163 / 2022-09-19 16:16:12

铝合金表面滚压强化及质量在线预测

铝合金；滚压强化；切向力；混沌特性；在线预测

在高速、重载、高湿等苛刻服役环境下，高端装备关键部件极易发生磨损或腐蚀失效。为了提升关键部件的服役性能和寿命，超声滚压技术广泛应用于铝合金表面强化。本研究以Al7075铝合金试样为研究对象，借助多维超声辅助滚压技术，诱导铝合金表面发生强塑性变形，促使小角晶界被分割为大较晶界，实现大晶粒被细化为超细晶甚至纳米晶。试验结果表明，滚压强化后的铝合金表面的粗糙度从2.490 μm降到0.0705 μm，纳米硬度从2.36 GPa提升到2.80 GPa。铝合金表面内部形成了梯度纳米层，晶粒尺寸随深度增加不断增大。此外，为了实现在线调控表面质量，在滚压过程中实时采集切向力信号，并试图建立该信号与表面评价指标之间的关联。研究发现，切向力信号具有混沌特性，切向力的混沌特征与表面粗糙度之间存在一定关联性。基于耦合协调度模型，结合表面粗糙度和硬度的变化，建立了铝合金表面质量评价模型，并采用支持向量机对表面质量进行预测，其预测准确度可以达到88.9%。该研究成果为关键部件运行状态的在线监测以及智能调控奠定理论基础。