金刚石线锯切割碳化硅陶瓷的机理与工艺研究

通过金刚石线锯切割碳化硅陶瓷的单因素试验设计,研究线速度、进给速度、进给速度与线速度比值R等工艺参数对其表面质量的影响规律,并通过超景深三维显微镜、精密粗糙度轮廓仪对其表面形貌、表面粗糙度进行观察和测量。结果表明:当线速度从0.4 m/s增加到1.3 m/s时,碳化硅陶瓷的表面形貌明显改善,进给方向和线锯方向的表面粗糙度分别下降了20.35%和10.45%;当进给速度从6 μm/s增加到24 μm/s时,其表面形貌由好转差,进给方向与线锯方向的表面粗糙度分别上升了12.07%和3.91%;当进给速度与线速度增加但两者比值R固定为2×10-5时,碳化硅陶瓷的表面质量基本维持在同一水平。      

基于灰色理论的铁氧体切割工艺参数优化

针对铁氧体的高精度环形金刚石线锯切割工艺参数优化问题,以其切割后的面形精度和表面粗糙度作为评价指标,采用正交试验法研究主轴转速、进给速度和张紧力等工艺参数对切割表面质量的影响,并基于灰色理论对多工艺目标进行数据分析和综合评判,得到工艺参数组合优化方案为:主轴转速,1 000 r/min;进给速度,1.0 mm/min;张紧力,90 N。切割试验结果表明:用优化后的参数组合得到的面形精度PV为7.37 μm、表面粗糙度R_a为0.882 μm,加工表面质量提高,验证了铁氧体切割工艺参数优化的有效性和实用性。      

超声金刚石线锯复合加工工件的对比实验研究

使用改进的金刚石线锯加工机床,分别在有超声作用与无超声作用下对金刚石线锯切割工件的过程进行研究。结果表明:锯切力随金刚石线锯线速度的增大而变小,随工作台进给速度的增大而变大;相同条件下,超声金刚石线锯复合加工与单纯用金刚石线锯加工相比,加工过程中锯切力要小得多,工件加工轨迹直线度更好,表面粗糙度值更小,工件表面加工质量更好。      

金刚石线切割单晶碳化硅锯切力的实验研究

从锯切力的角度对金刚石线锯锯切单晶SiC材料的加工过程进行了研究。得出了线速度、进给速度、线锯张紧力对锯切力的影响规律。从单位长度线锯材料去除量、锯切比能的角度讨论了锯切工艺对锯切力的影响机理。在金刚石线锯锯切单晶SiC过程中,锯切力随着线速度的增大而减小,随着进给速度的增大而增大,线速度与进给速度对锯切力的综合影响表现为:单位长度线锯材料去除量的增加会增大锯切力。单位长度线锯材料去除量对于金刚石线锯锯切单晶SiC材料的锯切比能具有显著的影响。     

环形电镀金刚石线锯研究

环形电镀金刚石线锯是将金刚石磨粒固着于环形钢丝基体上的一种切割工具。使用自制的环形电镀金刚石线锯进行多晶硅的切割试验,阐述了钢丝基体材料的选择,焊接方法,环形电镀金刚石线锯的制作工艺。采用切割工艺参数为:锯丝线速度20～40 m/s,工件进给速度2～10 mm/min,锯丝张紧力60～100 N。试验表明:硅片表面平整光滑,表面粗糙度Ra达到0.328～0.562μm,体现出环形金刚石线锯切割的良好特性。     

线速度对金刚石线锯及硅片表面质量的影响

为了考察线速度对金刚石线锯切割过程的影响,研究了不同线速度条件下金刚石线锯的磨损情况以及硅片表面质量情况,通过SEM及粗糙度仪对切后线材、硅片等进行微观及量化分析。结果表明:线速度由1 300 m/min提高至1 800 m/min,金刚石线锯磨损量由3.5 μm逐渐降低到2.5 μm,降幅为28.6%;金刚石线锯切割硅材料为塑性及脆性模式混合去除,硅片表面的形貌呈现沟槽状、连续划痕并伴随大量凹坑;随着线速度的增加,硅片表面粗糙度逐渐减小,算数平均粗糙度R_a、最大高度R_z以及最大表面粗糙度R_t数值分别下降了33.7%、37.8%、45.6%,表面凹坑数量随着线速度的增大也逐渐减少。      

