铝合金零件表面滚压的作用_铝合金零件表面滚压的作用是

2023-05-28 08:05:07

大家好！今天让小编来大家介绍下关于铝合金零件表面滚压的作用_铝合金零件表面滚压的作用是的问题，以下是小编对此问题的归纳整理，来看看吧。

文章目录列表:

简述航空金属材料常用的防腐措施
铝合金压铸件表面处理有哪些方法？如何选择
吕工件，内孔滚压刀用什么材质，使用时间长，材质型号有哪些

铝合金零件表面滚压的作用_铝合金零件表面滚压的作用是(图1)

简述航空金属材料常用的防腐措施

飞机结构中最常见的金属腐蚀有︰麻点腐蚀（pitting corrosion）、异电位腐蚀（galvanic corrosion）、鳞落腐蚀（exfoliation）、应力腐蚀（stress corrosion），以下分别就其原因、现象、预防或处置方式进行探讨。

麻点腐蚀

某些金属在大气环境下，表面会形成一薄膜而失去相对的化学活性，而使腐蚀行为变弱，此种现象称为钝化（passivity），如︰不锈钢、铝、铅、钛等合金均具有此特性。麻点腐蚀专发生于具有钝化膜的金属表面上，其中以不锈钢最容易发生。

麻点腐蚀是一种局部的腐蚀现象，金属表面呈现多处点状的锈蚀，直径可由0.002到0.2公分，腐蚀方向为垂直向下侵蚀，发生原因是由于环境或金属表面的性质不均匀（如︰表面缺陷、成份不均等），导致环境中的氯离子被吸附在金属表面某些点上，使钝化膜破坏生成微小的孔洞，孔洞底部因空气不流通缺氧而形成阳极，孔洞外围则因氧气充足形成阴极，在阴阳两极的电化学反应下，金属表面就发生麻点腐蚀。
图1 不锈钢表面的麻点腐蚀

麻点腐蚀的危险在于其外表特征微小而难以察觉及预防，以致结构已有严重的麻点腐蚀仍不自知，造成结构突然的意外破坏。

金属表面的小刮痕或刻痕，很容易导致麻点腐蚀的发生，因此要防止此种腐蚀，金属表面镜面（mirror polish）处理是个相当有效的方式。
异电位腐蚀

异电位腐蚀的现象可说是电镀的逆过程，电镀时两根金属棒分别接于直流电源的阳极和阴极，并置于电解液中形成电导通状态，阳极的金属棒在电解液中会溶解成金属正离子和电子，金属正离子会被阴极金属棒所吸引，和其电子结合成金属附着沉积于表面上；电子则在直流电源的驱动下去补充阴极金属棒所失去的电子。在这个过程中，阳极的金属棒因持续溶解而逐渐被“腐蚀＂。

同样的道理，当两种或两种以上不同的金属材料搭接成电导通状态时，因为彼此间的电位（potential）不同，材料间就会有电流通过，加上潮湿的环境有类似电解液的功用，致其中某一材料会产生坑洞状的腐蚀，并有硫化物、氯化物（chloride）、氧化物的沉积。被腐蚀的材料称为阳性（anodic）或活性（active）材料，未被腐蚀的材料则称为阴性（cathodic）或惰性（passive）材料。
图2 镁金属表面与不锈钢件接触面产生的电位腐蚀

一般而言，会影响异电位腐蚀速率的因素有：

组成成分：不锈钢表面的铬（chromium）若和铁混合成合金状态，则此不锈钢成为活性材料；若成氧化铬的型态，则成为惰性材料。后者也是不锈钢和铝合金搭接时，为防止异电位腐蚀而实施表面钝化处理（passivating treatment）的原理。

相对面积：异电位腐蚀的速率和惰性/活性材料的面积比成正比，若大面积的活性材料和小面积的惰性材料相搭接，则大面积下电流密度会被稀释，活性材料可能就不会被腐蚀。反过来说，小面积的活性材料和大面积的惰性材料相搭接，则由于电流密度的增加，活性材料很快就会被腐蚀殆尽。

