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金属材料切削
金属材料的切削是机械制造中不可缺少的环节，其核心在于利用刀具除去材料多余的部分，达到制造厂家所需要的形状、尺寸以及表面质量。不同金属材料切削性能差异也较大，例如：普通铝及铝合金、铜及铜合金，强度、硬度较低，导热性能好，因此在切削过程中易于加工；而在面对硬度较高的白口铸铁（HBS600）就难切削，灰口铸铁虽然硬度适中，但容易产生崩碎切削，因此，利用无损检测声发射设备监测刀具切削过程中的破损情况，便于后期机械制造中工艺的改良具有重要意义。
声发射技术基于材料在受力过程中产生的瞬态弹性波（声发射信号）进行检测。在金属切削过程中，刀具与工件之间的摩擦、塑性变形、裂纹扩展、刀具磨损等都会产生声发射信号。这些信号具有高频率、短时长、瞬态性强的特点，能够反映材料内部的微观状态变化。北京采声科技利用声发射设备对不锈钢刀具切削过程尖端破损声发射实时监测报警。
声发射AE监测金属材料刀具切削试验
采声检测案例：
不锈钢刀具切削过程尖端破损声发射实时监测报警
1.测试地点：上海嘉定
2.合作单位：某研究所
3.测试刀具：不锈钢刀具，厂家：厦门某家特种合金有限公司
图1 刀具类型与安装刀具的刀架
4.测试方式：切削过程监测
5.测试设备：采用高速高精度声发射设备搭配高频带通传感器
图2 声发射系统、传感器布置、切削刀具与试样
6.测试过程：
采用不锈钢刀具切割不同的棒材（碳钢、钨合金、304不锈钢），通过不同的进刀量和走刀速度的调整，使得刀具产生损伤、破裂、崩落等过程，在该过程中持续进行声发射监测，通过监测得到损伤的声发射数据，通过数据分析得到损伤的识别特征。
（1）传感器安装
将传感器固定在刀架上，传感器与刀架上涂抹耦合剂，采用电工胶带将传感器绑扎，将刀架固定在切削台上。
图3声发射传感器安装到刀架上，整体固定在夹持台
（2）灵敏度校准
采用自动铅笔在传感器安装的部位折断，折断的信号达到95dB以上，确定耦合良好，同时在静态过程中，没有大量的电磁干扰噪音出现。
图4灵敏度测试信号图
（3）噪音测试
通过调整门槛，测试现场静态环境下的信号的幅度，根据幅度值测试，初步设定门槛;开始进行切削动作，观察信号的幅度水平，修改门槛，滤除掉大量摩擦噪音信号.
图5 动态切削过程的信号图
（4）切削测试：实际切削过程中，实时采集信号。
两次警告信息，最后一次报警
图6不锈钢刀具-304不锈钢试样2进刀1mm，走刀,0.5,0.8,1.1,1.4
一次警告信息，最后报警
图7不锈钢铝刀具-304不锈钢试样3进刀1mm，走刀,0.5,0.8,1.1,1.4(设置报警）
2次警告信息、2次报警信息
图8 不锈钢铝刀具-高温合金试样1进刀0.5mm，走刀0.15,0.25,0.35,0.45
一次警告、一次报警；二次警告、二次报警
图9不锈钢铝刀具-高温合金试样2进刀0.5mm，走刀（1.5倍）0.15,0.25,0.35,0.46
一次警告
图10 不锈钢铝刀具-钨合金带缺陷试样3进刀2mm，走刀1.5（刀片磨损）
试验结论:
1、声发射具有快速安装，长期监测的作用，实时显示切削过程的信息
2、声发射的多个特征参数（能量、RMS、绝对能量、频率质心）可以表征刀具破损的时刻
3、刀具出现磨损导致切削面的变化，反映在声发射特征参数（能量、RMS、绝对能量、频率质心、峰值频率）的变化
4、刀具在切削不同金属材料的过程中，随着刀具的磨损，产生的声发射信号具有趋势变化过程特征。
5、基于以上因素，声发射具有有效监测刀具的损伤变化的过程信息，同时可以实时监测、预警、报警功能。
6、针对不同材料的试棒，刀具的磨损、刀具尖端的破损具有不同的警告与报警过程。
声发射监测技术在金属切削中具有重要的应用价值能够有效监测刀具磨损、破损、切削状态等关键参数。通过结合先进的信号处理方法和多参数融合分析，可以实现对金属切削过程的高精度、高可靠性监测。未来，随着技术的不断进步，声发射监测将在金属切削领域发挥更大的作用。
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