【機械類畢業(yè)論文中英文對照文獻翻譯】NiCrNiSi 薄膜熱電偶測溫刀具傳感器動態(tài)標定【PDF英文6頁word中文翻譯3718字9頁】【有出處】
【機械類畢業(yè)論文中英文對照文獻翻譯】NiCrNiSi 薄膜熱電偶測溫刀具傳感器動態(tài)標定【PDF英文6頁word中文翻譯3718字9頁】【有出處】,機械類畢業(yè)論文中英文對照文獻翻譯,PDF英文6頁,word中文翻譯3718字9頁,有出處,【機械類畢業(yè)論文中英文對照文獻翻譯】NiCrNiSi,薄膜熱電偶測溫刀具傳感器動態(tài)標定【PDF英文6頁,word中文翻譯3718字9頁】【有出處】,機械類
第 9 頁NiCr/NiSi 薄膜熱電偶測溫刀具傳感器動態(tài)標定摘要:目前高速切削加工中的溫度測量方法主要采用自然熱電偶、人工熱電偶和紅外輻射測溫等方法,這些測量方法受到響應速度、切削條件的限制,很難對切削區(qū)的瞬態(tài)變化溫度進行準確測量。為解決上述問題,針對高速加工中切削區(qū)溫度的特點,采用雙放電控微波等離子體增強非平衡磁控濺射方法,制NiCr/NiSi薄膜熱電偶以測定瞬態(tài)切削溫度。構建以Ultra-CFR 短脈沖激光器作為激勵熱源的動態(tài)標定系統(tǒng),測試在4種采樣頻率下,不同熱接點寬度時薄膜熱電偶的時間常數(shù),并建立一維非穩(wěn)態(tài)熱傳導模型,對薄膜熱電偶動態(tài)性能進行理論分析。分析結果表明,所研制的NiCr/NiSi薄膜熱電偶能夠比較準確地測量瞬態(tài)變化的切削溫度,減小鍍膜層的厚度可明顯提高薄膜熱電偶的響應速度,熱接點面積對動態(tài)響應時間的影響很小。采用所建動態(tài)標定系統(tǒng)進行動態(tài)標定試驗,試驗結果表明,采樣頻率大于50 kHz可獲得穩(wěn)定的響應時間,實測動態(tài)響應時間最小為0.042 ms。所作研究發(fā)展和完善了切削加工中切削熱和切削溫度的測量方法與裝置,為高速加工科研和生產中監(jiān)控切削熱源和切削溫度提供了切實可行的方法和手段。關鍵詞:薄膜熱電偶,切削溫度傳感器,動態(tài)標定,一維非穩(wěn)態(tài)熱傳導響應時間1簡介 在高速切削,95的切削熱將發(fā)送到芯片,這將會使接口融化與前刀面接觸,并會形成一層極薄的液膜。工件上的芯片將會瞬間切斷,這不是傳統(tǒng)的塑性變形,所以它非常重要并且很準確測量的測量出切削區(qū)的溫度。薄膜熱電偶(TFTCs)是瞬態(tài)測量溫度的先進的傳感器和常規(guī)的熱電偶的測量原理相同。由于熱容量小,響應速度快,TFTCs可以的準確測量出瞬態(tài)溫度。動態(tài)校準的TFTCs是用來測量溫度信號與溫度傳感器的響應過程。有三種動態(tài)校準方法來校準普通熱電偶: 階躍響應,脈沖響應和斜坡響應。這些方法都考慮作為一階慣性動態(tài)校準的熱電偶循環(huán)。動態(tài)響應時間校準動態(tài)校準曲線將出現(xiàn)較大的誤差而它是由普通的校準方法校準。目前,更先進的方法基本上都是基于為動態(tài)時間TFTCs的激光動態(tài)校正。蔡等人,采用K型薄膜熱電偶分散各地的激光路徑來觀察這些轉換激光焊接能量,以監(jiān)測分布在激光焊接過程中的能量。楊采用連續(xù)的二氧化碳激光器和摻釹玻璃脈沖激光的靜態(tài)和動態(tài)的激勵熱源來校準測量瞬態(tài)高溫傳感器,借鑒他們的前輩,使用激光加熱TFTCs動態(tài)校準技術。該系統(tǒng)的設計通過靜態(tài)和動態(tài)整合。