环形金刚石线锯开方单晶硅棒试验研究

通过环形金刚石线锯开方单晶硅棒试验,分析了影响环形金刚线锯切割能力的因素及其切割硅棒的能力和切割失效机理,结果表明:相同跑线方式下,相比于冷却水流量10L/min工况下,在20L/min时更有利于维持环形金刚石线锯切割能力;在张力100N、线速度30m/s、进刀速度20mm/min的工况下,环形金刚石线锯总开方深度为2635mm,其失效形式主要为磨粒磨损与镀层磨损。在金刚线切割过程中,受张力以及切割时硅棒的反作用力影响,易导致金刚石磨粒和镀层开裂、磨粒脱落;同时,因导轮处反复折弯换向,钢线出现松散,最终引起环形金刚石线锯韧性断裂;随着切割深度的增加,环形金刚线锯开方后的硅棒表面粗糙度呈现先降后升的趋势,但变化幅度不大,表面粗糙度的数值均小于1μm,表面质量良好。     

固结磨粒金刚石线锯技术的研究

金刚石线锯是一种对硬脆性材料进行精密、窄缝切割技术。其中,固结磨粒金刚石线锯以其切割速度快、耗材成本低及环保等优点被广泛应用于半导体和太阳能电池硅材料的切割加工中。利用目前国内现有的设备和国际上较好的金刚石线锯丝,从切割工艺参数、失效机理等方面对硅材料的固结磨粒金刚石线锯进行了试验和分析,对提高硅材料切割效率与切割质量有一定的指导意义。     

基于ANSYS的金刚石线锯振动的有限元分析

为提高金刚石线锯切割的加工质量,减小金刚石线锯的振动,利用有限元软件ANSYS对金刚石线锯切割设备中金刚石线锯的振动进行了研究。分析了线锯张紧力、线锯跨距长短等因素对金刚石线锯振动的影响规律,为优化金刚石线锯切割设备的设计提供参考。     

基于轮廓法的金刚石线锯整周三维表面形貌测量和评价

针对毫米级尺度线径和微米级尺度磨粒的金刚石线锯整周三维表面形貌测量难以实现与定量评价问题,提出一种基于轮廓法的圆周扫描表面磨粒形貌测量与分析方法。通过显微测量系统沿周向扫描采集金刚石线锯对应的边缘轮廓图像序列,经图像处理后获得金刚石线锯整个圆周表面形貌的坐标点云,采用三次样条插值法对数据进行平滑处理,经圆柱坐标变换处理,可重构金刚石线锯三维表面形貌。在金刚石线锯常用评价参数基础上,提出基于扫描过程二维投影轮廓和三维重构形貌的综合评价参数。采用自行研制的测量系统,对两个规格的线锯（线径外径分别为0.250 mm、0.320 mm;磨粒粒径范围30~40 μm）进行测量和评价。试验结果表明：该方法无需多次拼接,就可完成金刚石线锯整周三维微观形貌测量,并能实现对线锯特征参数的全面评价,可为线锯本身制造及使用过程中的工艺优化提供更加客观的基础数据。     

YAG晶体切割参数对线锯寿命影响的试验研究

YAG(Y3Al5O12)晶体以优异的特性正被广泛使用,选择合适的切割方式来降低其加工成本十分重要。对固结线锯的种类和失效形式进行总结,环形电镀多丝绞合金刚石线锯适合硬脆YAG晶体切割。采用往复线机床和环线机床进行切割试验,发现往复线金刚石线锯机床切割线锯寿命短,切割过程易发生断线,环形线锯切割时无换向可实现高速切割。通过环线机床正交试验发现切割线速度提高线锯寿命显著增加,线锯进给速度增加则寿命先提高后降低,线锯张紧力对线锯寿命没有影响。     

横向超声振动对金刚石线锯切割硬脆材料锯切力及临界切削深度的影响

硬脆晶体材料,如SiC、Ge和Si等,由于其临界切削深度极小,常规加工方法很难实现塑性模式加工,研究横向超声振动金刚石线锯对硬脆材料锯切力和临界切削深度的影响有重要意义。在研究线锯受迫振动的基础上,分析金刚石线锯在横向超声波激励下柔性旋转点切割硬脆材料的条件;用特征函数对超声激励下金刚石线锯的振动切割状态进行表征;应用磨削理论建立了单颗金刚石磨粒切割硬脆材料的力学模型;推导出超声振动激励下金刚石线锯锯切硬脆材料临界切削深度的计算公式。以单晶SiC为对象,进行了超声振动线锯切割和普通线锯切割对比试验。结果表明相同条件下,超声振动线锯切割SiC的锯切力比普通线锯的锯切力减少22.4%~64.2%,临界切削深度增加1倍,晶片表面粗糙度有明显的改善。试验结果与理论分析具有良好的一致性。     

钎焊金刚石线锯的制作工艺

传统金刚石线锯是在细金属丝的表面通过电沉积镍或热固化树脂来固定一层金刚石磨料,用于材料的精密切割.由于磨料只是被机械地包埋镶嵌在镀层或树脂结合剂中,磨料易脱落,线锯寿命短.为解决此问题,提出了利用气体保护感应加热钎焊工艺制作金刚石线锯,提高金刚石磨料的结合强度.进行了气体保护装置的研制和钎焊工艺的研究,成功试制出钎焊金刚石线锯,对钎焊机理进行了探讨.     

