实验二 采用红外热像仪的切削温度测量
红外热像仪检测报告材料
红外热像仪检测报告材料标题：红外热像仪检测报告摘要：本文详细介绍了红外热像仪的工作原理和应用领域，并使用红外热像仪对其中一材料进行了检测。
通过红外热像仪的显示屏和数据分析软件，我们得到了准确的温度图像和热点分布图，并对材料的热特性进行了分析。
一、引言二、工作原理红外热像仪基于物体的红外辐射工作原理。
物体温度升高时会产生红外辐射，红外热像仪将这些辐射转换为电信号并传递给显示屏，显示为不同颜色的“温度图像”。
红外热像仪还可以将数据通过接口传输给计算机，并使用数据分析软件对图像进行进一步处理。
三、应用领域1.建筑领域：用于检测建筑物的能源效率、发现隐蔽的热漏点和冷桥。
2.电力行业：用于检测电力设备的热异常和故障，避免火灾和停电事故。
3.制造业：用于检测机械设备的热量分布，提高设备的工作效率和寿命。
4.医学领域：用于检测体表温度分布，辅助疾病的诊断和治疗。
四、实验过程本次实验我们选择了一块金属板进行检测，金属板的温度范围为20°C到60°C。
首先，我们将红外热像仪对准金属板，保持一定距离，以确保测得的温度分布图准确。
接下来，我们观察红外热像仪显示屏上的图像，同时将数据传输到计算机上的软件进行进一步分析。
五、实验结果与分析通过使用红外热像仪，我们得到了金属板的温度图像和热点分布图。
图像显示金属板的温度由低到高呈现出不同的颜色，从而反映其温度分布情况。
热点分布图清晰地显示了金属板上的热点位置和程度。
根据实验结果，我们可以得出以下结论：1.金属板的温度分布均匀，未出现明显的局部温度异常。
2.热点的位置集中在金属板的中央区域，与传热方程的理论预期相符。
六、结论1.王伟，红外热像仪原理及应用，中国人民大学出版社，2024年。
2.张艳红，红外热像仪在制造业中的应用研究，北京大学博士学位论文，2024年。
切削区热电偶测温刀具的制备及其性能测试
切削区热电偶测温刀具的制备及其性能测试刘志军1 林新贵2 全燕鸣21.广州航海学院,广州,5107252.华南理工大学,广州,510640摘要:由于切削测温温感器无法直接接触切削区,故在铂铑丝表面喷涂耐热绝缘层制作耐热热电偶,把表面覆盖耐热绝缘层的热电偶埋入硬质合金粉末,压制㊁烧结成热电偶测温刀片㊂通过恒温箱测温实验判定热电偶的测温性能,用性能正常的热电偶测温刀具进行切削测温实验,测温实验结果及切削刀具镜测结果表明,热电偶测温刀具能直接㊁可靠地进行切削区温度的测量,但是用此工艺制作的刀具切削寿命较短;实验结果还表明直径越大的铂铑丝制作的热电偶测温刀具的成品率越高,但是铂铑丝直径越大,刀具寿命越短;实验进一步揭示切削区内各点的温差较大,但是一次切削切削区温度场处于稳态时切削测温点的温度是稳定的,温度场处于稳态时切削温度的变化能迅速反映刀具的磨损状态的变化㊂关键词:热电偶;切削;切削区;测温刀具中图分类号:T G 501.4 D O I :10.3969/j.i s s n .1004132X.2015.14.020F a b r i c a t i o na n dC h a r a c t e r i s t i c s o fT h e r m o c o u p l eT e m p e r a t u r eM e a s u r i n g C u t t e r f o rC u t t i n g Z o n e L i uZ h i j u n 1 L i nX i n g u i 2 Q u a nY a n m i n g21.G u a n g z h o u M a r i t i m e I n s t i t u t e ,G u a n gz h o u ,5107252.S o u t hC h i n aU n i v e r s i t y o fT e c h n o l o g y ,G u a n gz h o u ,510640A b s t r a c t :C u t t i n g t e m p e r a t u r em e a s u r e m e n t s e n s o r c o u l dn o t d i r e c t l y c o n t a c t t h e c u t t i n g zo n e ,f o r r e s o l v i n g t h i s p r o b l e m ,ah e a t ‐r e s i s t a n t i n s u l a t i o n l a y e rw a s s p r a y e do n t h e s u r f a c e o f p l a t i n u mr h o d i -u m w i r e s o a s t o f o r mt h e h e a t ‐r e s i s t a n t t h e r m o c o u p l e i n i t i a l l y ,a n d t h e n ,t h e t h e r m o c o u p l e c o v e r e db yah e a t i n s u l a t i o n l a ye rw a se m b e d d e d i n t ot h ec e m e n t e dc a r b i d e p o w d e r ,a n d p r e s s e da n ds i n t e r