由于系統(tǒng)化熱輻射系數(shù)和位置運動的差異所產生的錯誤而被淘汰。除了采用激光動態(tài)來校正TFTCs的熱源,其他熱設備產生瞬態(tài)溫度上升也可用于系統(tǒng)中的激勵動態(tài)熱。錢等人進行一定量的研究工作,使用作為熱源加熱電路的動態(tài)校準實驗。在這項研究中,首先測量其成分和介紹了制造TFTCs電子探針。然后,動態(tài)性能TFTCs的研究需要結合計算與測量。TFTCs的時間組合了不同的熱結片,在不同的采樣頻率下測量。最后,最短的響應時間就得到了。2 鎳鉻/鎳硅薄膜的制備鎳鉻/鎳硅是一種廣泛使用的廉價金屬熱電偶材料。長期使用,最高溫度可達到900,短期使用最高溫度可達到1200??寡趸芰湍透g本熱電偶材料熱電的屬性,線性好,靈敏度高等。在此,被選為鎳鉻/鎳硅薄膜電極材料能滿足切割要求的溫度。有幾種方法可用于制備鎳鉻/鎳硅薄膜材料,例如,真空蒸發(fā),濺射沉積,離子鍍法。鎳鉻/鎳硅薄膜材料由更先進的手段,從而微波電子回旋共振(MW-ECR)離子源增強射頻(RF)非平衡磁控濺射技術。不考慮合金成分的增加所造成的擴散溫度和目標上的再蒸發(fā)濺射薄膜基板,可以得到,其組件是相同的目標。鎳鉻/鎳硅薄膜的組成電子探針測量顯示表1。表1. 薄膜組成的比較和目標 元件鎳鉻硅化鎳鎳鉻鎳硅目標88.93%9.50%95.15%2.50%薄膜88.95%9.38%95.29%2.47%圖1和圖2分別顯示掃描電子顯微鏡(SEM)照片和原子力顯微鏡(AFM)圖像鎳鉻/鎳硅薄膜。由圖1知,它可以是可見,鎳鉻/鎳硅薄膜的致密是均勻的和連續(xù)性是好的。由圖2知可以看出,比鎳鉻薄膜的NiSi薄膜表面更光滑。鎳鉻薄膜的平均粗糙度是4.84納米,NiSi薄膜平均粗糙度為0.33納米。從上述結果可以看出,該合金復合材料的元素鎳鉻/鎳硅薄膜更接近于目標。它們緊湊均勻,光滑,連續(xù)性好,符合制造要求。 圖1. 鎳鉻/鎳硅薄膜表面的SEM照片圖2. 鎳鉻/鎳硅薄膜表面的照片3 動態(tài)的理論分析性能TFTCs的表面上沉積的高速鋼基材涂上了二氧化硅絕緣膜。由于基質的厚度很厚,故是非常大的薄膜,它在一維非穩(wěn)態(tài)導熱過程可以被視為半無限。二氧化硅導熱系數(shù)低。因為多層薄膜的厚度比鎳鉻/鎳硅小得多,所以二氧化硅的影響可以忽略不計。我們認為,物理材料性能不隨溫度變化,因為溫度傳感器的上限溫度比薄膜和基板的熔化溫度低得多。熱傳輸是沿x方向(由假設沿垂直方向即面向矩陣),如圖3所示。圖3 熱傳導模型假設薄膜表面生成溫度步驟,F(xiàn)(T)=小號等于一個常數(shù),鎳鉻/鎳硅薄膜的分布函數(shù)是1(X,T),我們可以獲取 (1) 其中1(,t)的溫度分布函數(shù),S-步驟的溫度信號,erfc()-互補誤差函數(shù),-鎳鉻薄膜的厚度,T-熱傳輸時間,1-鎳鉻薄膜熱擴散系數(shù),K -相關系數(shù)。當t =,1(,)=0.632s我們代入式(1)可以獲取以下信息: (2)其中erfc() - 高斯誤差函數(shù),時間常數(shù)。當x較小,互補誤差函數(shù)是接近線性的,erfc(3)3 erfc(x),式(2)可以簡化為 (3) (4)其中 2 熱擴散系數(shù)矩陣,1, 2 薄膜和基體的導熱系數(shù),此外, (5) 當把1, 2, 1, 4代入方程(4),K=0.912,K, 1, 代入方程(3),我們可以得到膜傳感器的時間常數(shù)T等于是32.011ns,如圖表2。表2. 