VSR对7075铝合金薄壁构件表面应力的影响
发布时间：2021-07-19 09:35
铝合金薄壁构件制备过程中材料表面往往会出现较大残余应力,这会极大地影响构件的制备精度和尺寸稳定性。为减小和稳定构件表面残余应力,从而提高构件的尺寸稳定性,本文采用了一种常用于黑金属领域消减残余应力的工艺方法——振动时效（Vibration Stress Relief,VSR）,开展对7075铝合金薄壁构件表面应力的影响,研究成果对薄壁构件制备后的应力和形变调控有实际的工程应用价值。本文选取7075-T651铝合金为研究对象,对铣削加工和表面喷丸后的薄壁构件进行VSR时效,并将时效前后的表面应力分布进行对比分析,以揭示VSR对构件表面应力的影响规律,并从有限元仿真和微观作用机理两个角度进行了阐释,具体研究工作如下:1、运用X射线衍射技术（XRD）完成材料表面应力的测试,实验发现,即使是薄壁构件这类结构性表面应力分布状况,VSR通过循环加载形式,仍然可以像焊接件时效那样,将构件表面应力峰值削减4.1%～18.7%。结果说明VSR可以松弛这类结构性表面应力。2、结合平台式振动特点,从宏观和微观上分析了 VSR对表面残余应力消减和均化机理,依据振动模态,提出位置交叉时效振动方案,以解决构件时效...
【文章来源】：中南林业科技大学湖南省
【文章页数】：55 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２铝合金薄壁构件的加工??Ｆｉ．?１．２?Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｏｆ?ａｌｕｍｉｎｕｍ?ａｌｌｏｔｈｉｎ－ｗａｌｌｅｄ?ｃｏｍｏｎｅｎｔｓ??
图１．３?７０７５铝合金厚板??Ｆｉｇ．?１．３?７０７５?ａｌｕｍｉｎｕｍ?ａｌｌｏｙ?ｔｈｉｃｋ?ｐｌａｔｅ??图１．３为实验采用的７０７５－Ｔ６５１铝合金厚板以及铣削加工过程。近年来，大??量的钢构件被铝和铝合金所取代，钢构件是力的重要构件。７ｘｘｘ系列铝合金作??为固溶淬火时效的强化合金，为了提高村料的韧性、强度、疲劳抗力和耐腐蚀性，??因此所形成的铝合金锻件需要进行固溶硬化处理。但是，在固溶淬火过程中铝合??金锻件会产生残余应力，以至于工件在后续的加工中发生变形甚至翘曲［｜７】。这种??残余应力对工件的影响是巨大的，会导致村料的应力腐蚀幵裂，工件的使用寿命??缩短，有着严重的安全隐患＾］。铝合金锻件在淬火后如果没有削减残余应力的处??理程序，那么会导致工件因为环境等各种因素而失效、开裂等。因此，对于７ｘｘｘ??系列的铝合金锻造
－个处理工艺，相对来说，它易于控制、无环境污染，通过改变工件内部的显微??组织，或者工件表面的一些化学成分，给予良好的组织性能［３＾３４］。??图１．４为金属正进行热处理。以热处理工艺来消除金属残余应力的基本原则??是将工件预加热到比再结晶起始温度略低的温度，然后用符合要求的方法冷却。??在温度的变化过程中，由于温度的升高，金属原子的迁移速率增大，工件中的晶??格缺陷减小，导致晶格弹性变形减小，从而减少残余工件的应力。丁昌［３５］等人采??用热处理方法消减钢板焊接件的残余应力。结果表明，与简单的问火处理相比，??正火加回火的热处理方法可以更能消除焊缝的残余应力。王国庆［３６］等对Ｑ２３５钢??焊接件做了退火处理实验，证明Ｑ２３５钢残余应力的消减是由两种机理决定的，??即蟎变后屈服强度降低和应力松弛。??１１?Ｉ??图１．４热处理设备??Ｆｉｇ．?１．４?ｈｅａｔ－ｔｒｅａｔｉｎｇ?ｆａｃｉｌｉｔｙ??总的来说，热处理当中的淬火工艺会使得材料内部的残余应力急剧增大，这??是由于急速冷却下材料内外收缩的程度不均匀，导致变形不一致，从而在村料上??形成了强烈的外压内拉的应力分布状况。然后通过正火或者退火工艺
