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。      

钎焊金刚石砂轮修整实验研究

单层钎焊金刚石砂轮的圆度轮廓精度由于受磨料粒径和钎焊结合剂层高度不均匀等因素的影响而使其难以在工程陶瓷等硬脆材料精密磨削中应用.然而单层钎焊金刚石砂轮的修整是直接对金刚石磨粒进行微量的磨损,修整难度大、效率低,因此,探讨快捷且精密的整形方法就成了解决其应用问题的关键技术之一.在本文研究中,分别采用铁基金刚石烧结磨块、钎焊细粒度金刚石板和氧化铝磨块三种整形工具对钎焊金刚石砂轮进行了磨削法整形实验研究,实验结果表明利用氧化铝磨块进行磨削修整效率极低;钎焊金刚石板磨削修整虽然效率高,但是对砂轮表面金刚石磨粒造成大量破碎磨损;铁基金刚石烧结磨块在整形过程中可稳定地以磨平方式磨损砂轮表面金刚石磨粒,经精密整形后的砂轮圆度轮廓精度较高,用其磨削工程陶瓷时工件表面的犁沟和裂纹明显减少.     

陶瓷结合剂金刚石砂轮修整的研究(Ⅲ)——杯形砂轮修整器的修整机理

在前两篇文章中,笔者提出了一种以杯形砂轮为工具的金刚石砂轮修整方法。本文探讨了以该方法修整陶瓷结合剂金刚石砂轮的机理。主要结论如下:(1)杯形砂轮的修整作用主要取决于从GC砂轮上脱落下来的磨粒对金刚石磨粒和结合剂桥的冲击。(2)杯形砂轮越软,其上脱落下来的磨粒越大,修整效率越高,但金刚石砂轮表面越粗糙。(3)用烧结体多点金刚石笔修整时,从最外表面开始,金刚石砂轮表层磨粒依次被金刚石笔削去。(4)作为添加材料加入到陶瓷结合剂金刚石砂轮中的碳化硅磨粒,其顶端在磨削初期即被磨平。(5)磨削难磨材料时,最好使用无添加材料的陶瓷结合剂金刚石砂轮。     

电镀金刚石砂轮

发明简介 本发明为用电化学法即电镀法制作金刚石砂轮，包括金刚石修整砂轮，磨削或切削用金刚石砂轮。砂轮制作过程如下：砂轮工作层含有金刚石磨料和填料，金刚石磨料和填料被金属结合剂粘结在基体上，金属结合剂的厚度低于金刚石磨粒高度的1／2；用机械法去掉填料；再次用金属结合剂把金刚石磨粒粘结，粘结厚度如要求所示。发明中所用填料尺寸是金刚石磨粒尺寸的1．5～5.0倍。本发明简化了电镀金刚石砂轮的制作过程，并且使金刚石浓度可以调节。     

超硬磨料套料钻水下钻削P110钢的磨损实验

P110钢具有良好的综合力学性能,广泛用作油气井的套管,使用硬质合金工具对其进行水下钻削时工具磨损严重。实验研究3种不同超硬磨粒及结合剂的套料钻水下钻削P110钢的磨耗比,跟踪观察套料钻表面的磨粒形貌变化,并分析金刚石磨粒表面的石墨化情况。结果表明：在相同加工条件下,3种不同套料钻的端面磨耗大致相同,但使用金刚石磨粒的套料钻侧面磨损明显小于使用立方氮化硼（cBN）磨粒套料钻的;在水下加工条件下,端面金刚石磨粒会产生石墨化,但其仍保持一定的切削能力;结合剂硬度影响磨粒出露,从而导致套料钻在不同工作状态下的性能产生差异。     

用强氧化技术提高电镀金刚石工具的使用性能

分别用经强氧化处理和未经强氧化处理的金刚石制备了电镀金刚石工具.对陶瓷材料进行钻削加工,来测试两种不同金刚石制备工具的使用寿命及性能.通过扫描电子显微镜观察金刚石工具的表面形貌,结果表明,经强氧化处理的金刚石颗粒表面存在有较大粗糙的凹坑,金刚石颗粒表面的凹坑提高了镀层对金刚石颗粒的把持力,增强了"机械锚链"效应,工具表面镍瘤现象大为改善,镍瘤的减少提高了金刚石的加工效率和加工精度;其氧化铝陶瓷材料去除体积是未经强氧化处理金刚石电镀钻头的1.3倍,明显提高了电镀金刚石工具的磨削性能和使用寿命.     