不同厚度的薄膜材料的響應時間參數(shù)樣例1樣例2厚度/m2.893.78導熱系數(shù)1/(cal * cm * s * K)0.048420.04842反映時間/ns32.011152.606它從上述結果可以得出結論,影響薄膜的時間常數(shù)的主要因素是熱擴散系數(shù),熱導率和薄膜厚度薄膜材料。此外,時間常數(shù)熱結的厚度成正比。“薄膜熱電偶的響應速度可以明顯改善并降低了薄膜的厚度。4. 動態(tài)響應時間的測量及結果分析為了研究磨損的TFTCs對時間常數(shù)的影響,一系列的熱結去被準備。有些區(qū)域是1.0毫米2.5毫米,0.8毫米2.5毫米,0.5毫米2.5毫米,0.3毫米2.5毫米。一系列TFTCs如圖4。圖4 一系列的TFTCs4.1 TFTCs動態(tài)響應試驗方案在本文中,超CFR超短脈沖激光已經用來作為激勵熱源。激光參數(shù)如下:重復頻率1-20千赫,脈沖持續(xù)時間為固定為8 ns,激光的能量為0.1-0.5兆焦耳,重復頻率設置為10千赫。為了更可能使溫度曲線更明顯,那么要選擇能量越高越好。據(jù)實驗,0.3兆焦耳被選為參數(shù)激光獎勵熱源。其測試原理是如圖5。圖5 計劃的動態(tài)溫度校準測量的TFTCs輸出的激光被薄膜熱電偶傳感器,用精密放大器電路使信號擴增到1000倍,熱傳感器出口聚集的電勢信號被DT9800采集。為了確保動態(tài)特性的準確性測試,傳感器和測試系統(tǒng)應接地,以減少對信號調理電路和記錄儀器所造成的干擾,和對激光電源及其它電磁設備的干擾。4.2 薄膜的動態(tài)響應時間的測量熱電偶在不同的熱交界處的寬度。已使用超CFR短脈沖激光,脈沖寬度為8 ns,重復頻率為1赫茲激光器能量為0.3兆焦耳。數(shù)據(jù)收集由DT9800采集卡,時間常數(shù)測量熱交界處的寬度分別為0.3,0.5,0.8,1.0毫米。在1赫茲重復頻率響應曲線100 kHz的采樣頻率,如圖6。不同寬度的熱時間常數(shù)曲線如圖交界處。從圖7,可以看出,當熱接觸面積減少到3.3倍,響應時間的差異很小。熱容量影響的主要因素是線薄膜熱電偶,這是熱電偶響應時間通過乘以面積薄膜的厚度。圖6 脈沖響應曲線熱容量是影響的線薄膜熱電偶響應時間的最主要因素,這是響應時間通過熱電偶的厚乘以薄膜的面積,TFTCs的厚度和面積影響響應時間的主要因素。從傳熱模型的公式可以推斷:當改變了3倍甚至30倍,宏觀上并沒有改變,因為薄膜的厚度比其小塊改變了10-5到10-3倍??傊?,薄膜的厚度是影響響應時間的最重要因素。圖7 時間常數(shù)曲線的四個TFTCs4.3 在不同的采樣頻率熱電偶,薄膜的動態(tài)響應時間的測量當采樣頻率為10千赫,50千赫,100千赫在相同的測試條件,熱結寬度為0.5毫米和時間常數(shù)分別0.224毫秒,0.126 ms和0.095毫秒。響應時間和采樣頻率的關系如圖8。動態(tài)重新響應時間應在降低采樣頻率在10 kHz至50 kHz范圍內。測試系統(tǒng)的時間采樣頻率應大于50千赫,以獲得穩(wěn)定的測試結果。圖8 響應時間的關系和采樣頻率4.4 偏差分析 時間常數(shù)的計算值和測量值之間有很大的區(qū)別,主要的原因可能是總結如下。 (1)上的TFTCs表面激光是一個極其復雜的過程,當薄膜的動態(tài)特性;熱電偶被視為一階慣性環(huán)節(jié),時間不斷的精度是由輸出曲線估算的。(2)在本研究中,影響鎳鉻薄的溫度傳輸已展開調查,而二氧化硅的影響被忽略計算。導熱薄膜所取代了塊,從而影響計算值小于測量值。