树脂结合剂固结磨粒线锯涂层材料正交试验分析

为提高热固化树脂结合剂固结磨粒线锯的制作效率,在环氧-酚醛体系的树脂结合剂固结磨粒线锯涂层材料中加入咪唑、液体聚硫橡胶和偶联剂,通过正交试验对线锯涂层材料组分进行研究。以酚醛树脂含量、聚硫橡胶含量、偶联剂含量以及树脂中金刚石浓度作为正交试验因素,以最大有效锯切面积和涂层材料的凝胶时间为评价指标。结果显示:各因素对评价指标的影响由大到小依次为咪唑含量、酚醛树脂含量、金刚石浓度、聚硫橡胶含量和偶联剂含量,其最佳组分分别为酚醛树脂质量分数40.0%、聚硫橡胶质量分数6.4%、偶联剂质量分数3.0%、咪唑质量分数1.2%,其余为金刚石,金刚石浓度450 mg/cm3。用优化配方进行验证,最大有效锯切面积为185.32 mm2,凝胶时间130 s。      

基于钎焊涂覆的树脂结合剂金刚石砂轮及性能研究

利用钎焊方法对单晶RVD和多晶PDGF1 2种金刚石磨料表面进行涂覆,制备涂覆前后4种磨料的树脂结合剂金刚石砂轮。研究钎焊过程对金刚石磨粒表面形貌和力学性能的影响,并测试不同砂轮加工硬质合金时的磨削性能。结果表明:钎焊涂覆方法可以在金刚石磨料表面有效包覆一层钎料合金涂层,涂层与金刚石磨粒间形成TiC界面结合。与涂覆前磨粒相比,涂覆后RVD磨粒的冲击韧性(TI)值减小了6%,PDGF1磨粒的TI值增大了42%。用钎焊涂覆PDGF1磨料制作的树脂结合剂金刚石砂轮拥有更低的磨削力和更高的磨削比, 但用钎焊涂覆RVD磨料制作的树脂结合剂金刚石砂轮的结果则相反。在相同加工参数下,4种砂轮磨削硬质合金的表面形貌相似,其表面粗糙度在0.50～0.68 μm。      

树脂结合剂金刚石线锯研究进展

面对普遍使用的切割技术存在的问题,人们逐渐将注意力转移到固结金刚石线锯切割的研究和利用上。与其他固结金刚石线锯相比,树脂结合剂金刚石线锯具有制作工艺简单,生产成本低,切割效率高,环境污染少等优点。本文总结了树脂结合剂金刚石线锯的制作工艺以及线锯失效的形式,并指出这一技术的研究方向是进一步提高制造效率、增长使用寿命、缩小锯丝直径。     

环形树脂结合剂金刚石线锯研制

固结磨料线锯切割相当于磨削加工,切割表面损伤层浅,因而锯切表面质量更高.电镀金刚石锯丝已经在工程实际中获得一定应用,但制造成本较高.而树脂结合剂锯丝成本则非常低.本文用1Cr18Ni9不锈钢丝作为环形锯丝的基体材料,其焊接接头可承受最大拉力110 N,疲劳寿命超过1.2×105次.不锈钢丝经表面处理后,直接刷涂树脂金刚石磨料混合物,再经过干燥及烘烤工序制成树脂结合剂金刚石线锯丝.涂层中树脂占35%、金刚石磨料(平均直径20μm)占50%、纳米铜粉占15%.用该锯丝切割硅晶体.切割速度4 m/s,恒力驱动进给.检测证明:切割表面平整,表面粗度达Ra0.8 μm.原因是树脂结合剂弹性较好,能有效地减小切割系统的振动,但其切削效率、使用寿命方面不如电镀金刚石线锯高.     

