基于BP神经网络与遗传算法的固结磨具制作工艺参数优化

目的 利用BP神经网络技术与遗传算法寻找固结磨具制作最优工艺参数组合,实现固结磨具制作工艺参数的快速寻优.方法 设计磨粒粒径、磨粒质量分数、成型压力、烧结温度的正交工艺参数表,按正交表工艺参数制作蓝宝石晶片加工用的Cr2O3固结磨具,并且设计不同固化温度下制作的固结磨具的硬度与抗压强度测试试验,验证自制的固结磨具加工的...     

基于固结磨料盘的钽酸锂高效研磨加工试验研究

目的 实现钽酸锂材料的高效、高质量、低成本加工。方法 选择合适的添加剂作为辅料,利用树脂结合剂将3000#的金刚石磨料通过配混料、固化、压实、修整等步骤,制成金刚石固结磨料盘。以加工过程中钽酸锂工件的材料去除率、表面形貌以及粗糙度等作为评价指标,在相同粒径条件下,用游离磨料、固结磨料磨盘对钽酸锂晶片进行加工,对比加工结果。结果 在压力为4 kPa、研磨盘转速为140 rad/min的条件下,3000#金刚石游离磨料铸铁盘研磨Y-36°钽酸锂晶片10 min后,材料去除率为37.89 μm/h,表面粗糙度Sa由420 nm改善至233.308 nm,但是晶片表面出现深划痕,从而导致易破碎,且有少量磨粒残留在钽酸锂晶片上。而在相同加工条件下,采用3000#金刚石固结磨料盘研磨Y-36°钽酸锂晶片10 min后,材料去除率为66.19 μm/h,表面粗糙度Sa降低至97.004 nm,且晶片表面划痕较浅,无磨粒残留在钽酸锂晶片上。结论 采用固结磨料盘加工后的表面粗糙度比游离磨料加工后的表面粗糙度更低,表面形貌更好,材料去除率更高,达到了钽酸锂晶片精研的加工效率和表面质量。同时固结磨料盘研磨LT晶片时,其表面粗糙度随压力、转速增大而减小,材料去除率随压力、转速增大而增大。     

磨粒粒径对固结磨料研磨石英玻璃的加工性能影响

固结磨料研磨垫的磨粒粒径是影响其加工效率和表面质量,以及下阶段抛光过程的重要因素。使用5μm、14μm和30μm三种粒径的金刚石固结磨料研磨垫加工石英玻璃,分析磨粒粒径对工件表面质量、材料去除率、声发射信号、摩擦系数和磨屑的影响,并结合磨粒切深选择最佳磨粒粒径。结果表明:随着磨粒粒径增大,材料去除率和表面粗糙度值均增大,声发射信号的均值和振幅显著提高,摩擦系数到达稳定水平需要的时间延长。14μm粒径磨粒的切深分布接近石英玻璃的脆塑转变临界切深201.2nm。选用粒径14μm的金刚石固结磨料研磨垫加工石英玻璃,其材料去除率为5.65μm/min,石英玻璃的表面粗糙度值Ra为66.8nm,满足硬脆材料的高效、高质量研磨要求。     

聚集体金刚石磨料研磨加工性能研究

为实现蓝宝石等硬脆材料的高效率、低表面粗糙度研磨加工,提出利用陶瓷结合剂和微细金刚石磨料(粒径3μm)烧结制成聚集体金刚石磨料(平均粒径30μm)进行研磨加工新工艺。通过与3μm和30μm等2种单晶金刚石磨料对蓝宝石基片进行研磨加工对比实验,系统研究聚集体金刚石磨料的研磨性能。结果表明：聚集体金刚石磨料具有较高的材料去除率,相同条件下聚集体金刚石磨料加工15 min时材料去除率为1.127μm/min;聚集体金刚石磨料具有较好的加工稳定性,研磨120 min时材料去除率为0.483μm/min,相比于加工15 min时下降57.14%,而3μm单晶金刚石磨料则下降78.02%;聚集体金刚石磨料与3μm单晶金刚石磨料研磨蓝宝石的表面粗糙度相近,分别为R_a 9.45 nm和R_a 8.75 nm,远低于30μm单晶金刚石磨料的R_a 246 nm。聚集体金刚石磨料能实现低加工表面粗糙度和高材料去除率的机理可以归纳为：多磨粒微刃产生去除作用可以获得低表面粗糙度,同时具有自锐性,提高材料去除效率并保证加工过程的稳定。     