利用金刚石线锯切割硅晶体的实验研究

本文综述了脆性材料的塑性转变理论、脆性材料塑性加工研究进展情况,进行了环形金刚石线锯丝切割硅晶体的实验.锯丝单方向连续运动,因而可以提高切割速度,锯丝运动速度为10 m/s和21 m/s两种.工件进给速度分别为8.4 mm/min,12.6 mm/min和20 mm/min等三种.用扫描电镜检测切割表面并与往复式线锯切割表面进行比较.实验结果及理论分析表明:锯丝上单个磨粒切削深度极小,切割表面平整、无崩碎现象,表面粗糙度值达1.4 μm～3 μm,接近粗磨加工后的表面.进给速度增大,表面粗糙度有所增大;切削速度提高,表面粗糙度降低不明显,这与理论分析不一致,其原因是工艺系统振动、冲击所致.锯丝磨损、磨料脱落是降低切割表面质量的另一原因.     

HIPSN陶瓷高效精密磨削工艺优化试验研究

目的针对HIPSN(热等静压氮化硅)陶瓷精密加工效率低、成本高、难度大的问题,对HIPSN陶瓷高效精密磨削加工工艺进行优化。方法利用高精度成形磨床对HIPSN陶瓷进行试验,分析砂轮线速度、磨削深度、工件进给速度等工艺参数对磨削后表面质量的影响规律。结果磨削深度由0.005 mm增加到0.050 mm,表面粗糙度值由0.2773μm减小到0.2198μm,并趋于稳定;工件进给速度由1000 mm/min增加到15 000 mm/min,表面粗糙度值由0.2454μm减小到0.2256μm,之后增大到0.2560μm,并趋于稳定;砂轮线速度由20 m/s增加到50 m/s,表面粗糙度值由0.2593μm减小到0.2296μm。随着工件进给速度的增大,表面波纹度平均间距Sw由0 mm直线增加到5.90 mm;随着砂轮线速度的提高,平均间距Sw由2.33 mm直线减小到0.68 mm。优化工艺参数组合:砂轮线速度50 m/s,磨削深度0.030 mm,工件进给速度3000 mm/min。结论表面粗糙度值与磨削深度和砂轮线速度呈负相关,随着工件进给速度的增大,表面粗糙度值先减小后增大,之后趋于稳定。减小工件进给速度、提高砂轮线速度有助于改善表面波纹度。     

超声切割SiC单晶时金刚石线锯磨损特性的研究

超声线锯切割SiC单晶时,金刚石线锯的成本仅次于SiC单晶材料本身的成本。建立了超声辅助切割SiC单晶时线锯受力模型,对线锯受力和失效形式进行了理论分析,并进行了相关试验,研究了工件进给速度对线锯偏角、切割方式对线锯磨损、切削液对线锯磨损以及磨粒破坏形式对线锯切割性能的影响规律。结果表明:工件进给速率及超声振幅增大,线锯易被拉断,但过小,切割效率会降低,要想通过增大工件进给速率提高效率,必须提高线锯强度,增大导轮直径,降低线速;超声辅助切割时线锯磨损可降低约40%;与自来水相比,使用Ecocool Resist EP微乳化液后线锯表面堵塞较严重;金刚石磨粒的微小破碎、有利于切割。     

超声切割SiC单晶时金刚石线锯磨损特性研究

超声线锯切割SiC单晶时,金刚石线锯的成本仅次于SiC单晶材料本身的成本。建立了超声辅助切割SiC单晶时线锯受力模型,对线锯受力和失效形式进行了理论分析,并进行了相关试验,研究了工件进给速度对线锯偏角、切割方式对线锯磨损、切削液对线锯磨损以及磨粒破坏形式对线锯切割性能的影响规律。结果表明：工件进给速率及超声振幅增大,线锯易被拉断,但过小,切割效率会降低,要想通过增大工件进给速率提高效率,必须提高线锯强度,增大导轮直径,降低线速;超声辅助切割时线锯磨损可降低约40%;与自来水相比,使用Ecocool Resist EP微乳化液后线锯表面堵塞较严重;金刚石磨粒的微小破碎、有利于切割。     

