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基于Bauschinger效应的逆向精切削变形机理 |
| 来源：信息中心 时间：2009-2-1 10:27:57 |
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1 引言
对于切削加工来说，理想状态应是加工表面层同表面层之下的基体材料一致，即满足加工出的表面变化最小、甚至最好是没有变化。已加工表面变质层的生成客观上说是不可避免的，但有许多方法可以减小它的产生。本文基于工件材料Bauschinger效应，采用逆向精切方法，以减小已加工表面变质层。
2 逆向精切削法的切削变形模型
gO=0°、v=40m/min、粗切ap=0.2mm、精切ap=0.05mm
gO=0°、v=40m/min、粗切ap=0.2mm、精切ap=0.05mm
- 固溶强化和使最早一组位错引出并通过障碍的应力对强度的贡献，即初始屈服应力，记作s0；
- 可动位错与林位错的交互作用产生的林硬化的贡献，记作sd；
- 沉淀相粒子作用在基体上的平均应力或背应力的贡献，记作sMF。
如果用公式来表示，正向形变中的总流变应力是
| sf =s0 +sd +sMF |
(1) |
通常称从塑性变形开始到断裂之前的变形过程为流变过程，每一瞬间的应力称流变应力。切削过程中，流变应力就是使位错持续地通过晶体所需要的最小应力。当反向流变量与正向流变量相当时，形变必定能够克服s0和sd，不过此时，sMF不会阻碍反向形变，反而有助于发生反向形变。因此，反向总流变应力成为
| sr =s0 +sd -sMF |
(2) | 由以上两式可知，图2b 中Bauschinger 应力Dsb为
| Dsb =sf +sr = 2sMF |
(3) |
Zulfikar H.A.Kassam在Moan 和Embmp的内应力计算模型基础上提出了另一模型。在拉伸情况下
| sf≡sft=syt+Dsfor +Dsb |
(4) |
| sr≡sfc=syc+Dsfor -Dsb |
(5) |
式中sf———材料在正向加载时的较大应力
Dsfor———由于位错干涉或林硬化导致的流变应力增量
Dsb———内应力
sr———材料在反向加载时的流变应力
syt、syc———拉伸和压缩情况下的原始屈服应力
syt———卸载之前，材料在拉伸时的较大应力
sfc———预加应力后，材料在压缩时的补偿屈服应力
由以上两式可得
| sft-sfc=syt -syc + 2Dsb |
(6) |
所以内应力
| Dsb=½(sft-syc-syt+syc) |
(7) |
在压缩情况下，内应力的方向反向，即
| Dsb=-½(sft-syc-syt+syc) |
(8) |
4 结语
对比正向、逆向切削序列，结合Bauschinger效应，从位错运动的角度考虑，金属切削过程中塑性变形所产生的内应力会有助于逆向切削序列的位错运动，利于反向变形。而对正向切削序列的继续正向变形有阻碍作用，不利于继续正向变形。可逆向精切削序列，调整了切削区域中位错产生和运动的条件，改变了位错之间及位错与各种障碍之间相互作用的特征，促进金属塑性变形的进行，可以有效的减小已加工表面表面变质层的产生。
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