极性改变：在某些情况下，相搭接的金属极性会改变，使腐蚀的发生位置和预期相反。例如铁和锌搭接时，在含有硝酸盐（nitrate）或重碳酸盐（bicarbonate）的溶液中，当温度超过140℉时，电极性会改变。其原因目前仍不清楚，不过一般相信和腐蚀物的导电度有关。最常见的例子是铝梯中的钢制螺栓，虽然铝合金的电位较高，但实际情况是钢制螺栓腐蚀很快，而铝梯则没有什么影响。

要防止异电位腐蚀，相互搭接的各结构零组件得挑选电位相近的材料，注意配对的材料是否有异电位腐蚀的顾虑。各种材料彼此间的影响程度是根据相互间的相对电位差而定，差距越大，异电位腐蚀越激烈。

通过对几种常见金属的相对活性比较，位置越往上的材料其电位越高，活性也越大，容易被腐蚀；位置越往下的材料其电位越低，惰性也越大，有免于被腐蚀的保护作用。

如果非得使用不同类型的材料，可以用不导电的分隔物把两材料分开，让彼此完全绝缘，一般也可以用铬酸盐（chromate）或环氧树脂（epoxyresin）涂装做阻隔，但前提是这些涂层不会受到机械性的破坏。若实在无法解决，就得先防患未然，将活性零件做得大一些，或是做成容易更换的零件。

在以往飞机工业未使用先进复合材料（Advanced Composite Material）前，所使用的材料主要是铝和经过钝化处理的不锈钢，异电位腐蚀较不常见，但随着对性能及隐身性的要求，新一代战机已广泛采用此种强度高、重量轻、雷达不易探测的新材料。先进复合材料中的石墨（graphite）纤维和铝的电位差很大，两者交界面有异电位腐蚀的顾虑，地面维护人员在平日维修时要特别注意。
图3 常见金属的相对活性比较
鳞落腐蚀

顾名思义，鳞落腐蚀的外观会有如鱼鳞片般的迭层剥落，这种腐蚀具有明显的方向性，通常会平行于滚制（rolled）或射出成形（extruded）的面，侵蚀被拉长的材料晶粒，造成表面结构的脱层（delamination）或形成多层面（stratification）。

环境因素是造成鳞落腐蚀的主因，例如环境中有氯化物和溴化物（bromide）离子的存在、高温、酸性的环境、间歇性的干和湿……等，后者尤其会产生不可溶解的腐蚀物，加快腐蚀速率。

在材料表面涂装底漆及化学保护膜可改善鳞落腐蚀抵抗力，不过这只能延缓鳞落腐蚀发生的时间，无法完全防止，且一旦此保护层被腐蚀，则底下的材料将处于无保护状态，短时间内会被腐蚀而破碎。

鳞落腐蚀的一般处理原则是磨除腐蚀区域，再加以适当的表面防蚀处理。
图4 T-37教练机角条鳞落腐蚀
应力腐蚀

应力腐蚀是材料在化学侵蚀环境下与机械性拉伸应力同时作用下的结果。一般的腐蚀是以材料被剥蚀的型态出现，而应力腐蚀则以裂纹的型态出现，且表面几乎没有任何腐蚀物堆积的现象，因此很容易被忽略，形成潜伏的危险因素。造成应力腐蚀的四个基本条件是：敏感性合金（susceptible alloy）、侵蚀环境、施加或残余拉伸应力、以及时间。

应力腐蚀广见于多种材料及环境中，根据统计，应力腐蚀损坏最常出现于低合金钢（low alloy steel）、锆（zirconium）、黄铜（brass）、镁（magnesium）及铝合金。这些材料应力腐蚀损坏的外表及行为都不相同，不过一般而言都具有一些共同的特性：

1.大部分破断面在巨观下是脆性（brittle）带有少量的韧性撕裂（ductile tearing）现象，有些材料的破坏模式会介于韧性和脆性之间。
图5 F-5前机身上纵梁应力腐蚀裂纹

2.一定是拉伸应力（tensile stress）和环境同时作用的结果，轮流作用不会产生应力腐蚀，且应力大小没有绝对的关系。应力大，环境的因素就比较小；应力小，环境的因素就比较大。

3.材料表面的氧化膜受到机械或化学外力的破坏形成小凹洼（pit），应力腐蚀初始裂纹（initial crack）就由小凹洼的根部开始成长，这段期间应力的影响很小，腐蚀是主要的原动力（driving force），裂纹方向和主应力（principal stress）方向一致，与一般疲劳裂纹和主应力方向垂直的情况大不相同。