【参考文献】：
期刊论文
[1]残余应力对焊接接头裂尖蠕变性能的影响[J]. 汪卫兵,朱茂进,李凯,李小超,赵凌燕. 热加工工艺. 2019(07)
[2]金属材料热处理变形的影响因素和控制策略[J]. 张红霞. 世界有色金属. 2019(02)
[3]振动顶尖装置在振动时效中的应用[J]. 阴俊霞. 科技风. 2019(09)
[4]热处理对7075铝合金阳极化表面黑斑缺陷的影响[J]. 李东东,杨庆功,徐秋发,于雷,高克玮. 材料热处理学报. 2019(03)
[5]热处理工艺对40Cr钢表面粗糙度影响的试验研究[J]. 郝少祥,曲全鹏,李林峻. 机械制造. 2019(01)
[6]振动时效对7075铝合金薄壁构件应力松弛的影响与分析[J]. 廖凯,熊冠华,朱家豪,陈辉,柳建安. 振动与冲击. 2019(01)
[7]面向7075铝厚板加工变形的初始残余应力释放与再分布模型[J]. 叶海潮,秦国华,林锋,左敦稳,吴竹溪,罗育果. 稀有金属材料与工程. 2019(01)
[8]时效处理对6111铝合金组织性能的影响[J]. 尹起,王宇璞,王志蒙,李辉,陈俊豪. 金属热处理. 2018(10)
[9]民用航空铝合金材料产业化及其推广应用[J]. 徐晨光,刘科研,金龙兵,张鲁辉,张锐. 铝加工. 2018(05)
[10]超声波振动时效在水工金属结构件中的运用[J]. 施秉亮,陈忠敏. 水电站机电技术. 2018(09)
博士论文
[1]铝合金厚板淬火—预拉伸内应力形成机理及其测试方法研究[D]. 廖凯.中南大学 2010
[2]航空铝合金残余应力及切削加工变形研究[D]. 唐志涛.山东大学 2008
硕士论文
[1]振动时效对铝合金薄壁构件尺寸稳定性的影响[D]. 熊冠华.中南林业科技大学 2018
[2]振动时效消除残余应力的有限元分析和试验研究[D]. 郭灵智.湖南大学 2018
[3]7075铝合金FSW构件应力松弛行为研究[D]. 汤榕斌.南昌航空大学 2017
[4]振动时效对铝合金薄壁框架件变形的影响及机理研究[D]. 常星宇.中南林业科技大学 2016
[5]超声冲击法消减铬钼钢焊缝残余应力的研究[D]. 刘娜.西安石油大学 2014
[6]机翼整体壁板喷丸成形预应力夹具设计研究[D]. 巴晓甫.浙江大学 2015
[7]薄壁件装夹变形预测及装夹布局优化方法[D]. 赵旭亮.南昌航空大学 2014
[8]航空用7075铝合金蠕变时效工艺及其抗腐蚀行为的研究[D]. 姜玉强.中南大学 2014
[9]航空铝合金构件成形规律及工艺优化研究[D]. 陈佳.哈尔滨理工大学 2013
[10]7085铝合金整体结构件淬火残余应力分析及其消减工艺研究[D]. 王少辉.中南大学 2011
本文编号：3290460
【文章来源】：中南林业科技大学湖南省
【文章页数】：55 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２铝合金薄壁构件的加工??Ｆｉ．?１．２?Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｏｆ?ａｌｕｍｉｎｕｍ?ａｌｌｏｔｈｉｎ－ｗａｌｌｅｄ?ｃｏｍｏｎｅｎｔｓ??