超声波对电镀金刚石工具性能的影响

分别在有超声波和无超声波条件下,制备了镍镀层和电镀金刚石工具。采用显微硬度计测试了镍镀层硬度,采用热震法和锉削法测试镀层与基体的结合强度,用显微镜观察镀层金相组织,计算了工具磨削比。研究结果表明:在电镀金刚石工具制备过程中,应用超声波可以细化镀层晶粒,提高镀层硬度,增强镀层与基体的结合强度。上砂前应用超声波可提高电镀金刚石工具磨粒密度和工具的磨削比。     

超声波对电镀金刚石工具制备过程的影响

应用超声波制备了镀层和电镀金刚石工具，测试镀层硬度和金刚石工具的上砂密度，研究结果表明：当电流密度一定时，金刚石工具镀层硬度随超声波功率增强而增加。在金刚石工具制备过程，超声波不适用上砂的全过程。只要金刚石磨粒埋入镀层厚度合适，超声波可以用于金刚石工具的加厚过程，提高工具的制备效率。     

工程陶瓷磨削的微观研究

为了深入认识工程陶瓷的磨削过程,提高磨削质量,利用扫描电镜对工程陶瓷磨削表面及砂轮表面进行了微观研究。结果表明,经金刚石砂轮磨削过的工程陶瓷表面存在着致密的微裂纹及凹坑;树脂结合剂金刚石砂轮修锐后,磨粒与结合剂间有微细缝隙,因而磨削中磨粒易脱落,使砂轮表面形成孔穴。     

钎涂金刚石在盾构刀具再制造中的应用

采用感应钎焊的方法,在堆焊层上制备金刚石耐磨复合涂层。对涂层进行磨粒磨损实验,并通过体视显微镜、扫描电镜、能谱分析和磨损质量损失表征钎涂界面的组织和磨痕特征。结果表明:金刚石复合涂层形成良好,金刚石弥散分布在复合涂层中,钎料与堆焊层之间形成了约5 μm的钎焊反应界面,并实现良好的冶金结合;在相同磨损实验条件下,堆焊层的质量损失为0.601 2 g,钎涂金刚石再制造试件的质量损失为0.087 1 g,约为堆焊层的14.5%。      

钎焊单层金刚石砂轮的现存问题及其对策

概述了用活性钎料将金刚石磨料钎焊到钢基体表面制作单层金刚石砂轮 ,比传统的单层电镀金刚石砂轮具有明显的工艺优势。分析指出了钎焊工艺的现存问题 ,即如何实现金刚石磨料与合金钎料层高的结合强度、钎料层厚度的均匀性和金刚石磨料的有序排布。给出了可行的解决方案 ,即利用Ag -Cu -Cr或Ni-Cr等活性钎料与金刚石界面化学反应生成的Cr7C3 和Cr2 3 C7实现钎料层与金刚石间的高强度结合 ;通过砂轮地貌优化 ,优化出磨粒排布方式 ,然后按优化的结果排布磨料。研制出了具有磨料出露高度高、有序排布、钎料层厚度一致性、高结合强度、高锋利度的单层钎焊金刚石砂轮。     

单颗钎焊金刚石磨粒磨损试验研究

采用单颗磨粒试验方法,以碳钢碟轮为修整工具,研究金刚石和CBN磨粒修整过程中的磨损特征。结果表明:砂轮和修整碟轮的相对速度对金刚石磨粒的磨损有重要影响;相对速度为51.9 m/s时,金刚石磨粒的磨损高度为50.1 μm;相对速度为17.3 m/s时,金刚石磨粒的磨损高度显著减小,为19.5 μm。通过相同条件下金刚石与CBN磨粒的磨损特征对比,表明金刚石磨粒在磨损过程中同碟轮之间发生化学作用,加速金刚石磨粒的磨损;对试验后金刚石磨粒进行拉曼光谱分析,并未检测到石墨物质。      

Ni-Cr合金真空单层钎焊金刚石砂轮

单层高温钎焊超硬磨料砂轮具有传统电镀砂轮无法比拟的优异磨削性能 ,国内应及早研制开发应用此种砂轮。本文利用真空炉中钎焊的方法 ,用Ni Cr合金钎料 ,适当控制钎焊温度、保温时间和冷却速度 ,实现了金刚石与钢基体间的高强度连接。扫描电镜X射线能谱 ,结合金相及试样逐层的X射线结构分析 ,剖析了Ni Cr合金与金刚石和钢基体钎焊界面的微区组织结构 ;揭示了Ni Cr合金对金刚石和钢基体表面的浸润和钎焊机理。即在钎焊过程中会在金刚石界面形成富Cr层并与金刚石表面的C元素反应生成Cr7C3,在钢基体结合界面上Ni Cr合金和钢基体中的元素相互扩散形成冶金结合 ,这是实现合金层与金刚石和钢基体都有高结合强度的主要因素。最后重负荷磨削试验表明金刚石为正常磨损 ,没有整颗金刚石脱落 ,说明金刚石确有高的把持强度     

Profiled Superabrasive Grinding Wheels for the Machining of a Nickel Based Superalloy

Machining data are presented for small diameter, profiled (fir tree root form), single layer/electroplated CBN (B46, B76 and 91) and diamond (D46) grinding wheels, when cutting Udimet 720. Spindles operating at 60,000 and 90,000 rpm were employed, with a synthetic polyalphaolefine (PAO) oil based fluid in a down grinding mode on single sided specimens. Operating parameters were selected to reflect finishing conditions. Measured tool wear was lower for CBN grit as compared to diamond however workpiece roughness was lower with Ra approaching 0.75 μm when using D46 wheels. Higher rotational speed produced lower grinding wheel wear. No workpiece burning was observed irrespective of grit type at the conditions tested.     