e dt of o r ma t h e r m o c o u p l e t e m p e r a t u r e m e a s u r i ng b l a d e .T e m p e r a t u r e m e a s u r i n gp e r f o r m a n c eo f th e r m o -c o u p l ew a s j ud ge db y t h e t e m p e r a t u r em e a s u r e m e n t e x p e r i m e n t s i n t h e r m o s t a t ,a n d t h en o r m a l t h e r -m o c o u p l e t e m p e r a t u r em e a s u r i n g c u t t e rw a s u s e d i n t h e e x p e r i m e n t s o f c u t t i n g t e m p e r a t u r em e a s u r e -m e n t .T h e e x p e r i m e n t s s h o wt h a t t h e t h e r m o c o u p l e t e m p e r a t u r em e a s u r i n g c u t t e r c a nt a k e t h e t e m -p e r a t u r em e a s u r e m e n t o f t h e c u t t i n g z o n ed i r e c t l y a n d r e l i a b l y ,b u t t h e l i f eo f c u t t e r i s s h o r t .E x p e r i -m e n t s a l s o s h o wt h a t t h e l a r g e r t h ed i a m e t e ro f p l a t i n u mr h o d i u m w i r e ,t h eh i g h e r y i e l do f t h e t h e r -m o c o u p l e t e m p e r a t u r em e a s u r i n g c u t t e r ,b u t a c c o r d i n g l y ,t h e l i f e o f c u t t e r i s s h o r t e r .E x p e r i m e n t s f u r -t h e r r e v e a l t h a t t h e t e m p e r a t u r ed i f f e r e n c e s a m o n g e a c h p o i n t s i n t h e c u t t i n g z o n e a r eb i g ge r ,b u t t h e t e m p e r a t u r e of c u t t i ng m e a s u r e p o i n t i s s t a b l ewh e nt h e t e m p e r a t u r e fi e l do f t h e c u t t i n g zo n e i s i na s t e a d y s t a t e ,t h ec h a n g eo f t h e t e m p e r a t u r e f i e l d i ns t e a d y s t a t ec u t t i n g t e m p e r a t u r ec a n q u i c k l y r e -s p o n s e t h e c h a n ge of t h e t o o lw e a r s t a t e .K e y wo r d s :t h e r m o c o u p l e ;c u t t i n g ;c u t t i n g z o n e ;t e m p e r a t u r em e a s u r e m e n t c u t t e r 收稿日期:20150309基金项目:国家自然科学基金资助项目(50975092)0 引言切削热是切削变形和摩擦能最为本质㊁直接的反映,切削热在很多情况下通过切削温度来表征㊂在切削生产实际及科研中,切削温度是评价切削状态最常用的指标㊂然而,无论是在车削还是铣削态下直接测量切削区的温度一直是难题之一㊂国内外科研工作者对切削测温做了大量的研究工作,其成果可以归纳如下:①测温研究以车削测温为主,测温方式主要分为接触式测温和非接触式测温㊂接触式测温一般采用热电偶或热电阻直接测温,如文献[1‐3]先用热电偶测量距离切削区一定距离的某些点的温度,再以此温度值为参照,基于刀具的热传导模型反求切削区的温度㊂非接触式测温以红外测温和刀体内置腔镜测温为代表,如文献[4‐5]采用红外的方式测量车削时工件和刀具的温度场,并用人工热电偶接触式测量切削区外的测温点来验证红外测温的准确性㊂文献[6]的研究进一步表明,红外测温时切屑会阻挡摄像仪的视场,另外,切削区附近的温度梯度大㊁前刀面是非理想平面和切削过程中切削区的灰度和粗糙度动态变化等因素会严重影响切削区的发射率值,最终影响测温结果的准确性㊂因此,对切削红外测温的准确性还有待探讨㊂②近年来,国内外学者一直在努力地解决旋转类刀具(铣刀㊁钻头等)切削温度的测量问题㊂过去由于把温度信号从旋转体引入静态测量设备较难,国内外有关铣刀切削测温实验几乎都使用红外的方式,很多㊃9591㊃Copyright ©博看网. All Rights Reserved.