內(nèi)容30-34
• 1.7.1 存在問題及課題的提出30-31
• 1.7.2 本課題的研究內(nèi)容與論文結(jié)構(gòu)31-34
• 第2章 鋁合金7050-T7451微觀組織結(jié)構(gòu)研究與加工變形機(jī)理分析34-53
• 2.1 鋁合金7050-T7451材料成分及力學(xué)性能34-36
• 2.1.1 鋁合金7050-T7451的材料成分及分析34-35
• 2.1.2 鋁合金7050-T7451主要物理性能35-36
• 2.2 鋁合金7050-T7451微觀組織結(jié)構(gòu)及分析36-42
• 2.2.1 高速切削加工實(shí)驗(yàn)36-37
• 2.2.2 鋁合金7050-T7451微觀組織結(jié)構(gòu)37-42
• 2.3 鋁合金7050-T7451高速銑削的變形機(jī)理及切屑形態(tài)變化42-51
• 2.3.1 切削模型及切屑變形關(guān)系42-45
• 2.3.2 切削實(shí)驗(yàn)及切屑變形分析45-51
• 結(jié)論51-53
• 第3章 高速銑削鋁合金7050-T7451切削力及切削溫度研究53-75
• 3.1 高速銑削7050-T7451切削力研究53-61
• 3.1.1 切削力理論模型53-54
• 3.1.2 切削力實(shí)驗(yàn)及經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷慕?/span>54-58
• 3.1.3 切削力與切削參數(shù)的關(guān)系58-61
• 3.2 高速銑削7050-T7451切削溫度研究61-67
• 3.2.1 銑削溫度理論模型61-67
• 3.3 熱-力耦合問題研究67-71
• 3.3.1 基于有限元法的熱力耦合方程分析69-71
• 3.4 高速銑削過程的有限元模擬71-73
• 結(jié)論73-75
• 第4章 高速銑削鋁合金7050-T7451表面粗糙度及形貌研究75-96
• 4.1 高速銑削7050-T7451表面粗糙度研究75-79
• 4.1.1 表面粗糙度實(shí)驗(yàn)及經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷慕?/span>75-77
• 4.1.2 表面粗糙度形成機(jī)理77-79
• 4.2 切削參數(shù)對表面粗糙度及表面形貌的影響79-84
• 4.3 高速切削航空鋁合金7050-T7451表面形成機(jī)理及微觀缺陷分析84-89
• 4.3.1 工件表面缺陷分析84-85
• 4.3.2 切削參數(shù)與白色側(cè)流條紋寬度的關(guān)系85-86
• 4.3.3 白色側(cè)流條紋的形成機(jī)理86-89
• 4.4 微裂紋形成機(jī)理分析89-94
• 4.4.1 表面微裂紋主要的形態(tài)分析89-90
• 4.4.2 兩類主要微裂紋的形成90-91
• 4.4.3 工件表面層主要微裂紋的擴(kuò)展機(jī)理91-94
• 結(jié)論94-96
• 第5章 高速銑削鋁合金7050-T7451表層特征形成機(jī)理96-111
• 5.1 切削加工的殘余應(yīng)力96-98
• 5.1.1 殘余應(yīng)力的形成機(jī)理與測量方式96-98
• 5.2 殘余應(yīng)力測量原理及實(shí)驗(yàn)98-100
• 5.3 銑削參數(shù)對工件表面殘余應(yīng)力的影響100-103
• 5.3.1 工件表面的殘余應(yīng)力與切削參數(shù)的關(guān)系100-103
• 5.4 工件的加工硬化103-107
• 5.4.1 加工硬化實(shí)驗(yàn)及加工硬化程度分布104
• 5.4.2 切削參數(shù)對表面層加工硬化的影響104-107
• 5.5 表層特征形成機(jī)理107-109
• 結(jié)論109-111
• 第6章 高速銑削鋁合金7050-T7451加工表面耐腐蝕性研究111-125
• 6.1 腐蝕研究分析111-112
• 6.1.1 鹽霧試驗(yàn)111-112
• 6.2 工件的耐腐蝕性112-123
• 6.2.1 試樣的腐蝕形態(tài)112-114
• 6.2.2 試樣的腐蝕機(jī)理及過程分析114-117
• 6.2.3 切削參數(shù)對工件表面耐腐蝕性能的影響117-123
• 結(jié)論123-125
• 第7章 結(jié)論與展望125-129
• 創(chuàng)新點(diǎn)127-128
• 工作展望128-129
• 參考文獻(xiàn)129-138
• 致謝138-139
• 攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文139-140
• 附錄1 英文論文140-156
• 附錄2156

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：711454