电镀金刚石线锯切割光伏多晶硅的表面特性与锯丝磨损分析

电镀金刚石线锯切割的光伏多晶硅切片表面特性,影响其断裂强度和后续的制绒工艺;为探究线锯锯切工艺参数对多晶硅切片表面特性的影响规律,揭示电镀金刚石锯丝的磨损机理,开展了光伏多晶硅的电镀金刚石线锯切片试验。研究结果表明:锯切的多晶硅表面存在由金刚石磨粒的塑性剪切、微切削去除形成的塑性浅划痕与较深的沟槽,及材料脆性去除留下的表面破碎微凹坑;切片表面材料的塑性去除和脆性去除相对比例随工艺参数组合变化而变化,增大晶片进给速度,降低走丝速度,切片表面粗糙度增大,表面形貌逐渐由塑性沟槽为主转变为以破碎微凹坑为主;使用表面镀镍(金属化)的金刚石颗粒制备的电镀金刚石锯丝的磨损形态在稳定阶段主要是磨粒磨平,使用后期主要是磨粒脱落和镀层磨损。      

钛合金抛光表面粗糙度与表面形貌研究

为了优化钛合金抛光工艺参数,采用中心复合响应曲面法,建立了抛光表面粗糙度的预测模型;采用方差分析方法,检验了预测模型以及各抛光参数的显著性,分析了各抛光参数对表面粗糙度及表面形貌的影响规律。结果表明:该预测模型可对抛光表面粗糙度进行有效的预测;页轮粒度、页轮线速度和进给速度对表面粗糙度影响极显著;表面粗糙度随页轮粒度、页轮线速度和进给速度的增大而减小;表面形貌整体均匀,存在一定的隆起和沟壑。     

超声滚压参数对TC4钛合金表面完整性的影响

为研究加工参数对超声辅助滚压强化TC4钛合金表面完整性的影响规律，设计基于主轴转速、进给速度、静压力和加工次数的4×4正交试验，对试样表面显微形貌、残余应力、硬度和粗糙度进行观测分析。结果表明：表面残余应力和硬度随主轴转速和进给速度的增大先增大后减小，随静压力的增大逐渐增大，随加工次数的增多逐渐减小；表面粗糙度随主轴转速和进给速度的增大逐渐增大，随静压力和加工次数的增大而减小。加工后试样表面完整性得到有效提高，划痕缺陷被消除，表面光整度提高；并形成了有利的残余压应力，最大值为-431.063 MPa,表面显微硬度提高了38.1%,表面粗糙度降低了92.7%。     

金属板材数控单点渐进成形表面质量的实验研究

为了分析工艺参数对金属板材单点渐进成形表面质量的影响,本文在数控铣床上进行了08Al钢方锥形盒单点渐进成形实验,检测了表面粗糙度,研究了工艺参数(成形角、横向进给速度、纵向进给速度和进给量)对渐进成形件表面质量的影响。结果表明:成形角为45°时,表面粗糙度最小;横向进给速度为150 mm/min时,表面粗糙度最大;表面粗糙度随纵向进给速度的增大而减小,随纵向进给量的增大而增大。     

砂带磨削表面粗糙度理论预测及灵敏度分析

目的 以钢化玻璃磨边为研究对象,建立金刚石砂带磨削表面粗糙度理论预测模型,并分析粗糙度对各工艺因素的灵敏度。方法 首先,采用多因素线性回归分析建立了关于磨削工艺参数的粗糙度理论预测模型;其次,通过正交试验研究了磨削压力、砂带线速度和砂带张紧力对粗糙度和材料去除率的影响大小,并得到了工艺参数的优水平组合;再次,根据正交试验结果计算了粗糙度理论预测模型的数学表达式,同时,建立了灵敏度模型来进行工艺因素的灵敏度分析和工艺参数的区间优化;最后,利用随机试验验证了粗糙度理论预测模型的准确性。结果 极差分析可知,RA（0.137）?RC（0.068）?RB（0.016）,MC（6.828）?MA（5.228）?MB（1.784）,磨削工艺参数的优水平组合为A2B3C3。电镀金刚石砂带磨削表面粗糙度理论预测模型的表达式为 。各工艺参数的优选区间为：磨削压力10~20 N,线速度15~30 m/s,张紧力40~60 N。随机试验可得,粗糙度理论预测模型的相对误差大小维持在5.5%~10%。结论 关于工艺因素对磨削质量的影响,磨削压力最大,砂带张紧力次之,砂带线速度最小。关于工艺因素对材料去除率的影响,砂带张紧力最大,磨削压力次之,砂带线速度最小。磨削压力为18 N、砂带线速度为30 m/s、砂带张紧力为55 N时,磨削表面质量最好,且材料去除率较高。试验参数范围内,粗糙度对磨削压力的灵敏度随磨削压力的增加而下降,对砂带线速度和砂带张紧力的灵敏度随着二者的增加而增加。15组随机试验表明,粗糙度理论预测模型具有较高的可靠性和准确性。     

