论文部分内容阅读
金刚石复合片(Polycrystalline Diamond Compact简称PDC)是一种以金刚石微粉和硬质合金基体在超高压高温条件下复合而成的超硬复合材料。在金刚石复合片中金刚石晶体呈无序排列,各向同性,克服了金刚石单晶体积小、各向异性等缺点。由于金刚石复合片兼有金刚石硬度高、弹性模量高及硬质合金冲击韧性好的优点,以及其热传导率高,热膨涨率低等特点,广泛用于机械加工、石油地质钻探等领域。在金刚石复合片生产中,温度控制是烧结高质量金刚石复合片的重要因素之一。烧结温度的过高或过低都可能会造成金刚石复合片过烧或欠烧,因此对金刚石复合片的温度场进行有效实时的监控是必要的。长期以来,对金刚石复合片的温度场的监控主要是以温度传感器的数值和工作人员的经验值来判断的,存在不直观、工作量大、效率低和过分依赖人的经验值等缺点,也导致了最终的产品质量不高。采用更为有效的监控技术成为行业关注的焦点。针对金刚石复合片生产工业的特殊性,本文采用可视化测量技术对金刚石复合片温度场进行可视化测量;根据传热学理论,用有限差分法建立了金刚石复合片内部温度场模型。仿真研究证明,模型能够较为准确地预报金刚石复合片内部温度场数据。本文以生产金刚石复合片的人造金刚石六面顶压机为对象,研制了金刚石复合片温度场测量系统。系统由基于RS485总线的嵌入式数据采集器/控制器和PC机组成。嵌入式数据采集器/控制器由51单片机实现,采用C51语言编写数据处理程序;PC机作为监控主机,采用图形化语言LabVIEW开发上位机软件,并具有温度场显示、功率等参数曲线、数据表格和存盘打印等功能;控制上采用模糊PID控制算法实现对金刚石压机系统功率的连续控制。温度场的可视化是在已获金刚石复合片内部温度场数学模型基础上,利用LabVIEW中的Intensity Graph控件实现。实践表明,系统达到了设计要求功能和技术指标,取得比较好的测量、显示、控制效果。