科研工作者一直在尝试用接触式测温的方式来实现铣削测温[7‐8],并在某些方面取得可喜的成果,如文献[9]用无线的方式有效地把温度信号从旋转体引入静态测量设备,并基于现代芯片技术的发展解决了微弱热电势信号放大㊁滤波的难题㊂③文献[8]的研究成果表明,对接触式测温而言,切削区空间小,切屑的擦蹭容易把温感器擦离刀体,因此,把测温感应器稳定地固定在切削区的切削面内是非常困难的㊂由于切削测温本身非常困难,所以反求结果是否精准还不能通过精准的实验来验证,另外反求模型在不同的切削状态下是否具有通用性和准确性也难以通过实验来验证,再者反求方式不具有实时性㊂④薄膜热电偶是一种先进的测量瞬态温度的传感器,在刀具切削测温中也得到了初步的应用[10],但它存在一些明显的不足,如薄膜热电偶温度传感器制作必须通过绝缘层使感应器基体与工件材料绝缘,切削时薄膜热电偶温度传感器不能与工件直接接触,否则薄膜材料会立即被磨损掉,因此,必须在薄膜热电偶传感器的上表面涂一层保护层㊂绝缘层和保护层对刀具温度的传导有较大的影响,目前的研究还无法避免其影响㊂由于薄膜热电偶需要有绝缘层和保护层,故薄膜热电偶传感器也很难应用在涂层刀具切削温度测量㊂总之,研究一种直接㊁准确和稳定的刀具切削温度测量方法仍是切削领域的一个难题㊂针对现有研究存在的问题,笔者在绞丝热电偶线材表面喷涂一层耐热绝缘层,把带绝缘层的绞丝热电偶预埋在硬质合金粉末内并将硬质合金粉末压制㊁烧结成硬质合金母材,把硬质合金母材切割成刀片时使绞丝热电偶的绞接点置于切削区,并通过磨刀工艺使切削区的热电偶绞接点露出,再进行不同工件材料㊁不同切削工艺切削测温重复实验,以验证热电偶刀具的稳定性㊂1 热电偶刀片的制备1.1 耐热绝缘层制备装置切削区热电偶测温刀具中热电偶的制备是整个制造过程中最为关键的工艺㊂耐热绝缘层制备装置简图如图1所示,铂铑金属丝拉直㊁固定于转筒上,烤漆房工作温度为70℃,喷漆过程转筒匀速转动,X Z‐T002无机黏合剂(最高可耐温度为1500℃)和离子稀释剂泵往空压机加压后输送至喷嘴,均匀喷射在铂铑丝表面㊂转筒匀速旋转,转筒每旋转一圈,喷嘴停止喷漆,并烘烤30m i n㊂图1 耐热绝缘层制备装置简图1.2 耐热热电偶的制作铂铑丝和铂丝直径分别为0.5mm㊁0.4mm 和0.3mm,长度为600mm,每种铂铑丝和铂丝各20根㊂把相同直径制作热电偶的专用铂铑丝和铂丝的中部绞接在一起,绞接长度为4~5mm㊂进行热电偶切削测温时,热电偶获得的热电势信号经热电偶的参比端导入测温模块,为利于热电偶与测温模块的连接,热电偶参比端部约10mm长的绝缘层需要剥离,而铂铑丝在耐热绝缘层剥离过程中极易折断,剥离难度很大㊂绞丝热电偶测温时测温模块获得的温度为绞接点与测温对象接触点的温度,如绞接点表面覆盖耐热层,测温模块获得的热电势实际上是绞接点耐热覆盖层的热电势,而不是刀具体切削区的热电势㊂为使绞接点有效地接触切削区,绞接点最末端需有极小一段裸露并与刀体的切削区稳定接触㊂因此,喷漆时应对与测温对象需良好接触的部位进行遮盖,其中绞接点遮盖长度约2mm,参比端热塑管遮盖长度约10mm,见图2㊂图2 铂铑丝和铂丝绞接效果图铂铑丝和铂丝绞接并对需裸露部分用热塑管有效遮盖后固定于图1的耐热绝缘层制备装置中,喷射X Z‐T002无机黏合剂,转筒转速为1r/ m i n,转筒每旋转一圈,喷嘴停止喷漆,以70℃烘烤30m i n,如此循环㊂耐热绝缘层每一循环厚度将增加约0.1mm㊂耐热热电偶表面绝缘层厚度分别为0.1mm㊁0.2mm㊁0.3mm㊁0.4mm和0.5mm的热电偶各制作8根㊂铂铑热电偶表面绝缘层制作工序完成后把热塑管剥离(在压制㊁烧结时温度达到1400℃,如果㊃0691㊃Copyright©博看网. All Rights Reserved.不剥离,热塑管会碳化进而影响刀具的质量),在绞接点处把绞接的铂铑丝剪断成一对表面覆盖耐热绝缘层的成品铂铑绞丝热电偶㊂1.3 热电偶测温刀具制备表面覆盖耐热绝缘层的人工热电偶制作完成后需把热电偶预埋在硬质合金粉末(Y T5)内,然后将硬质合金粉末压制㊁烧结成直径为50mm㊁厚度约20mm的硬质合金块㊂预埋时需特别注意以下几点:①热电偶绞接点需垂直向上,即角度毩为零(图3);②硬质合金粉末的压制压缩比为2.5~4,为使压制后绞接点距离硬质合金块上表面约1mm,覆盖绞接点端部的硬质合金粉末厚度应约为4mm;③为使与外接仪器连接的补偿线路易于与硬质合金块分离,将参比端长度约250mm的铂铑丝和铂丝置于一个盲孔直径为3 mm㊁孔深为100mm的圆柱保护套内,圆柱外径为15mm㊂热电偶预埋㊁装模工序后需进行压制㊁烧结工序,图3为预埋㊁压制和烧结工序示意图,其中制备参数如下:烧结温度为1460℃,烧结时间为1h ㊂图3 预埋、压制和烧结示意图采用线切割方式把硬质合金块切割成三角形刀具,切割时使热电偶绞接点距离主副切削刃0.5~1.0mm,即使绞接点位于前刀面的切削区内,再以磨刀方式把硬质合金刀片内的绞丝热电偶绞接点端部磨露于前刀面㊂把热电偶参比端引出,便于热电偶接入热电势信号采集模块,图4为热电偶测温刀具结构示意图和实物图㊂1.4 