金刚石砂轮磨削轴承用ZrO2 陶瓷表面质量研究

在氧化锆陶瓷磨削中为获得较高质量表面,采用单因素试验研究磨削深度、砂轮线速度、工件进给速度对氧化锆陶瓷精密磨削表面质量的影响规律及材料去除机理,通过超景深三维显微镜以及扫描电子显微镜,观察氧化锆陶瓷试件磨削后的表面形貌,最后用正交试验法进行优选并验证。结果表明:磨削表面的粗糙度随磨削深度、工件进给速度增大而增大,随砂轮线速度增大先减小、后增大。在磨削深度5 μm、砂轮线速度40 m/s、工件进给速度1 000 mm/min的优化组合条件下,磨削3组氧化锆陶瓷的平均表面粗糙度R_a为0.388 9 、0.417 0和0.403 7 μm。      

螺旋桨金刚石砂带磨削试验研究

以船用螺旋桨为研究对象,提出一种利用电镀金刚石砂带磨削螺旋桨的方法,并试验分析影响螺旋桨表面粗糙度的各个工艺因素。通过单因素试验研究磨削压力、砂带线速度和磨削进给速度对表面粗糙度的影响,并得到工艺参数的最优水平组合:磨削压力15 N,砂带线速度30 m/s,磨削进给速度20 mm/s;锆刚玉砂带与金刚石砂带在相同工艺参数下对螺旋桨表面粗糙度的影响规律基本一致,但金刚石砂带具有更长的寿命,增幅为125%。      

树脂金刚石砂轮磨削钒酸钇晶体中磨削参数对力和磨削表面质量的影响

本文用树脂结合剂金刚石砂轮对钒酸钇晶体进行了平面磨削实验,研究了砂轮线速度、工件进给速度和磨削深度对磨削力和磨削表面粗糙度的影响。结果表明:磨削力和磨削表面粗糙度都是随着砂轮线速度的增加而减小,随进给速度和磨削深度的增加而增加,其中磨削深度对磨削力影响最大,砂轮线速度对磨削表面粗糙度影响最大。钒酸钇晶体的磨削表面主要由断裂区域和光滑区域组成,当砂轮线速度为30m/s时,磨削表面存在宽度约100μm的裂痕,而随着砂轮线速度的上升,裂痕宽度降低到50μm以下,同时光滑区域所占的比例增加,这可能与发生塑性变形的机率增大有关。     

金刚石线锯锯切微晶玻璃正交试验研究

对电镀金刚石线锯锯切微晶玻璃的工艺参数进行了试验优化研究。设计了3因素4水平的正交试验,分析了工件进给速度、锯丝线速度和气缸压力对切片表面粗糙度和锯切效率的影响,获得了基于降低表面粗糙度和提高锯切效率的锯切工艺参数。在本试验范围内,优化的工艺参数为:工件进给速度0.75 mm/min、锯丝线速度1.7 m/s,气缸压强0.26 MPa。     

C/SiC复合材料磨削的表面/亚表面损伤

采用树脂结合剂金刚石砂轮对二维正交编织结构C/SiC复合材料进行了平面磨削加工实验。通过对磨削加工表面形貌、磨削表面中碳纤维区域的粗糙度、磨削亚表面形貌的分析与测量,对C/SiC复合材料磨削表面/亚表面损伤进行了研究。结果表明:磨削表面中碳纤维损伤形式以阶梯状脆性断裂为主。对于编织方向平行于进给速度方向的纤维区域,脆性断裂尺寸、表面粗糙度受工艺参数影响较小;而对于编织方向垂直于进给速度方向的纤维区域,脆性断裂尺寸、表面粗糙度随进给速度增大无明显变化,但随磨削深度增大而明显增大。碳纤维区域亚表面损伤形式主要为阶梯状脆性断裂,而SiC区域亚表面损伤形式主要为脆性断裂及微裂纹,且损伤程度在实验参数范围内无明显差异。