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申请/专利权人：哈尔滨理工大学

摘要：本发明公开了一种基于应力混合定则的双相不锈钢加工工艺，包括如下步骤：S1：建立双相材料两相应力求解模型，将双相材料的两相应力区分求解出来；S2：建立考虑刀具前角以及切削用量的两相显微硬度解算模型，揭示刀具前角和切削用量对两相显微硬度的影响规律；S3：揭示刀具前角和切削用量对切屑中两相显微硬度分布特性的影响规律，在两相显微硬度分布一致的条件下，获得刀具前角与切削用量的匹配关系，优化双相不锈钢的加工工艺。本发明通过材料力学相关知识，揭示双相材料两相应力分布对两相显微硬度的影响规律。结合显微硬度与塑性应变关系建立考虑刀具前角和切削用量的两相显微硬度解算模型，解决了两相显微硬度分布不确定的问题。

主权项：1.一种基于应力混合定则的双相不锈钢加工工艺，其特征在于：包括如下步骤：S1：基于应力混合定则，建立双相材料两相应力求解模型，将双相材料的两相应力区分求解出来；剪切区内多物理场分布提取方法：通过分析剪切区力矩平衡关系，结合S32760双相本构模型预测切削力，通过切削用量求解切削力；剪切面分析；刀具-切屑界面分析；多物理场提取；剪切区多物理场分布的提取；双相材料两相应力求解方法：切削S32760过程中，剪切区两相发生剧烈的塑性变形，而两相的材料力学性能的差异与演化形式不同，导致二者加工硬化程度有区别，因此通过分析切削用量与两相显微硬度之间的影响规律，揭示两相在切削过程中动态力学行为的差异；S32760在切削加工过程中，受到刀具挤压以及摩擦等外力作用，由力热耦合作用下，工件材料在剪切区的流变应力一般存在应变硬化效应、应变率强化效应以及热软化效应，流变应力与材料显微硬度成正比，基于材料力学，维氏显微硬度值与流变应力成正比，因此有：HV＝Cσ式中：C为常数；基于上式可知，预测两相显微硬度需知两相流变应力，切屑的流变应力可近似认为是剪切应力；应力混合定则的先提条件是假设材料变形过程中两相的应变相同，由于两相的力学性能的差异巨大，导致两相在塑性变形过程中互相存在竞争耦合作用，因此，采用多相材料的通用处理办法，即在保留两相应力混合定则的基础上，将两相应变也以混合定律的形式表达为：σε＝F·σ1ε1+1-F·σ2ε2ε＝F·ε1+1-F·ε2式中：ε1、ε2分别为奥氏体相的应变值和铁素体相的应变值；S2：建立考虑刀具前角以及切削用量的两相显微硬度解算模型，揭示刀具前角和切削用量对两相显微硬度的影响规律；S3：基于已建立的两相显微硬度解算模型，揭示刀具前角和切削用量对切屑中两相显微硬度分布特性的影响规律，在两相显微硬度分布一致的条件下，获得刀具前角与切削用量的匹配关系，优化双相不锈钢的加工工艺；双相材料两相显微硬度解算模型构建方法：刀具前角以及切削用量对切屑两相显微硬度的影响规律：随着切削速度的不断增加两相显微硬度不断提高；切削速度一样的条件下两相显微硬度随着进给量的增加而降低；剪切区应变随前角的增大而逐渐降低，原因在于前角越大，切削刃就越锋利，对切削层的挤压逐渐减小，因此，工件的塑性变形随刀具前角的增大而降低；剪切区平均剪切应变率随刀具前角的增大，逐渐减小，刀具前角直接影响剪切应变率的大小；随着刀具前角的增大，剪切区平均温度降低；随着前角的增大，奥氏体相与铁素体相的显微硬度在不断增大；考虑刀具前角与切削用量的两相显微硬度解算模型：从刀具前角以及切削用量方面出发，以其作为自变量，两相显微硬度作为因变量，建立考虑刀具前角与切削用量的两相显微硬度解算模型，所述的考虑切削要素的S32760奥氏体相与铁素体相显微硬度的指数经验模型，表示为： 式中：HV*1为奥氏体相显微硬度预测值，HV*2为铁素体相显微硬度预测值；Z1，Z2为与切削条件等有关的系数；p、q、m为相关系数。

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