耐热绝缘层绝缘性测试表面喷涂耐热绝缘层的铂铑绞丝热电偶预埋在硬质合金粉末内压制㊁烧结时,由于硬质合金粉末的压缩比较大(2.5~4)会引起压制过程热电偶随压缩粉末移动而发生严重变形,致使热电偶表面的耐热绝缘层破损而与铂铑丝/铂丝剥离㊂如硬质合金粉受压而从破裂的耐热绝缘层挤入铂铑图4 热电偶测温刀具结构示意图和实物图丝/铂丝,将导致铂铑丝/铂丝与硬质合金刀体之间在破裂点处引起短路,最终影响热电偶的测温性能,为此需要对热电偶测温刀具进行测温性能测试㊂在磨刀砂轮上将切割好的热电偶测温刀具打磨至绞接点露于前刀面㊂如图5所示,把热电偶测温刀具镶入H Y‐X B高温节能箱式炉(温度误差为±2℃)炉壁上按刀具尺寸所开的三角孔内,热电偶参比端引出接入N I‐U S B9126测温采集模块,用保温泥对刀具与炉壁间的缝隙进行密封㊂为温控炉设置系列温度点,炉内温度在温度设置点稳定后,启动测温程序采集该温度点时炉内实际温度,如果在不同温度点测温采集模块获得的温度与加热炉设置温度一致,则认为热电偶工作正常,即热电偶测温刀具内热电偶耐热绝缘层在压制㊁烧结的过程中没有受到破坏㊂图5 绝缘性测试实验示意图1.5 绝缘测试结果与分析不同温度点各耐热热电偶采集到的温度值见表1,表1中大部分热电偶测温值与H Y‐X B高温箱式炉设置的温度相一致,且在高温节能箱式炉设置温度误差范围内,可见测温结果与高温箱式炉设置温度值一致的热电偶在压制与烧结过程中耐热绝缘层未出现破损现象,即热电偶从测温端到参比端铂铑丝与刀体之间未短路㊂热电偶3测温值显著小于设置温度,显然其测量到的温度不是绞接点的温度(炉内温度),而是刀体某一点的㊃1691㊃Copyright©博看网. All Rights Reserved.温度,可见该热电偶在刀体内的某处绝缘层已破裂而导致该处铂铑丝与刀体之间短路㊂表1 各热电偶测温结果℃热电偶序号设置温度(℃)501002004006008000151.0101.0200.6400.9600.8800.80250.9101.6201.2400.4600.2800.40341.171.8141.1223.7279.4398.1︙︙︙︙︙︙︙7450.4101.5201.4400.1600.6800.57550.0101.2201.7400.1600.9800.1 不同直径的铂铑丝和不同厚度的绝缘层热电偶测温刀具的成品率见表2㊂由表2可见,直径大的铂铑丝制作的热电偶测温刀具的成品率较高,原因是直径较小的铂铑丝在压制过程中极易被拉断;随着绝缘层厚度的增加,热电偶测温刀具中热电偶的成品率随之提高,在厚度达到0.2mm 后成品率与厚度增加无关,原因在于绝缘层太薄,压制过程中出现绝缘层压制破裂的概率提高,硬质合金粉末很容易渗透至铂铑丝而出现铂铑丝与刀体之间短路㊂耐热绝缘层越厚,在压制过程中越易破裂,但是由于绝缘层达一定厚度后耐热层即使破裂硬质合金粉末也难以压透绝缘层而导致硬质合金体与铂铑丝在破裂处出现短路㊂表2 热电偶测温刀具的成品率铂铑丝直径(mm )绝缘层厚度(mm )0.30.40.50.10.20.30.40.5成品率(%)1648482046.74040402 热电偶刀具切削测温实验2.1 切削测温实验铂铑丝直径分别为0.3mm ㊁0.4mm 和0.5mm ,耐热绝缘层厚度为0.2mm 的测温性能正常的热电偶测温刀具各5支,并据表3的参数要求,用高精密线切割机切割成形㊂在磨刀砂轮上将切割好的刀片进行精磨,使得热电偶绞接端到前刀面的距离l 各不相同,表4所示为X 射线探伤测量到各热电偶刀具的l 值㊂表3 各刀片的结构参数(°)前角γ0后角α0主偏角κr副偏角κ'r刃倾角λs15104510表4 各热电偶刀具的l 值把装配耐热热电偶刀片的刀具安装于C K A 6150数控车床,把热电偶参比端接入N I ‐U S B 9126测温采集模块㊂切削测温工件材质为45钢(正火H B S 187);切削形式为外圆干车削;连续切削直到热电偶采集的切削温度出现异常变化;温度采集频率为1H z ;切削速度分别为200m /m i n ㊁300m /m i n 和400m /m i n ,背吃刀量为1.5mm ,进给量为0.15mm /r㊂部分实验在连续切削时切削温度出现下降趋势后立即停止实验,并在工具显微镜下观察该实验刀具切削区的磨损状况;部分实验在连续切削切削温度出现下降趋势后继续切削,温度出现剧烈上升则立即停止切削,显微观察实验刀具磨损状况㊂2.2 实验结果与讨论图6所示为相同切削工艺下不同热电偶测温刀具切削测温采集到的温度曲线,图6中各曲线几乎重叠的现象表明实验重复性很高,与一般热电偶测温重复性较差现象区别很大,原因在于热电偶测温刀具中绞接点与测温点稳定地接触保证了实验的重复性㊂图6中切削初始阶段切削区温度上升非常快,随着切削的进行逐渐进入稳态,大部分实验30s后切削温度达到最高点并稳定在该温度点,可见测温点的温度在该时间点达到热平衡㊂在195s 时曲线4温度值趋于下降,切削实验后显微观测发现绞接点处出现深度磨损的蚀坑,这种情况下热电偶未能有效地接触前刀面切削区而出现温度降低趋势,其他情况下未出现切削温度剧变的刀具也都出现深度约0.2~0.3mm 的微坑,显然曲线4温度下降状态下采集到的温度值并非切削区前刀面的表面温度,而是前刀面下距离前刀面0.6mm 以下刀体的温度,可见在距离切削区表面一定距离的刀体温度小于切削区的温度㊂(切削速度为200m /m i