电镀金刚石线锯的制造工艺研究

利用复合电镀法,以直径φ0．3mm的琴钢丝为基体,选取400。的金刚石作为磨料,选用瓦特型镀液,采用埋砂法制造金刚石线锯。利用显微镜测试了镀层厚度,利用体视显微镜观察了线锯形貌。结果表明,上砂电流密度在2．0A／dm2,上砂时间20min时能够获得金刚石磨粒分布均匀、与基体结合力好的金刚石线锯;给出了本实验条件下制造电镀金刚石线锯的最佳电镀工艺参数。     

金刚石线锯超声复合锯切的运动轨迹研究

通过对金刚石线锯超声复合锯切进行运动学分析,阐述金刚石线锯在锯切过程中的一些特征,由此可为金刚石线锯工具开发和加工工艺参数的优化选择提供基本参考依据,并能为超声锯切过程的深入研究打下理论基础.     

感应钎焊金刚石线锯抗拉性能的研究

为了研究钎料、磨粒、钎焊温度对金刚石线锯抗拉性能的影响,利用高频感应加热设备在氩气中进行了钎焊金刚石线锯的制备,在万能试验机上进行了拉伸试验,分析了线锯抗拉性能的影响因素。结果表明:高温钎焊后,线锯的抗拉强度下降明显。     

Wear characteristics of circular diamond saws in the cutting of different hard abrasive rocks

Circular diamond saw of wear is affected by a range of factors. However, the principal factors that require consideration in predicting wear rates are the type of diamond saw, the saw operating parameters and the characteristics of the cut rock. A single rock property index is not a sufficient basis for predicting wear performance. A variety of ten types of rocks were cut in the laboratory with two types of circular diamond saw using a fully instrumented cutting rig at different feed rates, depths of cut and at constant peripheral speed. Quantitative determinations of a wide range of textural, mechanical and intact properties of the rocks were also made. Wear (weight loss and height loss) of saw were measured after a series of test in each rock type. The wear of saws can take many forms, however, the most common wear mechanism operating on saws during the rock cutting is abrasion. Impact loading and impact fatigue also accelerates the wear of saws. The analysis indicated that the statistical model for the rock saws have potential for practical application. The application of multiple regression analysis to diamond saw performance is novel and the technique shows promise for the prediction of saw wear in specific rock types. The ability of the technique to provide a mathematical characterization of the performance of new cutting saws in the specific rocks may prove to value to saw manufacturers and users.     

环形电镀金刚石线锯对花岗石锯切机理的研究

论述用环形电镀金刚石线锯锯切花岗石时脆、塑性转变的临界条件,研究认为,提高锯丝的锯切速度,有利于花岗石由脆性向塑性转变。用自制的试验设备对花岗石进行锯切试验,试验结果表明,当花岗石的锯切深度小于其脆、塑性转变的临界深度时,花岗石可以实现塑性域锯切,锯切表面光滑,质量较好。     

环形电镀金刚石线锯断裂失效分析

研究了环形电镀金刚石线锯锯切石材时的断裂失效形式。通过对锯丝断口的分析,认为环形电镀金刚石锯丝的断裂形式主要表现为锯丝的疲劳断裂和因进给压力过大引起的锯丝拉断。通过理论分析,获得了锯切进给压力的理论公式。公式表明:适当提高导轮直径有利于降低锯丝应力,而降低锯丝速度对降低锯丝应力贡献较小。     

分层式高效率金刚石切边刀头的研究

提高切边刀头寿命和切割效率是金属结合剂金刚石锯片研究的关键问题。通过对采用不同金刚石、结合剂成份和烧结工艺制备分层式切边刀头的试验研究,分析了刀头的性能。结果表明:用Cu作黏结相,同时添加少量的Fe、Sn、Ni、Cr作黏结添加相可提高刀头的硬度、强度,改善刀头的切割性能、抗磨损能力及韧性。     

水下金刚石绳锯机技术方案分析与设计

介绍了金刚石绳锯机的基本组成和工作原理,通过对国外海洋工程施工中金刚石绳锯机作业技术方案的分析,设计了适于海底油气管道切割的水下金刚石绳锯机。针对丝杠在水下易腐蚀的缺点,提出了利用连通器原理对丝杠进行密封的方法。这种类型的水下金刚石绳锯机将在海底油气管道维修工程中发挥更有效的作用。     

环形电镀金刚石线锯的研制

研制了一种新型环形电镀金刚石线锯 ,介绍了锯丝基体的制备及锯丝电镀工艺。锯切试验表明该金刚石线锯具有锯切表面质量好、锯切效率高、出材率高等优良性能 ,尤其适合贵重硬脆材料以及各向异性复合材料的切割加工。     

用于水下作业的锯绳张力检测系统

为了使金刚石串珠绳锯能够完成海底输油复合管道的切割作业,通过锯绳张力的检测可以监控切割状态,保证切削与进给运动处于协调状态。文中分析了锯绳切割时的受力状态,采用力合成法设计了张力传感器的机械结构,提出了上、下单片机通讯的水下锯绳张力的检测方案;设计了检测张力传感器,介绍了受力检测工作原理,对传感器进行了标定和精度分析;进行了锯绳水下切割管道张力检测试验,结果验证了锯绳水下张力检测方法的可行性、可靠性。