4.裂纹走向会在沿着晶粒边界（intergranular）或穿透晶粒（transgranular）中二选一，全看材料、环境、应力大小这三者的组合而定。在不锈钢材里，裂纹通常会穿透晶粒，且会造成一特别的晶体面（crystallographic），但在某些介质中，特别是腐蚀性溶液或是高氧化物漂白剂中，裂纹会沿着晶粒边界。在高强度合金钢中，裂纹会沿着晶粒边界；铝合金基本上亦是如此。

5.裂纹成长的过程本身就有自我催化（self-catalyzing）的作用，正在成长中的裂纹尖端局部之成长速率至少为疲劳裂纹的百倍以上，所以一旦发现应力腐蚀裂纹后就得尽快处置。

6.形成裂纹需特定的合金和环境，虽然许多环境都能产生相近的腐蚀生长速率，但不同的合金对应力腐蚀的敏感度差异甚大。

应力腐蚀裂纹必需在腐蚀表面上有拉伸应力，此拉伸应力可以是外加，也可以是残余应力（residual stress），其中残余应力更是问题的所在，因为它是隐藏的，在设计时常会被忽略。残余应力的来源可能来自制造过程，如：冷加工时变形不均匀、热处理后退火冷却速率不同；或是来自装配时的紧配（interference fit），铆钉、螺栓变形等。

1970年前后进入美国空军服役的F-5型战斗机，因前机身上纵梁使用材料为对应力腐蚀甚为敏感的7075-T6铝合金，致在服役相当时间后发生了应力腐蚀裂纹，美国空军不得不在1990年代中期进行全机队结构返厂修改，更换改变热处理而提升抗腐蚀能力的7075-T73新制上纵梁。
航空史上最著名的应力腐蚀裂纹飞行安全事件，是发生于1988年4月28日的美国阿啰哈（Aloha）航空公司，一架波音737-200机身前段大片上蒙皮于飞行途中脱落，幸赖驾驶员的技术高超而平安落地。飞机失事前，已累积了35,496飞行小时，89,680次起降，是此型飞机全世界起降次数排名第二的飞机，（第一名是阿航的N73712）。
图6 美国阿罗哈航空公司一架波音737客机前机身蒙皮因应力腐蚀裂纹而飞脱

波音737飞机的经济服役寿命（economic service life）为20年，51,000飞行小时和75,000次的舱压周期。根据阿航的飞航记录，大约每1飞行小时会发生3次的舱压周期，而波音的经济寿命预测，是根据每1飞行小时1.5次的舱压周期，因此阿航的舱压累积周期数是波音预测的两倍，而在加舱压的机身内，舱压周期是造成疲劳裂纹的最主要因素。失事后的调查结果也发现机身上下蒙皮迭接处多颗铆钉孔边，早已各自存在着相当长度的应力腐蚀裂纹，这些裂纹在失事时的舱压作用下串连成一条长长的裂纹，毫无阻力地继续向前延伸，引起舱内失控的泄压，造成蒙皮撕裂而飞脱。
图7 阿罗哈航空公司失事客机的蒙皮应力腐蚀裂纹型态

由于应力腐蚀必需是应力、敏感性合金、以及特定环境下三者同时作用才会产生，故若要防止应力腐蚀，可从改变这些因素来着手。

降低应力：这有好几种方法，如：增加材料厚度或降低负载都是可行的方式。如果零件因重量关系无法增厚，可在表面上用珠击（shot peening）或滚压（surface rolling）的方式加上压缩残余应力（compressive residual stress）。

改变环境：抹去结构表面上沉积的水气、污物、清洁剂残痕等，都是很有效的预防措施。

更换材料：这是最方便的作法，若无法改变应力和环境，这也是唯一的对策。一般是改用不同热处理方式以增强抗腐蚀能力的同型号材料，但若改用其他材料，如︰铝合金改用铝锂（aluminum-lithium）合金，钢改用钛合金……等，就得一并考虑更改材料后全机重心改变、震动模态（vibration mode）变更、与邻近材料的异电位腐蚀……等相关问题。

