金刚石高速滑动研磨法的研究及应用

提出了一种金刚石高速滑动研磨法,即将金刚石试样压紧高速旋转的金属园盘,不用金刚石磨料,在大气中便可对金刚石试样进行高效率研磨加工.试验表明,工具园盘材质采用含碳量低且导热系数小的SUS304不锈钢或Inconel718合金,在高速、高压下可对单晶金刚石(0.6mm,(100)面)进行研磨,且效率特别高;对于SUS304钢园盘,如果加工条件设为滑动速度Vs=4000m/min,压紧力P=114MPa,试样摆动速度VW=200mm/min,研磨加工效率可高达h=260μm/min(0.94mm3/min).金刚石的研磨机理可认为是金刚石的碳向工具园盘中的迅速扩散,关于碳的石墨化和氧化对气化的影响,也有必要加以详细地探讨.     

聚晶金刚石拉丝模高效研磨工艺及参数优化研究

采用金刚石颗粒研磨聚晶金刚石(PCD)拉丝模毛坯的端面,是一种靠脆性断裂机理去除余量的工艺,研磨后的支撑环拉丝模合金环与金刚石层混合表面的平面度不大于0.05 mm。研磨通常分为粗研、精研两个过程。重点介绍粗研过程,因为粗研大约去除余量0.180 mm,约占总去除量的90%。通过研究研磨设备、工装夹具、研磨混合液、研磨压力和研磨速度等工艺参数,开发出一种可以提高效率的特殊研磨工艺。     

涂料色浆研磨效率的探索

讨论了影响涂料色浆研磨效率的因素,着重研究了研磨设备的工艺参数、研磨介质的类型尺寸、不同的研磨工艺、研磨设备转速和色浆流量对研磨效率的影响.给出了大流量砂磨机在研磨溶剂型涂料色浆时的最佳工艺参数：转轴转速为700～800 r/min、第一道研磨流量为6.5 L/min、第二道研磨流量为5L/min、以填充比为70％填充Φ1.2～1.4 mm纯氧化锆珠,以此工艺参数进行色浆研磨时可以提高研磨效果和研磨效率.     

电镀金刚石车针的制造方法

在超声振动研磨中,由超声换能器及相应夹具组成的超声振动系统对PCD材料施加一个振幅为A（通常A=10～20μm）、频率为,（通常f=20kHz）的高频振动,使PCD材料沿研磨盘径向产生一个振幅为A的高频往复运动,研磨时,这一往复运动与研磨盘线速度V合成,研磨轨迹由普通研磨时的圆变为在圆上叠加的以f／V为频率、以A为振幅的高频谐波,从而使磨粒在单位时间内通过PCD材料表面的研磨轨迹加长,研磨效率相应提高;同时,单位时间内研磨轨迹的加长也使研磨速度增大,使磨粒具有比普通研磨条件下更高的冲击动能,     

金刚石丸片与固结磨料抛光垫研磨硅片的比较研究

采用金刚石丸片和固结磨料抛光垫两种方式研磨加工硅片,以硅片的材料去除率(MRR)和表面粗糙度(Sa)为指标对金刚石丸片和固结磨料抛光垫的研磨性能进行了评价.结果表明:固结磨料抛光垫研磨硅片的材料去除率高于金刚石丸片;研磨后硅片的表面粗糙度也优于金刚石丸片,且表面粗糙度(Sa)在中部和边缘相差不大.最后分析了研磨硅片的产物-磨屑的形状特征,得出固结磨料抛光垫研磨硅片时的塑性去除量远高于金刚石丸片.     

研磨液对440c不锈钢磁力研磨效果的影响

分别以46#机械油和煤油对440c不锈钢表面进行磁力研磨。通过正交试验对研磨加工的工艺参数进行优化,从表面粗糙度、基体质量损耗、三维表面形貌等方面对比研究了上述2种研磨液对不锈钢表面光整效果的影响。结果表明,以机械油为研磨液时的光整效果更好,磁力研磨的最佳工艺条件为:主轴转速2 500 r/min,加工间隙1.8 mm,进给速率60 mm/min,磨料填充量2.0 g。在最佳工艺条件下研磨后,工件的表面粗糙度由0.381μm降至0.032μm,大量毛刺和划痕得以去除,镜面效果良好。     

聚晶金刚石表面研磨抛光试验研究

通过设定负载,对聚晶金刚石(PCD)产品表面进行研磨抛光实验,考察了不同负载下砂轮、夹具、PCD的温度变化及其对抛光效率的影响。实验结果表明:负载在一定范围内(180N≤P≤300N)时,抛光效率随着负载的增大而提高;但负载过大(P360N)时,抛光效率反而降低,且容易损害砂轮并降低抛光质量;磨削区温度过高,PCD变形量大,易导致PCD中间部位与砂轮面分离,不利于抛光。精准控制负载,控制磨削区温度,进而控制PCD变形量,有利于提高抛光效率和抛光质量。     