n)大部分切削测试实验在300s左右出现切削温度降低,并在几秒后温度再次迅速上升㊂原因在于热电偶的硬度远低于硬质合金刀具的硬度,切削时绞接点快速磨损,并引发绞接点附近刀具快速磨损,一旦刀具处在非正常磨损状态,磨损速度加剧而使刀具切削温度快速地上升,大量的热量未能及时散出而使距离前刀面一定距离的绞接点温度也出现迅速上升㊂以本工艺制作的热电偶测温刀片寿命约300s㊂可见切削区温度场处于稳态时,切削温度能迅速反映刀具的磨损状态㊂表5表明,铂铑丝直径越大㊁切削温度发生异常的时间越短(即刀具磨寿命越短)的原因在于铂铑丝直径越大㊁越易诱发刀具磨损㊂相同切削工艺下各热电偶采集到的温度与热电偶丝的直径和表面覆盖层的厚度并不直接相关㊂表5表明,l< 0.3mm(表5中l值为四舍五入结果)时各测温曲线稳态平均温度无明显差异,l>0.5mm后稳态平均温度显著下降,可见切削区一定范围内温度几乎为一等势场,在等势场之外的温度梯度较大㊂表5 热电偶切削寿命/稳态平均温度统计结果热电偶直径(mm)0.30.40.5平均寿命(s)351309204l(mm)0.10.20.30.40.50.6稳态平均温度(℃)845851839809755665 3 结论(1)在铂铑丝表面喷涂一层耐热绝缘层后再与硬质合金粉末压制成热电偶测温刀具,用此刀具可直接测量到切削区的切削温度,测量稳定性较好,但是刀具切削寿命仅为300s左右㊂(2)直径大的铂铑丝制作的热电偶测温刀具成品率较高,但是铂铑丝直径越大,刀具寿命越短,原因在于铂铑硬度远远小于刀具材质,大直径铂铑丝易诱发刀具破/磨损;0.2mm为绝缘层最佳厚度,厚度大于0.2mm后成品率与厚度增加无关㊂(3)切削区最高温度点不是切削区上某一点而是切削区某一点为中心的很小区域,区域之外的温度梯度很大㊂(4)切削区温度场处于稳态时切削温度能准确㊁迅速地反映刀具的磨损状态㊂参考文献:[1] 梁良.面向绿色切削的热管刀具散热性能研究[D].广州:华南理工大学,2011.[2] 刘志军,全燕鸣.热管铣刀散热基本结构的优化[J].华南理工大学学报(自然科学版),2012,40(12):47‐51.L i uZ h i j u n,Q u a n Y a n m i n g.O p t i m i z a t i o n o fB a s i cS t r u c t u r ef o r T h e r m a l D i s s i p a t i o n o f H e a t‐p i p eM i l l i n g C u t t e r[J].J o u r n a l o f S o u t hC h i n aU n i v e r s i-t y o fT e c h n o l o g y(N a t u r a l S c i e n c eE d i t i o n),2012,40(12):47‐52.[3] 谢晋,罗敏健,吴可可,等.C B N车刀前刀面微沟槽结构磨削及其对干切削温度的影响[J].机械工程学报,2014,50(11):192‐197.X i e J i n,L u o M i n g j i a n,W uK e k e,e t a l.M i c r o‐g r i n d-i n g o f M i c r o‐g r o o v e dR a k eS u r f a c eo fC B N C u t t e rI n f l u e n c i n g D r y C u t t i n g T e m p e r a t u r e[J].J o u r n a l o fM e c h a n i c a l E n g i n e e r i n g,2014,50(11):192‐197.[4] B r a n dL C,C o e l h o b R T,R o d r i g u e s A R.E x p e r i-m e n t a l a n d T h e o r e t i c a lS t u d y o f W o r k p i e c e T e m-p e r a t u r eW h e nE n d M i l l i n g H a r d e n e dS t e e l sU s i n g(T i A l)N c o a t e da n dP C B N‐t i p p e dT o o l s[J].J o u r n a lo f M a t e r i a l sP r o c e s s i n g T e c h n o l o g y,2008,199(1/3):234‐244.[5] A r m e n d i a M,G a r a y A,V i l l a rA,e ta l.H i g hB a n d-w i d t h T e m p e r a t u r e M e a s u r e m e n t i n I n t e r r u p t e dC u t t i n g o fD i f f i c u l t t o M a c h i n e M a t e r i a l s[J].C I R PA n n a l s‐M a n u f a c t u r i n g T e c h n o l o g y,2010,59(1):97‐100.[6] 徐昊.基于红外技术的高速车削加工温度测量[D].广州:华南理工大学,2010.