第11期 2017年11月
组合机床与自动化加工技术
ModularMachineTool&AutomaticManufacturingTechnique
文章编号：10012265(2017)11010705
D0I:10.13462/j.cnki.mmtamt.2017.11.028
7075铝合金切削过程晶粒尺寸和
硬度变化的研究
尹浩,郑雷2
No.11 Nov.2017
（1.青岛理工大学汽车与交通学院，山东青岛266520；2.盐城工学院机械工程学院，江苏盐城 224051
摘要：已加工零件的表面特征会严重影响到零件的后期使用性能，为了提高零件的加工质量和后期的使用性能，有必要对零件已加工表面材料的晶粒尺寸和硬度的变化进行研究。在零件的切削加工过程中，零件表面材料的晶粒尺寸会不断变化，固此已加工零件的表面材料的性质与原先毛胚材料的性质会发生较大的变化，当在对切削过程进行仿真时，相应的变化需要得到考虑。文章在对7075 铝合金的切削仿真过程中考虑了其微结构的变化，通过子程序对微结构的变化特征进行了定义，对其微结构变化的动态过程进行了仿真。在切削参数变化时，通过Zener-Hollomon和Hall-Petch方程对晶粒尺寸和硬度进行相应的描述。通过对相应的晶粒尺寸和硬度的仿真结果和实验结果的对比，验证了该模型的有效性。
关键词：7075铝合金；微结构；有限元；硬度；本构模型
中图分类号：TH128；TG113
文献标识码：A
Research ontheChangesof theGrainSizeand Hardness on
Machined Surface Layer of 7075 Aluminium Alloy
YIN Hao',ZHENG Lei2
(1. School of Automotive and Transportation, Qingdao University of Technology, Qingdao Shandong 266520, China;2. School of Mechanical Engineering, Yancheng Institute of Technology, Yancheng Jiangsu 224051, China)
Abstract: The properties of the machined surface will significantly affect the performance of the machined workpiece. In order to improve the properties and the use life of the machined workpiece, it is necessary to do the researches on the changes of the microstructures and hardness on the machined workpiece. The grain size in the surface material layer will be changing during the machining process, so the properties of the ma-chined surface material will be different from the bulk material. , and the macrostructure change should be considered during the simulations of the machining process. This paper presents some work in the simula-tions of the process of machining 7075 aluminum alloy, during which the microstructure change was consid-ered. Zener-Hollomon and Hall-Petch equations were used to describe the grain size and hardness during thc cutting process. According to the comparison of the simulation results and experimental results, the simula tion model was validated as reliable.
Key words: 7075 aluminium alloy; microstructure; finite element; hardness; constitutive model
0引言
随着21世纪制造业的不断发展，在机械加工领域中，已加工零件的加工质量将成为市场上众多产品的竞争因素，已加工零件的表面质量就是其中的一个重
收稿日期：2017-06-27；修回日期：2017-07-3
要的因素[1-2]。目前，主要考虑的零件的表面质量主要包括粗糙度，微结构以及表面残余应力等[3-5]，这些性质的变化会严重影响到工程零件后期的诸多使用性能，如抗裂纹性，抗腐蚀性以及抗疲劳寿命等。在很多工程领域，特别是航空领域，其对最终已加工零件的加
*基金项目：国家自然科学基金资助项目（51575470）；江苏省“六大人才高峰"高层次人才资助项目（JXQC-029）；江苏高校“青蓝工程"资助项目
（苏教师【2016】15号）；徐州工程学院江苏省大型工程装备检测与控制重点建设实验室开放课题资助项目（JSKLEDC201407）
作者简介：尹浩（1977一），男，山东青岛人，青岛理工大学讲师，工学博士，研究方向为机械动力学、先进制造工艺及装备，（E－mail)yhyinh@163.
xm；通讯作者：郑雷（1976一），男，山东营南人，盐城工学院副教授，工学博士，研究方向为结构优化设计、先进加工工艺及装备，（E一万方数据11@163.com。