[發明專利]一種識別超聲振動切削揚礦管螺紋中超聲軟化系數的方法

有效

• 申請號: 202111238512.8
• 申請日: 2021-10-25
• 公開（公告）號: CN114137070B
• 公開（公告）日: 2023-10-10
• 發明（設計）人: 劉安民;劉偉;陳雪林
• 申請（專利權）人: 湖南工學院
• 主分類號: G01N29/04
• 分類號: G01N29/04;G01N29/44
• 代理公司: 深圳市興科達知識產權代理有限公司 44260
• 代理人: 徐民奎

本發明公開了一種識別超聲振動切削揚礦管螺紋中超聲軟化系數的方法，本發明能夠區分超聲造成的熱軟化，聲軟化及超聲振動改變應變造成的材料軟化或硬化，提供了一種快速準確識別聲軟化系數的方法，為分析切削過程中的物理現象奠定了基礎。

技術領域

本發明屬于機械領域，尤其涉及一種識別超聲振動切削揚礦管螺紋中超聲軟化系數的方法。

背景技術

超聲振動能夠顯著降低切削力與切削溫度，提高工件質量與刀具的壽命，其廣泛用于各類高強度高硬度材料的加工。高強度高硬度材料廣泛作為揚礦管材料，以滿足揚礦管的周期交變大載荷工況的要求。但是超聲振動對材料的聲軟化系數的識別方法比較復雜，且難以準確識別。傳統的聲軟化系數識別方法是通過在拉伸壓縮試驗機上增加超聲振動設備，通過試驗測試獲得材料在不同超聲振動下的強度，從而獲得應力，其設備復雜，需要多個拉伸試驗，一個試驗只能測的一組數據，成本較高。

發明內容

為解決上述問題，本發明公開了一種識別超聲振動切削揚礦管螺紋中超聲軟化系數的方法。本發明能夠區分超聲造成的熱軟化，聲軟化及超聲振動改變應變造成的材料軟化或硬化，提供了一種快速準確識別聲軟化系數的方法，為分析切削過程中的物理現象奠定了基礎。

為實現上述目的，本發明的技術方案為：

一種識別超聲振動切削揚礦管螺紋中超聲軟化系數的方法，包括如下步驟：

步驟一、建立超聲振動下的應力模型；

步驟二、開展超聲振動直角切削試驗，根據應力模型得到超聲振動輔助切削中的超聲軟化系數D。

進一步的改進，所述步驟一包括如下步驟：

所述超聲振動下的應力模型表示為：

σ＝ρcU (28)

其中ρ為材料的密度,U材料內某一點的速度，c為聲音在介質中的傳播速度，σ表示超聲振動下材料的應力；

超聲密度I表示為：

超聲振動的角頻率表示為：

ω＝2πf (30)

材料內某一點的速度表示為

U＝ωξ＝2πfξ (31)

其中ξ為變形位移，等同與超聲振動的幅值，f為超聲振動的頻率；

在超聲振動下，材料內部的應力σ表示為：

σ＝σ_n(1-DI)^e (32)

其中σ_n為無超聲振動下的材料的應力，D表示超聲軟化系數，e為另外一個超聲軟化系數，e＝1；

然后，超聲振動下的應力表示為：

σ＝σ_n(1-4π²f²ξ²Dρc)^e (33)

其中超聲軟化系數D和e為衡量超聲振動對應力影響的系數；

式(33)表示為：

σ＝σ_n(1-4π²f²ξ²Dρc) (34)

材料的切應力為：