硬質(zhì)合金豎式沉積爐溫度場模擬及結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究.pdf

1、硬質(zhì)合金刀具作為制造業(yè)的重要工具，對先進(jìn)制造業(yè)的發(fā)展具有重要作用，而涂層硬質(zhì)合金刀具由于其具有的優(yōu)異性能，使其應(yīng)用領(lǐng)域更為廣泛，前景十分廣闊。硬質(zhì)合金沉積爐作為硬質(zhì)合金涂層工藝的關(guān)鍵設(shè)備，其合理的結(jié)構(gòu)和理想的溫度場分布，對獲得良好的涂層硬質(zhì)合金產(chǎn)品具有重要作用。因此，對沉積爐結(jié)構(gòu)選型以及爐內(nèi)溫度場進(jìn)行研究，可以為沉積爐的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)，具有現(xiàn)實(shí)意義。 本文分析了硬質(zhì)合金生產(chǎn)工藝及涂層工藝，就涂層工藝溫度制度的特點(diǎn)對豎式沉積

2、爐的結(jié)構(gòu)選型進(jìn)行了研究，比較了中頻加熱和電阻加熱兩種加熱方式的加熱原理，根據(jù)電阻加熱更能確保豎式沉積爐內(nèi)溫場均勻性的特點(diǎn)，確定電阻加熱是豎式沉積爐合適的加熱方式。本文針對進(jìn)口豎式沉積爐，運(yùn)用流體力學(xué)商業(yè)軟件fluent對爐內(nèi)溫度場進(jìn)行模擬，通過模擬結(jié)果發(fā)現(xiàn)，進(jìn)口豎式沉積爐爐內(nèi)溫度場存在局部高溫區(qū)，高溫區(qū)正是位于電熱體螺線圈密集區(qū)，這說明電熱體螺線圈密集區(qū)熱負(fù)荷比較集中，從而導(dǎo)致位于這一區(qū)域的電熱體實(shí)際表面熱負(fù)荷較高，超過了其所允許的表面

3、熱負(fù)荷，導(dǎo)致電熱體材料容易損害或燒斷。另外，進(jìn)口豎式沉積爐電熱體在安裝、更換方面都存在較大難度，而且維修成本較高。因此，進(jìn)口豎式沉積爐結(jié)構(gòu)形式存在缺陷。 針對進(jìn)口豎式沉積爐存在的問題，協(xié)助株洲鉆石硬質(zhì)合金有限公司對其進(jìn)口豎式沉積爐結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。通過對結(jié)構(gòu)優(yōu)化后的豎式沉積爐爐內(nèi)溫度場進(jìn)行模擬研究發(fā)現(xiàn)，優(yōu)化后的沉積爐內(nèi)不存在局部高溫區(qū)，電熱體頻繁燒斷的現(xiàn)象很少出現(xiàn)，而且優(yōu)化后爐內(nèi)溫度場均勻，加熱效果更好，安裝難度減小，維修成本降低，