(3)薄膜電極是合金材料,熱擴散系數(shù)和導熱系數(shù)隨著物質組成的變化,電極的組成是一個重要的影響因素常數(shù)。(4)激光調制不把不斷減少動態(tài)響應時間的錯誤考慮在內。測試的準確性能夠通過增加能量的碰撞和減少激光脈沖的寬度而提高。5結論(1)刀具的測量傳感器的時間常數(shù)通過更加先進的MW-ECR 等離子體源增強非平衡磁控濺射反應技術,可以達到微妙的精度,這是適合測量瞬態(tài)溫度迅速變化的。由此可以得出結論,這種傳感器的熱結面積對動態(tài)響應時間影響不大。(2)可以學到的計算結果,當時常數(shù)是成正比的厚度熱交界處,薄膜熱電偶的響應速度被減少的厚度明顯改善薄膜。(3)動態(tài)響應時間測量系統(tǒng)超CFR短脈沖激光的方式構造和激光脈沖寬度為8 ns。采樣頻率達到100千赫。最短響應時間的測試0.042毫秒。(4)抽樣頻率應大于50千赫測量時,動態(tài)響應時間需通過短脈沖測量。
收藏
編號:12246621
類型:共享資源
大?。?span id="24d9guoke414" class="font-tahoma">935.81KB
格式:RAR
上傳時間:2020-05-08
5
積分
- 關 鍵 詞:
-
機械類畢業(yè)論文中英文對照文獻翻譯
PDF英文6頁,word中文翻譯3718字9頁
有出處
【機械類畢業(yè)論文中英文對照文獻翻譯】NiCrNiSi
薄膜熱電偶測溫刀具傳感器動態(tài)標定【PDF英文6頁,word中文翻譯3718字9頁】【有出處】
機械類
- 資源描述:
-
【機械類畢業(yè)論文中英文對照文獻翻譯】NiCrNiSi 薄膜熱電偶測溫刀具傳感器動態(tài)標定【PDF英文6頁word中文翻譯3718字9頁】【有出處】,機械類畢業(yè)論文中英文對照文獻翻譯,PDF英文6頁,word中文翻譯3718字9頁,有出處,【機械類畢業(yè)論文中英文對照文獻翻譯】NiCrNiSi,薄膜熱電偶測溫刀具傳感器動態(tài)標定【PDF英文6頁,word中文翻譯3718字9頁】【有出處】,機械類
展開閱讀全文
- 溫馨提示:
1: 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
2: 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權益歸上傳用戶所有。
3.本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內容里面會有圖紙預覽,若沒有圖紙預覽就沒有圖紙。
4. 未經權益所有人同意不得將文件中的內容挪作商業(yè)或盈利用途。
5. 裝配圖網(wǎng)僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內容的表現(xiàn)方式做保護處理,對用戶上傳分享的文檔內容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內容負責。
6. 下載文件中如有侵權或不適當內容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
7. 本站不保證下載資源的準確性、安全性和完整性, 同時也不承擔用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
裝配圖網(wǎng)所有資源均是用戶自行上傳分享,僅供網(wǎng)友學習交流,未經上傳用戶書面授權,請勿作他用。