金刚石覆镍量对固着磨料研磨蓝宝石性能的影响

金刚石磨粒表面镀镍可以增强其与树脂的结合力。通过化学镀的方法在金刚石磨粒表面镀覆一层不同包覆率的Ni-P合金层,并制成了固结磨料研磨垫。采用CP-4型CMP抛光和测试系统,分别对蓝宝石进行粗研和精研加工,探索不同覆镍量对固着磨料研磨蓝宝石性能的影响。结果表明:金刚石磨粒表面镀镍可以改变其微观形貌:在实验范围内,随着金刚石包覆率的增加,摩擦因数、材料去除率和表面粗糙度呈现先增大后减小的趋势,其中粗研在包覆率为50%、精研在包覆率30%达到峰值;声发射信号呈现先减小后增大的趋势,其中粗研在包覆率50%、精研在包覆率30%达到谷值;粗研过程对包覆率的要求高于精研过程。     

工艺参数对化学机械抛光磷锗锌晶体表面粗糙度的影响

针对高能领域对磷锗锌(ZGP)晶体表面粗糙度达到亚纳米级的要求，提出一套完整的ZGP晶体加工工艺。首先用内圆切割机将ZGP晶体切成7 mm×7 mm×15 mm的长方体；然后根据对比实验，选取最佳磨粒(金刚石)粒径为5μm，用机械研磨的方法使晶体的表面粗糙度(Sa)降至150 nm左右；随后基于化学机械抛光(CMP)技术，设计了粗抛光(采用3μm的金刚石悬浮液作为抛光液)和精抛光(SiO₂体系)两道工序，通过单因素实验确定了最佳抛光时间均为1 h，并通过正交试验得到如下优化的精抛光工艺：SiO₂粒径0.05μm,SiO₂质量分数8%,H₂O₂质量分数3%,p H=9，抛光压力17.24 kPa，抛光转速13.5 r/min，抛光液流量300 mL/min。最终得到表面粗糙度为0.106 nm的超光滑ZGP晶体。     

机械法抛光加工金刚石膜研究

在平面研磨机上使用金刚石抛光盘对金刚石膜进行了抛光实验。通过观察金刚石膜机械抛光过程中表面形貌的变化，并结合拉曼光谱分析，提出了金刚石抛光盘抛光金刚石膜的抛光机理主要是微切削和压力破碎作用，同时还可能有少量金刚石转变为非晶碳的作用。通过单因素实验研究，发现金刚石盘的粒度对抛光金刚石膜材料去除率的影响最为显著。转速越高，表面粗糙度越小，压力和粒度存在最优值，超过该值后，表面粗糙度并不会随之降低。     

Ⅰb型宝石级金刚石单晶的多晶种合成

高温高压下温度梯度法合成宝石级金刚石时,合成周期较长.单晶种合成效率低下,通过多晶种法可以直接有效地提高合成效率,因此文章对多晶种生长宝石级金刚石进行了研究,在高温高压条件下成功实现了多颗粒2～3mm级金刚石单晶的合成,优质单晶的平均增重速度最快可达1.88mg/h.     

超声磁力复合研磨对TA18管内表面光整加工

采用超声波振动辅助磁力研磨的加工技术对TA18钛合金管内表面进行光整加工,研究了振动频率和振幅对加工质量的影响。结果表明:当在振幅10 mm下采用19 kHz的振动频率对TA18管内表面研磨50 min时,研磨效果最好,加工效率得到了提高,表面粗糙度从原始的1.20μm降至研磨后的0.07μm。钛合金表面的应力状态由原始的残余拉应力+169 MPa变为压应力-80 MPa,有效提高了工件的疲劳强度。     

旋转磁极辅助磁力研磨对TA18管内表面光整加工

采用旋转磁极辅助磁力研磨加工技术对TA18管内表面进行光整加工。对比了旋转磁极辅助和单纯磁力研磨加工前后表面粗糙度的变化,探究了辅助磁极转速和管件转速对TA18管内表面粗糙度的影响。获得了如下较佳的工艺参数:辅助磁极转速1 500 r/min,管件转速1 000 r/min,进给速率2 mm/s。在上述工艺条件下对TA18合金管内表面研磨15 min,其表面粗糙度从原始的0.89μm降至0.12μm,表面的应力状态由原始的残余拉应力+169 MPa变为压应力-112 MPa,有效提高了工件的疲劳强度。     

豫金刚石形势分析

聚晶金刚石（PCD）材料、聚晶立方氮化硼（PcBN）材料,是金刚石或cBN微粉在高温高压下合成在硬质合金基体上的,它克服了金刚石、cBN单晶各向异性的特点,具有高硬度及高耐磨性,是理想的刀具材料,被广泛应用于汽车、航空、航天、建材等领域的加工。合成的PCD、PcBN片外圆形状不规则,表面不平整。     

