[發(fā)明專利]一種晶粒細化層深度預(yù)測方法及系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210129819.2
• 申請日: 2022-02-11
• 公開（公告）號: CN114492064A
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王西彬;白翌帆;劉志兵;劉書堯;王永;陳洪濤;宋慈;潘小雨;王湃;錢泳豪
• 申請（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G01N23/203
• 代理公司: 北京睿智保誠專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11732
• 代理人: 杜娟

本發(fā)明公開了一種晶粒細化層深度預(yù)測方法，用于分析與測量技術(shù)，步驟：獲取數(shù)據(jù)集；數(shù)據(jù)集為不同切削參數(shù)下的切削力、晶粒細化層深度h_SDL、工件直徑數(shù)據(jù)集合；根據(jù)數(shù)據(jù)集定義形成單位面積加工表面消耗的能量AEPC；根據(jù)h_SDL和AEPC的函數(shù)關(guān)系構(gòu)建晶粒細化層深度預(yù)測模型；將數(shù)據(jù)集代入晶粒細化層深度預(yù)測模型進行模型參數(shù)擬合；將待測數(shù)據(jù)輸入擬合完參數(shù)的晶粒細化層深度預(yù)測模型，得到目標(biāo)h_SDL。本發(fā)明通過切削力數(shù)據(jù)預(yù)測h_SDL，避免破壞性制樣等繁瑣過程，減小經(jīng)濟損失；建立了切削參數(shù)與h_SDL的關(guān)系，為通過改變切削參數(shù)調(diào)控h_SDL提供理論指導(dǎo)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及分析與測量技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種晶粒細化層深度預(yù)測方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

加工表面變質(zhì)層是在加工過程中刀具與工件材料之間劇烈的擠壓與摩擦作用下產(chǎn)生的，典型的形式為切削白層、晶粒細化和材料塑性流動導(dǎo)致的晶粒變形等。由于微觀組織的變化，其力學(xué)性能，殘余應(yīng)力、顯微硬度和強度等也隨之改變，從而影響零部件的服役性能，如耐磨損性能、耐腐蝕性能和疲勞壽命等。因此，準確預(yù)測變質(zhì)層的深度對于確保零部件服役安全具有重要意義。由于加工表面變質(zhì)層的深度通常在微米級別，因此通常采用掃描電子顯微鏡SEM、電子背散射衍射EBSD等微觀觀察方法進行檢測。在現(xiàn)有的技術(shù)中檢測前需要進行橫截面切割，拋光制樣等步驟，較為繁瑣且具有破壞性。同時由于變質(zhì)層具有晶粒細化、材料塑性流動等多重特征，通過觀察進行測量的方法具有一定的主觀性，很難得到準確的數(shù)據(jù)。

為此，亟需提供一種能從客觀角度準確預(yù)測，因加工導(dǎo)致的表面變質(zhì)層深度的方案。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，提供一種晶粒細化層深度預(yù)測方法及系統(tǒng)，解決現(xiàn)有技術(shù)中因檢測前需要進行橫截面切割，拋光制樣等步驟，較為繁瑣且具有破壞性；因變質(zhì)層具有晶粒細化、材料塑性流動等多重特征，通過觀察進行測量的方法具有一定的主觀性，很難得到準確數(shù)據(jù)的問題。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案：

一種晶粒細化層深度預(yù)測方法，包括以下步驟：

獲取數(shù)據(jù)集；

所述數(shù)據(jù)集為不同切削參數(shù)下的切削力F、晶粒細化層深度h_SDL、工件直徑d數(shù)據(jù)集合；

根據(jù)所述數(shù)據(jù)集定義形成單位面積加工表面消耗的能量AEPC；

根據(jù)所述晶粒細化層深度h_SDL和所述單位面積加工表面消耗的能量AEPC的函數(shù)關(guān)系構(gòu)建晶粒細化層深度預(yù)測模型；

將所述數(shù)據(jù)集代入晶粒細化層深度預(yù)測模型進行模型參數(shù)擬合；

將待測數(shù)據(jù)輸入擬合完參數(shù)的晶粒細化層深度預(yù)測模型，得到目標(biāo)晶粒細化層深度。

優(yōu)選的，所述不同切削參數(shù)下的切削力F的獲取方法為：

通過在切削力采集試驗平臺進行不同參數(shù)下的切削試驗獲取所述不同切削參數(shù)下的切削力F。

優(yōu)選的，不同切削參數(shù)下的所述晶粒細化層深度h_SDL的獲取方法為：

通過EBSD測量不同切削參數(shù)下的變質(zhì)層深度，并通過EBSD反極圖IPF進一步獲得晶粒細化層深度h_SDL。

優(yōu)選的，所述AEPC的表達式為：

其中，F(xiàn)_y為沿Y軸方向的切削力，F(xiàn)_z為沿z軸方向的切削力，f為進給量。

優(yōu)選的，所述晶粒細化層深度預(yù)測模型的表達式為：