可溶固着软质磨粒抛光薄膜制备及性能研究

目的 实现微小光学器件高效、高质量、绿色的可溶固着软质磨粒薄膜抛光,对可溶固着软质磨粒抛光薄膜的制备工艺及抛光性能进行研究。方法 研究可溶树脂、不可溶树脂、磨粒和薄膜基底等原料对成膜及抛光性能的影响,探索可溶固着软质磨粒抛光薄膜制备工艺,以光纤连接器作为加工对象验证抛光薄膜的抛光特性。结果 选用双峰SiO2作为磨粒,采用环氧树脂(质量分数为95%)和聚丙烯酸树脂(质量分数为5%)组成的“可溶”混合树脂为结合剂,可实现磨粒层逐步溶解。在磨粒涂覆层中添加5%(质量分数)的硅橡胶可调节磨粒涂覆层成膜后的弹性模量和硬度,使薄膜兼顾抛光性能和耐用性。对PET薄膜基底进行电晕处理可增强其表面附着力。选用含1%(质量分数为)有机硅烷偶联剂的聚氨酯树脂作为PET基底和磨粒涂覆层连接剂,结合强度好,成膜后表面无裂纹。通过光纤端面抛光对比实验发现,可溶固着软质磨粒抛光薄膜的抛光性能和耐用性均优于日本NTTAT抛光片的相关性能。可溶固着软质磨粒抛光薄膜使用25次后,光纤端面仍可保持表面光滑,曲面面形完整,表面粗糙度Ra小于5 nm,回波损耗大于45 dB,连接损耗小于0.1 dB。结论 抛光实验表明,可溶固着软质磨粒抛光薄膜能实现光纤端面的高效精密加工。     

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。     

树脂结合剂金刚石双绞合线锯丝绞合变形分析及参数确定

固结磨粒金刚石双绞合线锯丝可解决大尺寸晶体材料切割排屑困难、加工液流入不畅等问题。通过对树脂结合剂固结磨粒金刚石线锯丝的双绞合绞制变形分析发现,采用退扭绞合工艺可有效降低双绞合线锯丝的应力,计算并确定了绞合线锯丝螺旋升角的取值范围(81°α≤85°)。针对304钢、65Mn、SWPB三种基体材料,得到了绞制所需的张紧力、节距值的范围。研究结果为双绞合线锯丝的制造技术提供了参考数据。     

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。     

紫外光固化非金属芯线金刚石线锯研究

提出了一种用非金属芯线代替传统金属芯线的紫外光固化金刚石线锯制作方法。通过对几种芯线材料的拉伸强度进行对比试验,高抗拉强度的聚乙烯线更有利于满足线锯芯线微细、高强度的技术要求。芯线表面处理的试验研究确定了聚乙烯线在温度为80～8℃自配溶液中处理4min的最佳参数,可以获得聚乙烯芯线和光固化树脂结合剂之间的最佳结合强度。切割试验表明,该工艺制作的金刚石线锯可以获得良好的加工性能。     

悬浮上砂金刚石线锯的锯切性能试验分析

采用不同上砂位置的悬浮上砂电镀金刚石线锯对单晶硅进行锯切试验,记录锯切时间,计算锯切效率,对比不同上砂位置锯丝的锯切性能。用扫描电镜对锯丝上砂及磨损情况进行观测,用表面粗糙度仪对硅片表面粗糙度进行测量。试验结果表明:不同上砂位置的锯丝的磨粒密度相差较大,上砂位置靠近上砂槽体中心的锯丝磨粒密度最大;磨粒密度较大的锯丝的锯切效率较高。磨粒密度为585 颗/mm的锯丝锯切效率为4.949 mm2/min,比磨粒密度为446 颗/mm的锯丝锯切效率(2.158 mm2/min)提高了138%;用磨粒密度不同的锯丝加工出的硅片表面质量差别不大;锯丝的磨损及损伤形式主要是磨粒的磨损、磨粒的脱落及锯丝镀层的磨损与损伤。      

固着磨粒切割线研究进展

游离磨粒线锯切割存在污染环境和切割效率低的不足,固着磨粒线锯切割具有切缝小、切片表面质量好、切割速度快和消除工业浪费等优点成为了人们的研究热点。固着磨粒线锯和游离磨粒线锯最主要的区别是切割线,切割线的特性直接影响硅片的切割质量及生产效率。本文阐述了固着磨粒线锯切割的优点,总结了目前几种固着磨粒切割线的制造方法,包括:电镀、电火花、钎焊、树脂、机械碾压和挤压与冲压等,并介绍了固着磨粒切割线的改进方法。     