[7] Q u a nY a n m i n g,L i nJ i n p i n g,W a n g C h e n g y o n g.C u t-t i n g T e m p e r a t u r e M e a s u r e m e n t i n H i g n‐s p e e dE n dM i l l i n g[J].T r a n s a c t i o n so f N a n j i n g U n i v e r s i t y o fA e r o n a u t i c s&A s t r o n a u t i c s,2005,22(1):47‐51.[8] 全燕鸣,赵婧,何振威,等.切削温度测量信号的获取与处理[J].中国机械工程,2009,20(5):573‐576.Q u a nY a n m i n g,Z h a o J i n g,H e Z h e n w e i,e t a l.A c q u i-r i n g a n dP r o c e s s i n g o fC u t t i n g T e m p e r a t u r eS i g n a l s[J].C h i n aM e c h a n i c a l E n g i n e e r i n g,2009,20(5):573‐576.[9] L i uZJ,Q u a n Y a n m i n g,L i a n g L i a n g.A W i r e l e s sS y s t e m f o r C u t t i n g T e m p e r a t u r e M e a s u r e m e n t[C]//A d v a n c e d M a t e r i a lR e s e a r c h,t h e4t hI n t e r n a-t i o n a l C o n f e r e n c e o nH i g nS p e e dM a c h i n i n g.G u a n g-z h o u,2011:475‐480.[10] 崔云先.瞬态切削用N I C r/N i S i薄膜热电偶测温刀具研究[D].大连:大连理工大学,2011.(编辑 陈 勇)作者简介:刘志军,男.1973年生㊂广州航海学院船舶工程系副教授㊁博士㊂主要研究方向为切削散热及测量技术㊂林新贵,男, 1973年生㊂华南理工大学机械与汽车工程学院博士研究生㊂全燕鸣,女,1956年生㊂华南理工大学机械与汽车工程学院教授㊁博士研究生导师㊂㊃3691㊃Copyright©博看网. 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使用无损检测技术进行红外热像测试的操作步骤与技巧
使用无损检测技术进行红外热像测试的操作步骤与技巧红外热像测试是一种常用于检测材料和设备表面温度分布的无损检测技术。
它通过测量物体发出的红外辐射，根据辐射强度的分布图像来分析和判断物体的状况和问题。
本文将介绍使用无损检测技术进行红外热像测试的操作步骤与技巧。
一、准备工作在进行红外热像测试之前，需要准备以下设备和材料：1. 红外热像仪：负责拍摄和记录物体发出的红外辐射图像；2. 被测物体：需要测试的目标物体；3. 稳定的电源：为红外热像仪提供稳定的电力；4. 补充热源：在需要设定温度差的情况下，使用辅助加温设备。
二、操作步骤1. 红外热像测试前，确保红外热像仪已经设置为正确的参数。
根据测试需求选择适当的色标、调整测量范围和图像模式等。
根据被测物体的特性，考虑是否需要调整设置参数，以获得最佳的测试效果。
2. 连接红外热像仪的电源，并确保电源的稳定性以避免影响测试结果。
3. 打开红外热像仪的电源开关，并根据仪器的操作指南进行初始化。
在这个过程中，确保仪器的稳定和对焦功能的调整。
4. 对焦是重要的一步，正确的对焦可以保证测试结果的准确性。
通过调整红外热像仪的对焦环，将被测物体的图像清晰地显示出来。
5. 在进行红外热像测试之前，确认被测物体处于稳定状态。
如果需要加热被测物体以产生温度差，可以通过加热器等补充热源进行加热。
确保加热器与被测物体之间的安全距离，以避免对测试结果的干扰。
6. 使用红外热像仪对被测物体进行拍摄。
在拍摄过程中，保持红外热像仪的稳定性和准确性。
避免过快或过慢地移动红外热像仪，以获得清晰、准确的测试图像。
7. 完成红外热像测试后，根据需要保存测试结果。
一般可以将测试结果保存为图像文件或视频文件，方便后续分析和比对。
三、技巧与注意事项1. 在测试之前，了解被测物体的性质和结构对测试结果的影响是很重要的。
不同的物体在发射和吸收红外辐射方面具有不同的特性，对于不同的测试需求，需要采取不同的措施来确保测试结果的准确性。
切削温度测量方法
切削温度测量方法
嘿，你问切削温度咋测量啊？这事儿咱得好好聊聊。
先说说热电偶法吧。
这就像给切削过程装个小温度计。
找个合适的热电偶，把它放在切削的地方附近。
热电偶能感应温度变化，然后把温度信号传出来。
不过放的时候可得小心，不能影响切削过程，也不能被切坏喽。
而且还得选对热电偶的类型，不然测出来的温度可不准。
还有辐射测温法。
就像用个小望远镜看切削时发出的热辐射。
通过测量辐射的强度啥的，就能算出温度。
这方法不用直接接触切削的地方，挺方便的。
但是得注意周围环境的影响，不能有别的热源干扰。
另外呢，硬度法也可以试试。
切削后看看工件的硬度变化，因为温度会影响材料的硬度。
不过这方法不是特别直接，得通过一些经验公式来推算温度。