图１．３?７０７５铝合金厚板??Ｆｉｇ．?１．３?７０７５?ａｌｕｍｉｎｕｍ?ａｌｌｏｙ?ｔｈｉｃｋ?ｐｌａｔｅ??图１．３为实验采用的７０７５－Ｔ６５１铝合金厚板以及铣削加工过程。近年来，大??量的钢构件被铝和铝合金所取代，钢构件是力的重要构件。７ｘｘｘ系列铝合金作??为固溶淬火时效的强化合金，为了提高村料的韧性、强度、疲劳抗力和耐腐蚀性，??因此所形成的铝合金锻件需要进行固溶硬化处理。但是，在固溶淬火过程中铝合??金锻件会产生残余应力，以至于工件在后续的加工中发生变形甚至翘曲［｜７】。这种??残余应力对工件的影响是巨大的，会导致村料的应力腐蚀幵裂，工件的使用寿命??缩短，有着严重的安全隐患＾］。铝合金锻件在淬火后如果没有削减残余应力的处??理程序，那么会导致工件因为环境等各种因素而失效、开裂等。因此，对于７ｘｘｘ??系列的铝合金锻造
－个处理工艺，相对来说，它易于控制、无环境污染，通过改变工件内部的显微??组织，或者工件表面的一些化学成分，给予良好的组织性能［３＾３４］。??图１．４为金属正进行热处理。以热处理工艺来消除金属残余应力的基本原则??是将工件预加热到比再结晶起始温度略低的温度，然后用符合要求的方法冷却。??在温度的变化过程中，由于温度的升高，金属原子的迁移速率增大，工件中的晶??格缺陷减小，导致晶格弹性变形减小，从而减少残余工件的应力。丁昌［３５］等人采??用热处理方法消减钢板焊接件的残余应力。结果表明，与简单的问火处理相比，??正火加回火的热处理方法可以更能消除焊缝的残余应力。王国庆［３６］等对Ｑ２３５钢??焊接件做了退火处理实验，证明Ｑ２３５钢残余应力的消减是由两种机理决定的，??即蟎变后屈服强度降低和应力松弛。??１１?Ｉ??图１．４热处理设备??Ｆｉｇ．?１．４?ｈｅａｔ－ｔｒｅａｔｉｎｇ?ｆａｃｉｌｉｔｙ??总的来说，热处理当中的淬火工艺会使得材料内部的残余应力急剧增大，这??是由于急速冷却下材料内外收缩的程度不均匀，导致变形不一致，从而在村料上??形成了强烈的外压内拉的应力分布状况。然后通过正火或者退火工艺
【参考文献】：
期刊论文
[1]残余应力对焊接接头裂尖蠕变性能的影响[J]. 汪卫兵,朱茂进,李凯,李小超,赵凌燕. 热加工工艺. 2019(07)
[2]金属材料热处理变形的影响因素和控制策略[J]. 张红霞. 世界有色金属. 2019(02)
[3]振动顶尖装置在振动时效中的应用[J]. 阴俊霞. 科技风. 2019(09)
[4]热处理对7075铝合金阳极化表面黑斑缺陷的影响[J]. 李东东,杨庆功,徐秋发,于雷,高克玮. 材料热处理学报. 2019(03)
[5]热处理工艺对40Cr钢表面粗糙度影响的试验研究[J]. 郝少祥,曲全鹏,李林峻. 机械制造. 2019(01)
[6]振动时效对7075铝合金薄壁构件应力松弛的影响与分析[J]. 廖凯,熊冠华,朱家豪,陈辉,柳建安. 振动与冲击. 2019(01)
[7]面向7075铝厚板加工变形的初始残余应力释放与再分布模型[J]. 叶海潮,秦国华,林锋,左敦稳,吴竹溪,罗育果. 稀有金属材料与工程. 2019(01)
[8]时效处理对6111铝合金组织性能的影响[J]. 尹起,王宇璞,王志蒙,李辉,陈俊豪. 金属热处理. 2018(10)
[9]民用航空铝合金材料产业化及其推广应用[J]. 徐晨光,刘科研,金龙兵,张鲁辉,张锐. 铝加工. 2018(05)
[10]超声波振动时效在水工金属结构件中的运用[J]. 施秉亮,陈忠敏. 水电站机电技术. 2018(09)
博士论文
[1]铝合金厚板淬火—预拉伸内应力形成机理及其测试方法研究[D]. 廖凯.中南大学 2010
[2]航空铝合金残余应力及切削加工变形研究[D]. 唐志涛.山东大学 2008
硕士论文
[1]振动时效对铝合金薄壁构件尺寸稳定性的影响[D]. 熊冠华.中南林业科技大学 2018
[2]振动时效消除残余应力的有限元分析和试验研究[D]. 郭灵智.湖南大学 2018
[3]7075铝合金FSW构件应力松弛行为研究[D]. 汤榕斌.南昌航空大学 2017
[4]振动时效对铝合金薄壁框架件变形的影响及机理研究[D]. 常星宇.中南林业科技大学 2016
[5]超声冲击法消减铬钼钢焊缝残余应力的研究[D]. 刘娜.西安石油大学 2014
[6]机翼整体壁板喷丸成形预应力夹具设计研究[D]. 巴晓甫.浙江大学 2015
[7]薄壁件装夹变形预测及装夹布局优化方法[D]. 赵旭亮.南昌航空大学 2014
[8]航空用7075铝合金蠕变时效工艺及其抗腐蚀行为的研究[D]. 姜玉强.中南大学 2014
[9]航空铝合金构件成形规律及工艺优化研究[D]. 陈佳.哈尔滨理工大学 2013
[10]7085铝合金整体结构件淬火残余应力分析及其消减工艺研究[D]. 王少辉.中南大学 2011
本文编号：3290460
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