铁电效应对钽酸锂固结磨盘加工的影响研究

目的 研究铁电效应对钽酸锂加工的潜在影响。方法 选用3000#的金刚石粉料制作的金刚石丸片,将其固结在设计的夹具中制成一种新型固结磨盘,并与游离磨料研磨加工结果进行比较,然后采用恒温水浴装置将冷却液温度控制在低温状态,并添加电解质溶液,以材料去除率、表面形貌及粗糙度作为指标,进一步分析铁电效应对固结磨盘加工钽酸锂的结果影响。结果 游离磨料加工10 min后,钽酸锂晶片表面粗糙度Sa从初始的419.112 nm降至232.319 nm,材料去除率MRR为36.78 μm/h,晶片表层存在磨粒嵌入、大量凹坑及深划痕等缺陷,且研磨过程中易破损。同样的加工条件下,固结磨盘研磨钽酸锂晶片的表面粗糙度Sa从419.112 nm降到97.004 nm,材料去除率MRR为57.19 μm/h,相对于游离磨料加工结果,晶片表面磨粒嵌入情况极少,划痕深度变浅、凹坑数量减小,表面更光滑。在冷却液温度为5 ℃并添加0.5%（体积分数）的电解质溶液时,使用固结磨盘研磨10 min后,表面粗糙度Sa进一步下降到37.943 nm,材料去除率为58.75 μm/h。材料表面无磨粒嵌入,无较深沟槽和凹坑,仅存在少许浅划痕。结论 相同加工条件下,固结磨料比传统游离磨料研磨后的表面粗糙度值更低,表面质量更好,去除率更高,加工效率和成品率更优。低温状态和加入电解质溶液能够有效抑制钽酸锂的内应力,防止裂纹产生及扩展,改善晶片的表面损伤,进一步提高了晶片表面质量。     

弹性基体软固结磨料磨具的材料去除机理

基于弹性磨具的磨抛工艺为硬脆材料超精密加工效率与加工质量的兼顾平衡提供了新的解决思路,但其磨抛过程的材料去除机理尚未明确。为研究弹性磨抛过程中的材料去除行为,以硅橡胶作为磨具基体材料,混合微米级金刚石磨料制备弹性基体软固结磨料磨具,利用有限元仿真分析方法研究弹性基体软固结磨粒的受力状态,结合接触力学与运动学分析建立考虑单颗磨粒磨损行为与有效磨粒数量的材料去除模型,通过石英玻璃试件的弹性磨抛加工试验验证预测模型的准确性。结果表明：石英玻璃试件的材料去除率随着磨抛压力、主轴转速、磨具偏角的增大而显著增加,而磨料粒径对其影响程度较小;当工艺参数组合为磨料粒径100μm、磨抛压力7 N、主轴转速1 500 r/min、磨具偏角20°时,经60 min磨抛后,工件已加工表面粗糙度由1.069μm降至0.089μm,材料去除率为8.893×10⁸μm³/min;该试验条件下,建立的材料去除模型预测准确度相比Preston经典模型提高36.7%。研究成果可为实现硬脆材料的确定性材料去除提供技术支持和理论依据。     

固结磨料研磨蓝宝石晶片的工艺优化

为了满足蓝宝石晶片高效低损伤的加工要求,采用亲水性固结磨料研磨垫研磨蓝宝石晶片的工艺,研究基体中碳化硅粒度尺寸、基体类型、金刚石粒度尺寸及研磨液中磨料4个因素对材料去除率和表面粗糙度的影响,并综合优化获得高加工效率和优表面质量的工艺参数。实验结果表明:基体中碳化硅粒度尺寸为10 μm、基体类型为Ⅱ、研磨垫采用F公司粒度尺寸为35~45 μm的金刚石、研磨液中磨料的粒度尺寸为5 μm的碳化硅为最优工艺组合,亲水性固结磨料研磨蓝宝石的材料去除率为431.2 nm/min,表面粗糙度值为R_a 0.140 2 μm。      