还有一种叫金相法。
切削完了看看材料的金相组织，不同温度下金相组织会不一样哦。
这就像给材料做个小体检，通过观察组织变化来判断温度。
但是这方法比较麻烦，需要专业的设备和知识。
我给你讲个事儿吧。
有一次我们车间要测切削温度，一开始大家都不知道咋弄。
后来找了个老师傅，他用热电偶法测了一下，发现温度有点高。
于是大家就想办法调整切削参数，降低温度。
后来再测的时候，温度就正常了。
从那以后，我们就知道了切削温度测量的重要性，也学会了用不同的方法来测量。
总之呢，切削温度测量有好几种方法，你可以根据实际情况选择合适的。
只要你用心去做，肯定能测出准确的温度。
加油吧！。
红外摄像法测量切削温度
红外摄像法测量切削温度
徐小川;翁熙祥;胡仲翔;田涛
【期刊名称】《工程建设与设计》
【年(卷),期】1991(000)001
【摘要】本文介绍将红外摄像的计算机图像处理技术用于测量切削温度的新方法——红外摄像法。
文中详细叙述了该方法的工作原理及操作过程,并就测量结果进行了分析。
【总页数】1页(P31)
【作者】徐小川;翁熙祥;胡仲翔;田涛
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中文
【中图分类】TG501.4
【相关文献】
1.切削温度测量的等效热电偶法 [J], 刘献礼;袁哲俊;陈波;孟安;陈立国;严复钢;李振加
2.基于夹丝热电偶法的高速切削温度测量 [J], 刘志新;张大卫
3.基于红外图形的摄像法头部位置测量系统设计 [J], 杨成;查光东
4.红外热像仪测量切削温度的误差来源分析与实验研究 [J], 陶媛;王中任;胡玉琴;游浩浩
5.切削温度的计算机辅助无补偿法测量 [J], 张鹏
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切削温度测量方法综述
电敏感材料金属丝 （如康铜） 焊在待测温点上作为一 极、 以工件材料或刀具材料作为另一极而构成的热 电偶。采用该方法测量切削温度的工作原理与自然 热电偶法和人工热电偶法相同 （见图 3） 。由于半人 工热电偶法测温时采用单根导线连接， 不必考虑绝 缘问题， 因此得到了较广泛的应用。
图! 红外辐射测温示意图
律求出辐射单元表面的温度分布场及动态变化。虽 然红外热像仪所测温度为相对温度， 滞后于实际切 削温度， 但根据传热反求算法可准确求得切削过程 中工件 （或刀具） 的温度变化规律及动态分布。红外 热像仪测温法具有直观、 简便、 可远距离非接触监测 等优点， 在恶劣环境下测量物体表面温度时具有较 大优越性。 此外， 测量切削温度的光、 热辐射方法还有红外
Liu Zhangiang Huang Cuanzhen Wan Yi !" #$
Abstract：The present methods used to measure the cutting temperature are summarized. The fundamentaI principIes，merits and demerits and appIication ranges of these cutting temperature measurement methods are introduced. Keywords：metaI cutting， cutting temperature， measurement method
［9， l0］
式中
— —物 体 辐 射 单 元 单 位 面 积 的 辐 射 能 量 !— （W / m2） — —物体辐射单元表面辐射率 （取决于物 !— 体表面性质） — —斯 蒂 芬—波 尔 兹 曼 常 数 （" = 5.76 > "— -8 2 4 l0 W / m ・ K） — —物体辐射单元的表面温度 （K） "— 切削时， 红外热像仪通过光机扫描机构探测工
采用红外热像仪的自回转车刀切削温度的实验研究
ＹＴＩ ５ 硬质 合金 ，采 用线 切割 的方 法进行 力 ¨ 工 制备 而成 。 自回转 车刀 的三维装 配 图及制备 的实物 如 图２ 所示 。
＝
ｖ ｔ ＋
（ １ ）
（ ２ ）
王 中任 ，李 宽 元 ，胡 玉 琴 ，陶 媛
Ｗ ＡＮＧ Ｚｈ ｏ ｎ ｇ — ｒ ｅｎ ，Ｌ ｌ Ｋｕ ａｎ — ｙ ｕ ａ ｎ ， ＨＵ Ｙｕ － ｑ ｉ ｎ ，Ｔ ＡＯ Ｙｕ ａ ｎ
（ 湖北 文理 学院 机械与汽车工程 学院，襄阳 ４ ４ １ ０ ５ ３） 摘 要 ：切 削温度是 造成 刀具磨损的主要因素 ，对加工质量和生产 效率具有 重要影响。在同样的切削条 件 下 ，采用 红外热 像仪分别 测量 了自回转车 刀与普通 硬质合 金刀具的 切削温度 。实验结果 表
和 应用 白同转 车 刀提供 理 论依据 。
图１ 自回 转 车 刀 的 原 理 图
利 用Ｐ ｒ ｏ ／ Ｅ 软 件 对 自回 转 车 刀进 行 实 体 建 模 。车 刀
主要 由刀具 体 、刀 杆 、回转 轴 、刀 片组 成 。 回转轴 通 过
两个 推 力轴承 和 一个 滚针 轴 承 与刀 具体 相连 ，当 刀片 受
Ｄ ｏ ｉ ：１ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ Ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ９ － ０ １ ３ ４ ． ２ ０ １ ５ ． ０ ４ （ 下） ． ２ ２