基于YOLOv5和DeepSORT的金刚石锯丝磨损监测

为提高金刚石线锯切割的效率和质量,满足实时监测锯丝磨损的需求,提出一种基于改进的YOLOv5检测算法,在YOLOv5的基础上融合坐标注意力机制和BiFPN模块,使检测精确度、召回率、平均精度均值分别提高1.7%、3.7%、3.2%,能够有效检测不同磨损程度的磨粒;再连接DeepSORT多目标跟踪算法,设置虚拟检测线,统计不同磨损程度的磨粒数量,进而监测金刚石锯丝的磨损情况。     

固结磨料金刚石锯丝制造技术

随着晶体尺寸的增大和切片质量要求的提高,固结磨料金刚石线锯的研制引起高度重视.电镀金刚石线锯具有磨粒把持强度高、耐磨性好等特点,但锯丝制造周期长,制造成本高,可采用毡刷摩擦阴极表面等工艺提高电镀金刚石锯丝的生产率.树脂结合剂金刚石锯丝的制造工艺简单,成本低,但在树脂加热固化过程中易引起金属丝青脆,可在树脂中添加微细铜粉提高锯丝的强度.采用镍涂层为金刚石磨料,可以提高锯丝的金刚石把持强度.     

Fixed abrasive diamond wire machining—part I: process monitoring and wire tension force

The process monitoring and mechanics of fixed abrasive diamond wire saw machining are investigated in this study. New techniques to affix diamond particles to a steel wire core have advanced to make this process feasible for the machining of ceramics, wood, and foam materials. Developments in fixed abrasive diamond wire machining are first reviewed. Advantages of using fixed abrasive diamond wire machining are then introduced. The process monitoring and signal processing techniques for measuring the cutting forces, wire speed, down feed rate, and wire bow angle in diamond wire saw machining are developed. The application of a capacitance sensor to measure the wire bow and a procedure to convert the wire bow to vertical cutting force in a rocking motion wire saw machine are developed. The tension force of the wire during cutting is also derived and discussed.     

电镀金刚石线锯镀镍层力学性能及磨粒把持力研究

电镀工艺参数直接影响电镀金刚石线锯镀镍层的力学性能且难以测定。按金刚石线锯电镀工艺制备电镀试件,利用纳米压/划痕仪、X射线衍射仪测试试件的力学性能,得镀镍层的硬度、弹性模量、残余应力以及镀镍层与线锯基体的结合强度。简化计算镀镍层对金刚石磨粒的把持力。根据试验获得的镀镍层力学参数建立磨粒把持力有限元模型并进行仿真分析。简化计算与仿真分析的结果一致性较好。      

电镀金刚石线锯使用性能的试验研究

为评价电镀金刚石线锯的使用性能,搭建恒力进给式金刚石线锯性能评价试验机,对编号为Ⅰ、Ⅱ的2种基体直径相同的电镀金刚石线锯进行单晶硅切片试验,记录切片时间,计算锯切效率,利用粗糙度仪、光学显微镜、扫描电子显微镜分别测量硅片表面粗糙度、锯缝宽度及锯丝表面磨粒脱落率。试验结果表明:金刚石线锯性能评价试验机能够定量评价电镀金刚石线锯的使用性能;Ⅰ号线锯的锯切效率比Ⅱ号线锯的高13.6%;用Ⅱ号线锯切片得到的硅片走丝方向、进给方向的表面粗糙度分别比用Ⅰ号线锯的小17.5%、10.8%;Ⅰ号线锯的锯缝宽度比Ⅱ号线锯的小3.8%;Ⅱ号线锯的使用寿命比Ⅰ号线锯的长;Ⅰ号线锯的磨粒脱落率是Ⅱ号线锯的2.1倍。      

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。      

金刚石/氧化铈复合磨料的制备及性能测定

为提高金刚石树脂磨具的使用寿命和工作效率,采用真空法制备金刚石/氧化铈复合磨料。通过亲水性测定仪、单颗粒抗压测定仪、万能材料试验机、立式万能摩擦磨损试验机等设备对材料性能进行测试,并利用X射线衍射仪对其进行表征。实验结果表明:镀覆后,金刚石/氧化铈亲水性大大提高;当氧化铈质量分数为15%时,其亲水性和单颗粒抗压强度最大;当氧化铈质量分数为5%时,所制得的树脂磨具具有最大的抗折强度;当氧化铈质量分数为10%时,所制得的树脂磨具具有最大的磨削比。综合考虑,当氧化铈质量分数为10%时,利用金刚石/氧化铈复合磨料制备的树脂磨具具有较好的综合性能。