特种复杂形状刀具CVD涂层制备关键技术研究

发布时间：2021-07-27 04:50

　　热丝化学气相沉积（Hot Filament Chemical Vapor Deposition,HFCVD）法在特种切削刀具上沉积金刚石涂层有增强刀具耐磨损性能、延长刀具切削寿命和改善工件表面切削质量的优势。HFCVD法沉积金刚石涂层具有沉积设备简单、沉积参数容易控制、沉积过程不受基体形状控制、可以大面积区域沉积等优点。本文致力于大批量特种复杂形状刀具的HFCVD金刚石涂层制备过程的关键技术研究,所研究的两种特种刀具分别为微细刀具和长刃刀具。首先,针对传统HFCVD沉积设备存在的不足,为了提升特种刀具涂层沉积质量,采用虚拟仪器技术开发出新型金刚石沉积设备控制系统。在特种刀具的大批量CVD金刚石涂层制备中,基体表面的温度场分布均匀性对涂层质量好坏起着关键作用,本文采用CFD仿真方法,分析CVD沉积参数对大批量特种刀具温度场均匀性的影响。最后进行特种涂层刀具的制备、性能表征和切削性能研究,以验证金刚石涂层在提升刀具寿命、提高加工性能和质量等方面的优越性。主要的完成工作可概括如下:1.基于虚拟仪器技术的HFCVD沉积控制系统的研制。针对于现有低压电器控制系统的缺陷,采用虚拟仪器工具,针对涂层... 

【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：112 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题来源
    1.2 课题研究意义
    1.3 国内外研究现状
        1.3.1 基于Lab VIEW的HFCVD涂层沉积设备控制系统研究
        1.3.2 HFCVD法沉积金刚石涂层的温度场仿真研究
        1.3.3 金刚石涂层特种复杂形状刀具制备与应用研究
    1.4 本文主要研究内容
第二章 基于LABVIEW的HFCVD涂层沉积设备控制系统
    2.1 引言
    2.2 自动化HFCVD沉积设备系统整体设计方案
        2.2.1 当前沉积设备现状分析
        2.2.2 控制参数
        2.2.3 整体控制流程设计
        2.2.4 数据采集系统
        2.2.5 仪器控制系统
    2.3 基于LABVIEW的HFCVD沉积控制系统详细设计方案
        2.3.1 气体流量控制
        2.3.2 温度与功率控制
        2.3.3 气体压力与阀门控制
        2.3.4 整体系统架构
    2.4 本章小结
第三章 特种刀具涂层制备仿真模型建立及测温验证
    3.1 引言
    3.2 基于GAMBIT和FLUENT的特种刀具涂层沉积仿真模型建立
        3.2.1 三维仿真模型建立
        3.2.2 仿真模型简化
        3.2.3 边界条件与材料参数
        3.2.4 仿真计算流程
    3.3 测温验证试验
        3.3.1 HFCVD沉积装置测温方法概述
        3.3.2 大批量微细刀具测温对比试验
        3.3.3 单排长刃刀具测温对比试验
    3.4 本章小结
第四章 批量化微细刀具 HFCVD 涂层制备温度场仿真与试验分析
    4.1 引言
    4.2 批量化微细刀具HFCVD涂层制备的温度场仿真研究
    4.3 微细刀具HFCVD涂层制备试验与性能表征
        4.3.1 微细刀具预处理工艺
        4.3.2 沉积试验过程
        4.3.3 性能表征结果分析
    4.4 微细涂层刀具切削性能试验研究
        4.4.1 实验方法
        4.4.2 刀具磨损分析
        4.4.3 切削力分析
        4.4.4 钻孔质量分析
    4.5 本章小结
第五章 批量化长刃刀具 HFCVD 涂层制备温度场仿真与试验分析
    5.1 引言
    5.2 批量化长刃刀具HFCVD涂层制备的温度场仿真研究
        5.2.1 仿真参数设计
        5.2.2 仿真结果分析
    5.3 长刃刀具HFCVD涂层制备试验与性能表征
        5.3.1 长刃刀具预处理工艺
        5.3.2 沉积试验过程
        5.3.3 性能表征结果分析
    5.4 长刃涂层刀具切削性能试验研究
        5.4.1 实验方法
        5.4.2 刀具磨损分析
        5.4.3 切削力分析
        5.4.4 钻孔质量分析
    5.5 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 主要研究工作与结论
    6.2 主要创新点
    6.3 下一步研究工作
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间公开发表的论文
攻读硕士期间获得奖励


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于虚拟仪器的真空计电参数检定系统[J]. 贾军伟,张书锋,王欢,李彤,田虎林.  宇航计测技术. 2014(03)
[2]基于LabVIEW的液压与气压测控实验平台开发[J]. 卢泳鹏,张日红,李明辉,陈少杰.  液压与气动. 2014(03)
[3]硬质合金PCB微铣的磨损性能研究[J]. 谢屹峰.  现代机械. 2011(04)
[4]基于USB接口与LabVIEW的数据采集系统设计[J]. 周青云,王建勋.  实验室研究与探索. 2011(08)
[5]基于LabVIEW的气体流量分析仪的数据采集系统[J]. 隋秀梅.  中国制造业信息化. 2011(11)
[6]基于LabVIEW的两种有功功率算法的比较与实现[J]. 吴小华,蒋龑,雷涛,姚文利.  机械与电子. 2011(04)
[7]硬质合金钻头钻削碳纤维增强复合材料工艺[J]. 李桂玉,李剑峰,孙杰,李卫东.  粉末冶金材料科学与工程. 2010(06)
[8]基于LabVIEW的流量测试系统设计[J]. 徐磊,翟文涛,严利民,石明江.  仪器仪表用户. 2010(05)
[9]基于LabVIEW的高精度气压仪[J]. 朱劲野,佟首峰,祁海军.  仪器仪表用户. 2010(03)
[10]碳纤维复合材料高质量制孔工艺[J]. 魏威,韦红金.  南京航空航天大学学报. 2009(S1)

硕士论文
[1]高韧性彩色氧化锆陶瓷的制备及性能研究[D]. 刘丽菲.吉林大学 2009
[2]热丝化学气相法合成金刚石的温度场仿真及试验研究[D]. 左伟.上海交通大学 2008
[3]EACVD金刚石膜设备的控制技术及实验研究[D]. 朱胤.南京航空航天大学 2004



本文编号：3305115