外文翻譯---利用內(nèi)嵌薄膜熱電偶傳感器測量切削溫度

1、1附 5本科畢業(yè)設(shè)計（論文）外文翻譯 本科畢業(yè)設(shè)計（論文）外文翻譯學(xué)生姓名 李秦 李秦 專業(yè)班級 機械工程及自動化 1 班中文譯名 利用內(nèi)嵌薄膜熱電偶傳感器測量切削溫度 利用內(nèi)嵌薄膜熱電偶傳感器測量切削溫度外文原文名 Tools with built-in thin film thermocouple sensors for monitoring cutting temperature外文原文版出處 IEEE/IEE譯 文：

2、 利用內(nèi)嵌薄膜熱電偶傳感器測量切削溫度 利用內(nèi)嵌薄膜熱電偶傳感器測量切削溫度作者：Ali Basti, Toshiyuki Obikawa, Jun Shinozuka東京工業(yè)大學(xué)機械與控制工程，2-12-1 O -OKAYAMA，目黑區(qū)，東京 152-8552，日本的機械工程學(xué)系，茨城大學(xué)，4-12-1 Nakanarusawa，日立，茨城 316-8511 日本摘要： 摘要：對在加工過程中的實時監(jiān)控，和切削刀具的熱激發(fā)和

3、熱沖擊相關(guān)的理論技術(shù)的研究已經(jīng)在制造業(yè)中成為熱門。相關(guān)的溫度信號可以通過切削刀具內(nèi)嵌適當(dāng)傳感器例如薄膜熱電偶(TFTs)進行測量。這種技術(shù)的應(yīng)用就要求相關(guān)的刀具，設(shè)備，傳感器可以承受高壓和高溫。在這項研究工作中，對于構(gòu)造內(nèi)嵌薄膜熱電偶和實驗步驟的相關(guān)順序問題被提出和論證。這次切削實驗的內(nèi)容是，針對不同條件下，以最高 16m/s 的速度高速切削鋁合金 A6061-T61，同時測量終點切削溫度。1.引言 引言在加工過程中，特別是機械加工，人

4、們對工具的溫度的興趣很高。溫度對機械加工嚴(yán)重的影響：高溫加速刀具磨損，縮短刀具使用壽命。溫度引起工件表面的熱變形，同樣的情況也適用于切削刀具和切削機械工具，使得加工精度降低；同時通過相位轉(zhuǎn)移，殘留的熱應(yīng)力，熱感應(yīng)缺陷影響加工后的表面層。然而，預(yù)測復(fù)雜的熱源在機械操作中轉(zhuǎn)移到工件和刀具上的強度分布是非常非常困難的。尤其是，因為工作原料制成的加工工具的力和熱的轉(zhuǎn)移是緊密交織在一起的，同時取決于工具的內(nèi)張力和應(yīng)變力和溫度。盡管相關(guān)人員已經(jīng)花費

5、大量精力提出不同的理論分析和實施相關(guān)實驗?zāi)康氖橇私膺@種現(xiàn)象，很多的問題依舊亟待解決。很多實驗性的的方法為了測量刀具-切屑接觸面而設(shè)計提出：刀面-切屑熱電偶技術(shù)，熱電偶嵌入技術(shù)，紅外線放射測量，金屬微結(jié)構(gòu)和微硬度的測量技術(shù)，利用熱敏原料的熔點技術(shù)，和薄膜傳感器技術(shù)，這項技術(shù)基于純泊薄膜的特性，就是其歐姆電阻會隨著溫度變化。以上每一種技術(shù)都有自己的優(yōu)勢優(yōu)點和劣勢缺點。運用工業(yè)軟件，可以極大發(fā)揮薄膜傳感器的潛力，但是測量刀-屑面的溫度受限于在

6、工程鋁合金中的一種自由加工鋁合金，測量后的溫度近似的比鋁合金的溫度高 200K。作為對比，人們發(fā)展了很多數(shù)學(xué)9感器在尺寸和質(zhì)量上都足夠的小，以便實現(xiàn)高靈敏度；同時（3）傳感器的構(gòu)造和安裝不會影響加工過程。為了達到以上各項要求，TFT 傳感器設(shè)計成為了微型結(jié)構(gòu)，同時構(gòu)造與一個鋁合金陶瓷刀具的前刀面上，傳感器嵌入刀具時利用了包括其在內(nèi)的腐蝕性的金屬材料。最終，這次嵌入被涂上一層 HfO2 絕緣層和一層基于 TiN，TiAlN 活著 TiAl

7、SiN 的保護層。圖 2 介紹了設(shè)備的相關(guān)的一些制造過程。TFT 的基片是一層氧化鋁的嵌入工具，這層嵌入已經(jīng)被研磨至表面粗糙度 Ra 至少 0.2mm，所以完全的清潔并且脫脂。第一步，利用直流磁控濺鍍將一層 0.5mm 厚的 Ni 被放置在到面的右半側(cè)和一部分重疊位置，就是熱接點產(chǎn)生的地方。這個過程一直重復(fù)到的 Ni-Cr（80:20 質(zhì)量%）目標(biāo)在刀具左半部分表面和重疊位置。Ni和 Ni-Cr 層不必要的部分會被除去，方法是通過一系列

8、物理消除或者化學(xué)腐蝕的措施方法方法，以便于形成熱電偶適配器。利用氯化鐵和（NH4）2Ce（NO3）6 除鎳和鎳鉻的解決方案，分別進行了化學(xué)蝕刻。鎳和鎳鉻薄和細層形成的薄膜電晶體沉積氧化鉿，而留下無涂層的熱電偶端子絕緣。由于氧化鉿高的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，這一層是最好的絕緣體薄膜電晶體之一。鎳和鎳鉻薄和細層形成的薄膜電晶體沉積氧化鉿，而留下無涂層的熱電偶端子絕緣。由于氧化鉿高的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，這一層是最好的絕緣體薄膜電晶體之一。螺旋