单晶蓝宝石高效超精密加工技术研究

针对光电子器件、集成电路等应用领域对单晶蓝宝石高质量的表面需求,而单晶蓝宝石自身的硬度和良好的化学稳定性给抛光带来较大的困难。文章在分析、对比直接采用2μm金刚石磨料化学机械抛光蓝宝石基片效果的基础上,提出机械研磨与化学机械抛光相结合的工艺抛光蓝宝石。结果表明,采用10μm的碳化硼磨料机械研磨蓝宝石,材料去除率为8.03μm/h,表面粗糙度Ra由1.18μm迅速降至22.326 nm;采用粒径为2μm和0.5μm的金刚石磨料化学机械抛光蓝宝石晶片,有效的去除机械抛光带来的损伤,最后表面粗糙度Ra可达0.55 nm。此抛光工艺能满足蓝宝石晶体高效、超光滑、低损伤的抛光要求。     

砂结比对固结磨盘加工钽酸锂的影响

目的 提升钽酸锂晶圆的加工效率和表面质量.方法 采用8000#金刚石和树脂结合剂热压制成金刚石丸片,并拼接成固结磨盘,研磨钽酸锂.针对丸片配方的砂结比展开研究,设置3组砂结比变量11:9、7:3、17:3,对应磨粒的质量分数分别为55％、70％、85％.通过单个磨粒晶胞模型计算磨粒裸露比,即单位面积内磨粒裸露数与总磨粒数的比值(Ng/N).分析不同砂结比下磨粒与结合剂的分布状态变化,以及对加工钽酸锂晶圆表面粗糙度和材料去除率的影响规律.结果 3组磨粒质量分数55％、70％、85％制作的金刚石丸片,其磨粒裸露比分别为1.79％、2.26％、2.47％,加工后对应的晶圆表面粗糙度分别为4.558、1.634、2.999 nm.磨粒质量分数为85％的丸片材料去除率最高,70％次之,55％最低.研究发现,磨具表面磨粒裸露比随磨粒质量比的增加而增加,当加工表面裸露颗粒越多时,其加工效率越高,材料去除速率越大.过低的磨粒质量比使得裸露磨粒少,晶圆表面材料去除不均匀,表面出现冗起,表面质量差;过高的磨粒质量比又使得树脂对磨粒的陷阱效应削弱,加工后晶圆表面易产生明显划痕.结论 提高金刚石固结丸片砂结比,能有效地改善丸片表面的磨粒裸露比,实现钽酸锂高表面质量和高材料去除率的晶圆加工,但过高的砂结比极易导致表面划痕的产生.     

自制聚氨酯磨棒磨削合金灰口铸铁的表面粗糙度实验研究

为研究聚氨酯磨棒对合金灰口铸铁表面磨削质量的影响机制,自制了聚氨酯磨棒,并在磨棒中分别添加粒径为1、6和9μm的金刚石磨粒对合金灰口铸铁进行磨削加工,利用光学显微镜和白光干涉仪对磨削加工后的合金灰口铸铁表面形貌及平均表面粗糙度R_a进行分析比较。结果表明:使用粒径9μm的金刚石磨粒磨削工件表面,其磨削痕迹较深,表面粗糙度较差;相比之下,使用粒径6μm的金刚石磨粒磨削工件,可得到最佳的表面粗糙度,其R_a值可达0.01μm;而使用粒径1μm的金刚石磨粒,其磨削能力最差,材料被推挤到磨料的两侧,造成实际的表面粗糙度不够理想。     

粘结NdFeB系磁体概述

本文按照磁性材料的组成将粘结NdFeB磁体分为单一型磁体和复合型磁体两大类，并分别作了介绍，而且从原料（磁粉，粘结剂和助剂）种类及作用，成型工艺和各种防腐方法等方面进行了综述，认为复合型磁体，复合涂层是改进磁体磁性能，温度稳定性和耐腐蚀性的有效方法。     

钢结硬质合金的发展现状

简述了钢结硬质合金的原料制备和钢结硬质合金的生产方法,分类介绍了钢结硬质合金在切削刀具、无屑金属加工工具和耐磨结构零件中的应用,总结了钢结硬质合金的发展现状并展望了其发展趋势.     

粘结NdFeB磁体用粘结剂的研究

研究了三种适合模压粘结ＮｄＦｅＢ磁体的粘结剂的室温和高温特性,其中一种为ＧＢＭ－Ｈ型,室温抗压强度为１８０Ｎ／ｍｍ＾２~,韧性也很好,可在１２０℃以下温度使用时 效期超过６个月,是一种适合规模生产粘结ＮｄＦｅＢ磁体的粘结剂;另一种ＧＢＭ－Ｍ粘结剂的室温和２００℃温度下的抗压强度都为２３０Ｎ／ｍｍ＾２,是一种耐温可达２００℃以上的粘结剂。     

