[发明专利]一种晶粒细化层深度预测方法及系统

说明书

本发明公开了一种晶粒细化层深度预测方法，用于分析与测量技术，步骤：获取数据集；数据集为不同切削参数下的切削力、晶粒细化层深度h_SDL、工件直径数据集合；根据数据集定义形成单位面积加工表面消耗的能量AEPC；根据h_SDL和AEPC的函数关系构建晶粒细化层深度预测模型；将数据集代入晶粒细化层深度预测模型进行模型参数拟合；将待测数据输入拟合完参数的晶粒细化层深度预测模型，得到目标h_SDL。本发明通过切削力数据预测h_SDL，避免破坏性制样等繁琐过程，减小经济损失；建立了切削参数与h_SDL的关系，为通过改变切削参数调控h_SDL提供理论指导。

技术领域

本发明涉及分析与测量技术领域，特别涉及一种晶粒细化层深度预测方法及系统。

背景技术

加工表面变质层是在加工过程中刀具与工件材料之间剧烈的挤压与摩擦作用下产生的，典型的形式为切削白层、晶粒细化和材料塑性流动导致的晶粒变形等。由于微观组织的变化，其力学性能，残余应力、显微硬度和强度等也随之改变，从而影响零部件的服役性能，如耐磨损性能、耐腐蚀性能和疲劳寿命等。因此，准确预测变质层的深度对于确保零部件服役安全具有重要意义。由于加工表面变质层的深度通常在微米级别，因此通常采用扫描电子显微镜SEM、电子背散射衍射EBSD等微观观察方法进行检测。在现有的技术中检测前需要进行横截面切割，抛光制样等步骤，较为繁琐且具有破坏性。同时由于变质层具有晶粒细化、材料塑性流动等多重特征，通过观察进行测量的方法具有一定的主观性，很难得到准确的数据。

为此，亟需提供一种能从客观角度准确预测，因加工导致的表面变质层深度的方案。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种晶粒细化层深度预测方法及系统，解决现有技术中因检测前需要进行横截面切割，抛光制样等步骤，较为繁琐且具有破坏性；因变质层具有晶粒细化、材料塑性流动等多重特征，通过观察进行测量的方法具有一定的主观性，很难得到准确数据的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种晶粒细化层深度预测方法，包括以下步骤：

获取数据集；

所述数据集为不同切削参数下的切削力F、晶粒细化层深度h_SDL、工件直径d数据集合；

根据所述数据集定义形成单位面积加工表面消耗的能量AEPC；

根据所述晶粒细化层深度h_SDL和所述单位面积加工表面消耗的能量AEPC的函数关系构建晶粒细化层深度预测模型；

将所述数据集代入晶粒细化层深度预测模型进行模型参数拟合；

将待测数据输入拟合完参数的晶粒细化层深度预测模型，得到目标晶粒细化层深度。

优选的，所述不同切削参数下的切削力F的获取方法为：

通过在切削力采集试验平台进行不同参数下的切削试验获取所述不同切削参数下的切削力F。

优选的，不同切削参数下的所述晶粒细化层深度h_SDL的获取方法为：

通过EBSD测量不同切削参数下的变质层深度，并通过EBSD反极图IPF进一步获得晶粒细化层深度h_SDL。

优选的，所述AEPC的表达式为：

其中，F_y为沿Y轴方向的切削力，F_z为沿z轴方向的切削力，f为进给量。

优选的，所述晶粒细化层深度预测模型的表达式为：