110 消费导刊·2018 年第 36 期商业管理研究 工业技术·Industrial Technology随着对飞机性能要求的逐步的提升，整体铝合金薄壁零件由于重量轻、强度高等结构特点，已大范围的应用于现代航空制造领域。飞机铝合金薄壁零件主要是采用将整块板料“雕刻”的方式加工，材料去除量一般在 80% 以上，加工余量大。薄壁零件在切削工艺流程中，特别是粗加工时，产生较大的切削力和切削热。高速铣削时铝合金的切屑形态受到每齿进给量和铣削深度的影响，其在一定速度区间内呈连续状态，切削速度提高到某一临界值后切屑变为断续状。通常铝合金材料需进行阳极氧化等表面处理，以提高其耐蚀性...

  110 消费导刊2018 年第 36 期商业管理研究 工业技术Industrial Technology随着对飞机性能要求的逐步的提升，整体铝合金薄壁零件由于重量轻、强度高等结构特点，已大范围的应用于现代航空制造领域。飞机铝合金薄壁零件主要是采用将整块板料“雕刻”的方式加工，材料去除量一般在 80% 以上，加工余量大。薄壁零件在切削工艺流程中，特别是粗加工时，产生较大的切削力和切削热。高速铣削时铝合金的切屑形态受到每齿进给量和铣削深度的影响，其在一定速度区间内呈连续状态，切削速度提高到某一临界值后切屑变为断续状。通常铝合金材料需进行阳极氧化等表面处理，以提高其耐蚀性。铬酸阳极氧化是铝及铝合金材料表面处理工艺之一。铝及铝合金铬酸阳极氧化是在铬酸溶液中进行通电处理，从而使表面上获得一层弹性较好的，不透明的灰白色至深灰色，色泽自然氧化膜层（三氧化二铝）。该膜层较软，孔隙率低，不易染色，膜层厚度一般为2um-5um。通常对于机加过程产生的过热、过烧，也能够最终靠铬酸阳极化工艺判定，此次梁间肋在阳极氧化中反映出来的发黑，只在个别图号中产生，是否在原材料和表面处理也有一定的问题，需系统考虑和分析。本文主要是通过制定从材料、表面处理、数控加工等方面出发，制定试验方案，通过试验找出问题产生的原因。1 试验过程1.1 原材料均匀性分析取 2 批次 7075 铝板，对预拉伸铝板表面、试块加工后表面、典型零件厚度表明上进行导电 / 硬度试验，以考证原材料的电导率、硬度的变化规律。1.1.1 均匀性：经对铝板表明上进行电导率测试，电导率实测值均匀分布，三种材料的最大偏差值不超过 1.3，因此能看出来材料性能均匀。1.1.2 电导率：通过对试块加工后1/4厚度、1/2厚度、典型零件厚度进行电导率测试，电导率均合格；以 2 批次的原材料电导率数据能够准确的看出，从原材料表面1/4 厚度1/2厚度典型零件厚度，其电导率数据没有波动。1.1.3 硬度：通过对试块加工后1/4厚度、1/2厚度、典型零件厚度进行硬度测试，硬度全都合格；以 2 批次的原材料电导率数据能够准确的看出，从铝板表面到芯部，其硬度值和电导率有波动，但是其硬度值波动值没有超过3HRBW，而且接近中值，符合规范要求。1.2 表面处理过程分析1.2.1 槽液分析对于表面处理来说，其槽液成分及过程控制对产品的质量很重要。特对铬酸阳极化脱氧槽、铬酸阳极化槽、稀铬酸封闭槽槽液分析，其成分都在控制范围内。1.2.2 不同表面状态铬酸阳极氧化为了复现验证试验结果，取整个零件板料，进行数控加工（和问题零件相同的加工参数和设备）。此次在机加表面随机选取了小块区域进行了打磨处理。而后进行铬酸阳极氧化，以做对比分析。铬酸阳极氧化后观察三个区域：铝板原材料表面，铬酸阳极氧化后，膜层颜色很均匀，没再次出现局部黑斑情况。经数控加工的铬酸阳极氧化后，出现和零件相同的深色斑点。如图 1 所示。机加打磨区铬酸阳极氧化后，表面状况良好。如图 2 所示。图 1 数控加工后铬酸阳极化图 2 机加打磨区铬酸阳极化综上分析，能够准确的看出：相同的铬酸阳极氧化表面处理，不同的零件表面状态，呈现不同的结果。而且是在机械加工的表面出现黑色斑点。也进一步证明，非阳极氧化导致黑斑。需从机加着手查找问题缘由。1.3 数控加工分析选取 3in 厚的铝板，开展原材料性能及切削加工工艺试验，验证切削加工工艺参数对零件表面上的质量的影响。随着数控加工线速度的降低，其硬度值符合标准要求。尤其在线vcm/min 左右时，其经过铬酸阳极氧化后外观非常均匀，没再次出现任何的斑点和异常。2 试验结果1）铝板表面到芯部，其硬度值和电导率波动微小，其测试值都在材料规范要求的中值范围，原材料均匀，符合规范要求。2）随着数控加工线速度的降低，其硬度值符合标准要求。尤其在线vcm/min 左右时，其经过铬酸阳极氧化后外观非常均匀，没再次出现任何的斑点和异常。3）本次试验中取消数控加工粗加工工序，其试验结果和零件状态相比，硬度值波动不大。是否在粗加工工序就已经产生切削热影响了基体，还需开展冷却配套性的研究。3 结论1）通过三批次不同厚度规格的试验，铝板表面到芯部，其硬度值和电导率波动微小，其测试值都在材料规范要求的中值范围，原材料均匀，符合规范要求。2）在采用问题零件相同的机加参数制备的零件，相同的铬酸阳极氧化表面处理，不同的零件表面状态，呈现不同的结果。其产生的原因非铬酸阳极氧化等表面处理所致。3）据铝合金电导率测试类标准及铬酸阳极氧化类标准，表面上的暗域或条纹可表面是局部强度变化（软点），属适当机加（过热）产生的缺陷。4）本次试验中取消数控加工粗加工工序，其试验结果和问题零件状态相比，硬度值波动不大。是否问题零件在粗加工工序就已经产生切削热影响了基体，还需开展冷却配套性的研究。4 参考文献[1] 苑宏山 . 航空铝合金数控加工参数优化研究 [J]. 2013 年 07 期 .[2] 蒲昌兰，刘卫武，罗志勇 . 飞机铝合金薄壁件腹板数控加工质量改进措施 [J]. 制造业自动化，2014 年 13 期 .[3] 吕建琴，陈代伟，赵甫良 . 铝及铝合金铬酸阳极氧化工艺研究 [J]. 涂料涂装与电镀，2016 年 12 月，31-33.[4] 郑瑞庭 . 铝及其合金铬酸阳极氧化[J]. 电镀与精饰，2003 年 1 月，第 25卷第 1 期，13-15.7075 铝合金铬酸阳极氧化表面异常分析盛永清1 王浩军 2 西安飞机工业（集团）有限责任公司 陕西 西安 710089摘要 ：7075 铝合金大范围的应用在飞机零件中，随机械加工技术的进步，主编采用了数控加工方式。7075 铝合金机械加工零件在随后进行铬酸阳极氧化时，零件的整个表面分布有暗斑等外观不均匀。通过从材料、表面处理、数控加工等方面做试验，分析找出问题产生的原因。关键词：铬酸阳极氧化，铝合金，黑斑，数控加工。消费导刊d 110 2019/4/2 21:28:21 万方数据