植物油砂复用性

测定了植物油砂旧砂性能,分析了植物油旧砂对油砂性能影响规律;结果表明,植物油旧砂的使用将在一定程度上恶化油砂性能。植物油砂复用的有效途径是将少量旧砂与新砂一起配制成单一砂或将植物油砂旧砂配制的油砂作为型（芯）背砂使用;分析了植物油矿复用的经济效益和环境效益。     

熔结环氧粉末涂料

FBE是一种重要的热固性重防腐环氧粉末涂料。文章详细介绍了FBE的类型、防腐机理、使用特点、施工工艺、涂层结构、影响因素以及在管道防腐涂装中的重要作用和发展趋势。     

扭转载荷作用下熔接涂层与基体结合界面处应力特性仿真研究

目的通过有限元仿真获得熔接涂层与基体结合界面处的应力分布特性,得到熔接涂层与基体的力学性能匹配性。方法应用ABAQUS有限元软件,将模型沿轴向和径向剖切,讨论不同扭矩载荷下镍基合金涂层和基体轴结合界面的应力分布规律,分析涂层厚度对结合界面处应力的影响。结果从模型剖切后采样结点的应力变化曲线看,基体和涂层的内部应力变化均匀,在基体和涂层结合处应力存在突变,涂层上的应力大于基体上的应力。涂层厚度从0.5 mm增大到1.0 mm时最大应力减小量约为18 MPa,从1.0 mm增大到2.5 mm时最大应力的减小量约为1 MPa,涂层厚度大于1.0 mm后最大应力减小量变化不明显。结合面两侧涂层和基体应力差值的最大值Δσ_(max)随着涂层厚度的增大有所减小,在涂层厚度小于1.0 mm时,变化较为明显。结合面底面处的应力突变随涂层厚度的增加而略有减小。结论在涂层和基体结合界面处存在应力突变,最大应力出现在涂层外表面的中心位置,增大涂层厚度可以减小应力突变,在涂层厚度较小时效果明显。     

粘结永磁体及其应用

综述了粘结永磁体的四种生产工艺,即压延成型,注射成,挤压成型和模压成型的过程和各自的特点,阐述了每种工艺生产的粘结磁体的磁性能和应用,特别介绍了粘结钕铁硼永磁体的特点和市场发展前景。     

电冶钢结硬质合金的渗硼研究

采用粉末渗硼法对两种WC含量的电渣熔铸钢结硬质合金进行渗硼处理,并和粉冶钢结硬质合金渗硼进行了比较。利用光学显微镜对渗硼层的组织结构进行观察,用显微硬度计对渗硼层硬度分布及渗硼层厚度进行了测量。结果表明,电冶钢结硬质合金具有良好的渗硼性能,渗硼后,合金表面可获得高硬度的含有FeB＋Fe2B的渗硼层。渗硼过程中,材料中的硬质相WC的含量和分布状况对硼化物的生长影响显著。WC颗粒对硼化物的生长起阻碍作用,并且含量愈多,阻碍作用愈明显,所获得的渗硼层愈浅、愈疏松。     

溶胶结合刚玉质耐火浇注料的研究

研究了氧化铝-硅溶胶基质料浆的流变性能,研究结果表明,Al_2O_3微粉种类影响料浆稳定性.在碱性条件下,料浆的ξ电位变大,稳定性增强.加入合适的分散剂能显著降低料浆的粘度.在以上研究基础上,以矾土电熔刚玉为骨料、白刚玉和活性氧化铝为细粉,制备了硅溶胶结合刚玉质耐火浇注料.硅溶胶结合刚玉浇注料具有良好的流动性和常温强度,其高温热态抗折强度高于水泥结合刚玉浇注料.     

Grinding of Gears with Vitreous Bonded CBN-Worms

Among the industrial gear grinding processes, continuous generating grinding allows the highest material removal rates due to its kinematics. The process capabilities can be further increased by using CBN as a more efficient abrasive material. The research work described in this paper proves the high potential of vitreous bonded CBN grinding worms. Compared to corundum worms, the CBN tools offer significantly better behavior with regard to process stability, gear quality and residual stress on the machined gear tooth flanks. The results also show that a well adapted dressing technology is not only an important prerequisite for the efficient application of CBN worms but it also offers excellent and further possibilities to increase the grinding process performance. Dressable CBN grinding worms have not yet been introduced to industrial gear grinding processes. The paper gives an insight into the preparation and application of these innovative tools not only for academia but also for industry.