０ 引言
红 外 热像 仪 是通 过 非接 触探 测 红外 热量 ，并将 其 转 换 为 电信 号 ，进 而在 显 示器 上 生成 热 图像和 温 度值 ，并 可 以对 温度 值进 行 分析 的一种 检 测 设备 。红 外 热成 像技
红外热像仪演示实验报告
红外热像仪演示实验报告一、实验目的本次实验的目的是通过红外热像仪的使用演示，探究红外热像仪的原理及应用，并学习如何正确操作红外热像仪进行温度检测。
二、实验器材- 红外热像仪- 标定板- 温度计- 计算机三、实验原理红外热像仪利用物体发射的红外辐射热量进行测温，然后将辐射热量转换为图像，通过色彩来表示物体的温度分布。
红外热像仪可以通过捕捉物体表面的辐射热量，生成热图，以可视化的形式展示物体的温度分布情况，从而为我们提供了非接触、全方位的温度信息。
四、实验步骤1. 将红外热像仪与计算机连接，并打开相应的软件程序。
2. 将标定板放置在实验区域内，距离红外热像仪适当距离。
3. 等待红外热像仪稳定后，使用红外热像仪对标定板进行扫描。
4. 观察计算机屏幕上显示的热图，并根据颜色变化来判断不同区域的温度差异。
5. 利用温度计测量标定板上的某一位置的实际温度。
6. 将红外热像仪测量到的温度与实际温度进行对比，计算误差。
7. 尝试对不同材料、不同距离的物体进行测温，并记录实物温度及红外热像仪测量的温度。
五、实验结果分析经过实验，我们发现红外热像仪可以准确地显示物体的温度分布情况，并且有较高的测温精度。
在与温度计的对比中，我们发现红外热像仪的测量误差较小，能够满足大部分应用的需求。
此外，我们还注意到红外热像仪可以对不同材料的物体进行测温，例如人体、电器、建筑物等。
不同物体的温度分布图也有所不同，这样可以用来检测故障、找出密封缺陷、排除热源等应用。
六、实验总结通过本次实验，我们对红外热像仪的原理和应用有了较为深入的了解。
红外热像仪作为一种非接触式的温度检测设备，在工业、医疗、环境监测等领域有着广泛的应用，可以为我们提供更多的温度信息。
然而，红外热像仪也存在着一定的局限性，例如不同物体的材料、表面涂层等会影响红外辐射的吸收和反射，从而对测温精度产生一定影响。
此外，红外热像仪的使用需要一定的技术和经验，否则可能会出现不准确的测温结果。
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实验二采用红外热像仪的切削温度测量
一、实验概述
切削过程中，会产生一系列物理现象，如切削变形、切削力、切削热与切削温度、刀具磨损等。
对切削加工过程中的切削力、切削温度进行实时测量，是研究切削机理的基本实验手段和主要研究方法。
通过对实测的切削温度进行分析处理，可以推断切削过程中的切削变形、刀具磨损、工件表面质量的变化机理。
在此基础上，可进一步为切削用量优化，提高零件加工精度等提供实验数据支持。
本实验是使用红外热像仪进行切削温度的非接触测量，研究切削用量对于切削温度的影响。
通过本实验可使同学们熟悉制造技术工程中的基础实验技术和方法，了解用先进的仪器设备研究传统切削加工的方法。
二、实验目的
1、学习及掌握红外热像仪测量切削温度的方法,了解红外成像测温原理
2、研究υc、f对切削温度的影响.
三、实验仪器设备
1、CA6140车床
2、Flir A315 红外热像仪
3、刀具：YT15,角度：γ
o = α
o
= κr= λs= 。
4、试件：45钢棒料
说明：刀具参数、车床和工件由各班学委负责准备或负责，红外热像仪的操作由专门指定同学负责。
四、实验原理
红外热像仪的基本工作原理是利用了斯蒂芬—波尔兹曼定律,即
E =εσT4（1）
式中 E ———物体辐射单元单位面积的辐射能量(W/ m2)
ε———物体辐射单元表面辐射率(取决于物体表面性质)
σ———斯蒂芬—波尔兹曼常数(σ = 5.76 ×10 - 8W/ m2·K4)
T ———物体辐射单元的表面温度(K)
切削时,红外热像仪通过光机扫描机构探测工件(或刀具) 表面辐射单元的
辐射能量,并将每个辐射单元的辐射能量转换为电子视频信号,通过对信号进行处理,以可见图像的形式进行显示,显示的热像图代表被测表面的二维辐射能量场,若辐射单元的表面辐射率已知,则可通过斯蒂芬—波尔兹曼定律求出辐射单元表面的温度分布场及动态变化。
虽然红外热像仪所测温度为相对温度,滞后于实际切削温度,但根据传热反求算法可准确求得切削过程中工件(或刀具) 的温度变化规律及动态分布。
红外热像仪测温法具有直观、简便、可远距离非接触监测等优点,在恶劣环境下测量物体表面温度时具有较大优越性。
图1 红外热像仪组成结构原理图
注意：红外热像仪属于高值、精密、易损设备，未经允许，不能搬动或触摸。
五、实验方法与步骤
1．熟悉要使用的红外热像仪及其在线测量软件（Monitor；Tools；SDK），机床操作手柄及安全注意事项，安装试件，安放好红外热像仪及电脑设备，请辅导教师检查。
2．试验走刀量 f 对切削温度的影响
固定a p，V改变f，切削，记录保存瞬时的温度分布图和温度随时间的变化曲线。
3．试验切削速度对切削温度的影响
固定a p，f 改变V 切削，记录保存瞬时的温度分布图和温度随时间的变化曲线。
六、实验报告要求
1、自行设计切削温度测量的单因素实验表格（预习完成），认真总结红外热像仪测温原理和方法。
2、对获得的温度分布图和变化曲线数据进行整理分析，并与教材上的经验公式计算结果进行比较分析。
图线要贴在实验报告上。