表面处理：阳极化（anodize）或阴极化（cathodic）表面处理都会在材料表面形成一保护膜，降低外界的腐蚀作用，但此种处理会降低铝合金的疲劳强度，且阴极化处理也不能用在高强度钢材，或是对氢脆化（hydrogen embrittlement）敏感的材料，因为表面阴极化会增加氢侵入的速度。若表面有裂纹，局部处理的效果也不好。

铝合金零件表面滚压的作用_铝合金零件表面滚压的作用是(图2)

铝合金压铸件表面处理有哪些方法？如何选择

铝合金压铸件表面处理分为前处理和后处理，前处理是为了去除表面氧化皮、油污，增加后处理附着力及改善外观效果。铝合金压铸件表面前处理最常用的有抛丸、喷砂和磷化3种，后处理一般使用喷涂、氧化、电镀、电泳4种。其他的表面处理方法因成本的原因，只应用于有特殊要求的产品上。
从成本方面进行选择，前处理依次为抛丸→喷砂→磷化→抛光，喷涂→电泳→氧化→电镀。磷化后只能进行喷涂、电泳，不能再做氧化、电镀处理。
从装饰和防腐蚀方面进行选择，前处理依次为抛光→磷化→喷砂→抛丸，氧化→电镀→喷涂→电泳。
汽车发动机壳体一般采用抛丸→喷涂处理。
表面前处理方法
1、手工处理：
如刮刀、钢丝刷或砂轮等。用手工可以除去工件表面的锈迹和氧化皮，但手工处理劳
动强度大、生产效率低，质量差，清理不彻底。

2、化学处理：
主要是利用酸碱性或碱性溶液与工件表面的氧化物及油污发生化学反应，使其溶解在酸性或碱性的溶液中，以达到去除工件表面锈迹氧化皮及油污，再利用尼龙制成的毛刷辊或
304#不锈钢丝（耐酸碱溶液制成的钢丝刷辊清扫干净便可达到目的。化学处理适应于对薄板件清理，但缺点是：若时间控制不当，即使加缓蚀剂，也能使钢材产生过蚀现象，对于较复杂的结构件和有孔的零件，经酸性溶液酸洗后，浸入缝隙或孔穴中的余酸难以彻底清除，若处理不当，将成为工件以后腐蚀的隐患，且化学物易挥发，成本高，处理后的化学排放工作难度大，若处理不当，将对环境造成严重的污染。随着人们环保意识的提高，此种处理方法正被机械处理法取代。
3、机械处理法：
主要包括钢丝刷辊拉丝法，机械抛光法、喷丸法。
a、钢丝刷辊抛光法也就是刷辊在电机的带动下，刷辊以与轧件运动相反的方向在板带的上下表面高速旋转刷去氧化皮。刷掉的氧化皮采用封闭循环冷却水冲洗系统冲掉。
b、机械抛光是靠切削、材料表面塑性变形去掉被抛光后的凸部而得到平滑面的抛光方法，一般使用油石条、羊毛轮、砂纸等，以手工操作为主，特殊零件如回转体表面，可使用转台等辅助工具，表面质量要求高的可采用超精研抛的方法。超精研抛是采用特制的磨具，在含有磨料的研抛液中，紧压在工件被加工表面上，作高速旋转运动。利用该技术可以达到Ra0.008μm的表面粗糙度。
c、喷丸分为抛丸和喷砂：
用钢丸或砂粒进行表面处理，打击力大，清理效果明显。但抛丸对薄板工件的处理，容易使工件变形，且钢丸打击到工件表面（无论抛丸或喷丸）使金属基材产生变形，由于Fe304和FE203没有塑性，破碎后剥离，而油膜与其材一同变形，所以对带有油污的工件，抛丸、喷砂无法彻底清除油污。在现有的工件表面处理方法中，清理效果最佳的还数喷砂清理。喷砂适用于工件表面要求较高的清理。喷砂过程中产生大量的矽尘无法清除，严重影响操作工人的健康并污染环境。
根据使用的方法不同，可将表面后处理技术分为下述种类。
一、电化学方法
这种方法是利用电极反应，在工件表面形成镀层。其中主要的方法是：
1、电镀
在电解质溶液中，工件为阴极，在外电流作用下，使其表面形成镀层的过程，称为电
镀。镀层可为金属、合金、半导体或含各类固体微粒，如镀铜、镀镍等。