磁力研磨对440c不锈钢表面形貌的影响

基于磁力研磨,采用雾化快凝法制备的Al2O3系球形磁性磨料,选取440c不锈钢进行光整加工。采用正交试验设计,选用不同粒度磨料对工件进行磁力研磨,并得出优化加工参数。试验结果表明,优化参数为主轴转速2500 r/min、加工间隙1.5 mm、进给速度60 mm/min、磨料填充量2.0 g。440c不锈钢工件微观表面形貌和微观纹理得到改善,表面粗糙度由0.450μm下降到0.043μm,达到镜面效果。表明磁力研磨对440c不锈钢有良好的光整加工效果,其疲劳强度和耐腐蚀性得到不同程度的提高。     

电解-磁力研磨钛合金的工艺参数优化

为了改善钛合金零部件的表面质量,降低其表面粗糙度,基于电解-磁力研磨复合加工工艺,选用烧结法制备的Al_2O_3系球形磁性磨料,对钛合金样件进行表面光整加工。采用响应面法获得了工件表面粗糙度关于电解电压、主轴转速及进给速度的2阶响应曲面函数及显著影响工件表面粗糙度的关键因素。实验结果表明,优化的电解-磁力研磨参数如下:主轴转速1000 r/min,电解电压15 V,进给速度2.5 mm/s。在优化的工艺参数下对钛合金样件电解-磁力研磨10 min,样件的表面粗糙度由原始的1.7μm下降到0.13μm,表面微裂纹和微观形貌得到明显改善,提高了零件的寿命。     

金刚石固结磨料研磨K9玻璃的研究

为提高光学材料的研磨效率与质量,提出一种亲水性固结磨料研磨方法.采用图形转移与UV固化工艺,将粒径为5～10 μm的金刚石磨料固结于亲水性光固化树脂中,制备固结磨料研磨抛光垫(FAP).选取工件的材料去除率(MRR)和表面粗糙度(Sa)来评价研磨的加工性能.对比研究了在相同粒径磨粒下的游离磨料研磨、固结磨料丸片研磨、及亲水性FAP研磨三种不同方法对K9光学玻璃的加工性能.实验结果表明:采用FAP研磨K9玻璃,MRR为350 nm/min,表面粗糙度Sa为3.24 nm,达到了精研的加工效率和抛光的表面质量.提出了固结磨料抛光丸片和亲水性FAP的加工模型,以及亲水性FAP的自修整机理.     

环形金刚石线锯切割大理石试验研究

选用环形电镀金刚石线锯切割大理石,分析了锯丝线速度、工件进给速度和锯丝张紧力对大理石表面加工质量的影响,研究了金刚石锯丝的磨损机理.结果表明:工件进给速度对大理石表面粗糙度的影响最大,锯丝线速度对大理石表面粗糙度的影响次之,锯丝张紧力对大理石表面粗糙度的影响再次之.在本试验参数范围内,最优工艺参数为:工件进给速度为10mm/min,锯丝线速度为30m/s,锯丝张紧力为100N.     

磁粒研磨中磁性磨料的动力学行为仿真研究

为了探究磁粒研磨中磁性磨料的最佳动力学参数,利用有限元软件ANSYS Maxwell结合离散元软件EDEM,对磁粒研磨加工过程进行动态仿真。首先进行微观参数标定,得到了磁性磨粒离散元仿真所需的参数,最终确定滑动摩擦系数为0.9、滚动摩擦系数为0.109为最优的参数组合。在此参数基础上,对磁粒研磨加工过程进行动态仿真。结果表明：在其他条件一定的情况下,磁场转速越高,单位时间内磁性磨粒与管件表面之间的作用次数越高,加工效率越高。通过加工实验,得到了在不同加工参数下表面粗糙度数据。模拟仿真结果与实验结果的变化趋势具有一致性,验证了利用数值分析的手段对磁粒研磨加工过程进行理论分析的可行性。     

PCD的制备合成研究

采用细粒度金刚石粉作原料,铁基、钴基金属粉作烧结助剂,在YL 75-4800铰链式六面顶压机上对金刚石聚晶的合成工艺参数、铁粉代替钴粉对合成金刚石聚晶的影响进行了研究.并使用JS 71-A型磨耗比测定仪对试样的磨耗比进行检测.结果表明,两烧结体耐磨性相差不是很大.同时对磨耗比最大的样品进行断裂韧性测定,结果是Fe基PCD断裂韧性是7.0 MPa·m1/2,Co基6.9 MPa·m1/2,这说明,在一些应用领域中的PCD,其制作助剂可以考虑用Fe基代替Co基.