2、氧化
在电解质溶液中，工件为阳极，在外电流作用下，使其表面形成氧化膜层的过程，称
为阳极氧化，铝合金表面形成三氧化二铝膜。
3、电泳
工件作为一个电极放入导电的水溶性或水乳化的涂料中，与涂料中另一电极构成解电路。在电场作用下，涂料溶液中已离解成带电的树脂离子，阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动。这些带电荷的树脂离子，连同被吸附的颜料粒子一起电泳到工件表面，形成涂层，这一过程称为电泳。
二、化学方法
这种方法是无电流作用，利用化学物质相互作用，在工件表面形成镀覆层。其中主要的方法是：
1、化学转化膜处理
在电解质溶液中，金属工件在无外电流作用，由溶液中化学物质与工件相互作用从而
在其表面形成镀层的过程，称为化学转化膜处理。如金属表面的发蓝、磷化、钝化、铬盐处理等。

2、化学镀
在电解质溶液中，工件表面经催化处理，无外电流作用，在溶液中由于化学物质的还
原作用，将某些物质沉积于工件表面而形成镀层的过程，称为化学镀，如化学镀镍、化学镀铜等。
三、热加工方法
这种方法是在高温条件下令材料熔融或热扩散，在工件表面形成涂层。其主要方法是：
1、热浸镀
金属工件放入熔融金属中，令其表面形成涂层的过程，称为热浸镀，如热镀锌、热镀铝等。
2、热喷涂
将熔融金属雾化，喷涂于工件表面，形成涂层的过程，称为热喷涂，如热喷涂锌、热
喷涂陶瓷等。
3、热烫印
将金属箔加温、加压覆盖于工件表面上，形成涂覆层的过程，称为热烫印，如热烫印铜箔等。
4、化学热处理
工件与化学物质接触、加热，在高温态下令某种元素进入工件表面的过程，称为化学热处理，如渗氮、渗碳等。
5、堆焊
以焊接方式，令熔敷金属堆集于工件表面而形成焊层的过程，称为堆焊，如堆焊耐磨合金等。

四、真空法
这种方法是在高真空状态下令材料气化或离子化沉积于工件表面而形成镀层的过程。
其主要方法是。
1、物理气相沉积（PVD）在真空条件下，将金属气化成原子或分子，或者使其离子化成离子，直接沉积到工件表面，形成涂层的过程，称为物理气相沉积，其沉积粒子束来源于非化学因素，如蒸发镀溅射镀、离子镀等。
2、离子注入
高电压下将不同离子注入工件表面令其表面改性的过程，称为离子注入，如注硼等。
3、化学气相沉积（CVD）低压（有时也在常压）下，气态物质在工件表面因化学反应而生成固态沉积层的过程，称为化学气相镀，如气相沉积氧化硅、氮化硅等。
五、喷涂
喷涂通过喷枪或碟式雾化器，借助于压力或离心力，分散成均匀而微细的雾滴，施涂于被涂物表面的涂装方法。可分为空气喷涂、无空气喷涂、静电喷涂。
1、空气喷涂
空气喷涂是目前油漆涂装施工中采用得比较广泛的一种涂饰工艺。空气喷涂是利用压缩空气的气流，流过喷枪喷嘴孔形成负压，负压使漆料从吸管吸入，经喷嘴喷出，形成漆雾，漆雾喷射到被涂饰零部件表面上形成均匀的漆膜。
2、无空气喷涂
无空气喷涂是利用柱塞泵、隔膜泵等形式的增压泵将液体状的涂料增压，然后经高压软管输送至无气喷枪，最后在无气喷嘴处释放液压、瞬时雾化后喷向被涂物表面，形成涂膜层。由于涂料里不含有空气，所以被称为无空气喷涂，简称无气喷涂。
3、静电喷涂
静电喷涂是利用高压静电电场使带负电的涂料微粒沿着电场相反的方向定向运动，并将涂料微粒吸附在工件表面的一种喷涂方法。

铝合金零件表面滚压的作用_铝合金零件表面滚压的作用是(图3)