陶瓷磨削中新型多孔金属结合剂金刚石砂轮磨损特征研究

在磨削Al2O3工程陶瓷材料过程中,利用三维视频显微镜跟踪观察了新型多孔金属结合剂金刚石砂轮,金刚石的磨损过程以及砂轮表面形貌的变化。分析了新型砂轮中金刚石磨损的主要形式及原因,砂轮工作表面的状态变化特征。试验结果表明：新型多孔金属结合剂金刚石砂轮在加工过程中,金刚石的磨损形式包括磨耗磨损,破碎及脱落等磨损过程,其中以磨耗磨损为主;同时,随着结合剂的不断磨除,砂轮深层磨料能够不断出露,取代表面钝化失效、脱落的金刚石,且砂轮表面孔隙结构,随磨损过程呈交替更迭变化,砂轮具有较好的自锐性。     

Fabrication of grinding tool material by the SHS of Ni-Al/diamond/dilute

A mixture of Ni-Cr-P, Cu and B powder was used as a dilute for modifying the microstructure of the reacted product and easing the fast propagating rate and the high temperature in the self-propagating high-temperature synthesis (SHS) of Ni-Al matrix grinding tool material. The SHS process of the Ni-Al/diamond/dilute was examined and the microstructure of the reacted product was analyzed by X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM). The grinding performance of the tool was tested in the grinding of a synthetic single crystal of sapphire. The results showed that the dilute substantially reduced the propagating rate and the combustion temperature of Ni-Al SHS. Besides the dominating intermetallics NiAl and NiAl₃, Ni₄Al₃ was also identified in the reacted Ni-Al/diamond/dilute composite owing to the Ni rich environment. In the reacted composite there was a Cr-rich zone at the boundary of the diamond grit due to the formation of Cr₃C₂ between Cr and the diamond. In the grinding a lower wear rate and a better retention ability of diamond grits could be achieved for the grinding tool material that contained finer diamond grits.     

Wire electro discharge trueing and dressing of fine grinding wheels

In this paper fundamental investigations are presented regarding the capabilities of Wire-EDM for trueing and dressing of fine grained metal bonded diamond grinding wheels. These wheels are often used for precision grinding operations of hard and brittle mould materials like ceramics or cemented carbides. They are characterised by high profile constancies and wear resistances. Due to the electrical conductivity of the bond material, Wire-EDM offers an efficient and powerful alternative to conventional trueing and dressing. Achievable grit protrusion and possible thermal damage to smallest diamond grits are theoretically and experimentally examined. Additionally, machining strategies for high profile accuracy are presented.     

钎焊金刚石铣磨刀具磨粒粒度尺寸与排布间距对CFRP磨削质量的影响

碳纤维增强复合材料（carbon fiber reinforced plastics,CFRP）由于其低层间结合力和各向异性导致其加工过程中易出现分层、毛刺、撕裂等加工缺陷和刀具耐用度低等问题。采用有序排布钎焊金刚石磨削刀具及"以磨代切"加工工艺能够有效减轻分层缺陷。为制备出适合CFRP磨边加工的钎焊金刚石刀具,本试验制备了不同磨粒排布间距与不同磨粒粒度尺寸的5种刀具,对比分析了刀具结构变化对CFRP磨边加工磨削力与加工表面质量的影响。试验结果表明:在一定范围内,在相同磨粒排布间距和加工参数下,随着磨粒粒度尺寸变大,磨削力变化很小,加工表面质量变差;在相同磨粒粒度尺寸与加工参数下,随着磨粒排布间距减小,磨削力先增大后减小,加工表面质量变好。      

加工电熔锆刚玉砖用电镀金刚石磨轮的研制和应用

电熔锆刚玉砖是玻璃熔窑最重要的耐火材料,该砖结构致密、热稳定性高、耐磨性好、抗蚀能力强,只有超硬磨料才能对锆刚玉砖表面进行有效磨削。本文通过复合电镀方法研制和生产金刚石磨轮,并给出了复合电镀金刚石磨轮的工艺流程。在研制过程中,对金刚石磨轮的基体和胎体进行了优化设计,分析了金刚石质量、金刚石浓度、金刚石粒度对磨削过程的影响,采用两种品级、四种粒度的金刚石按一定比例混合使用,扩大了磨轮的适用范围,提高了磨轮的自锐性,研制的电镀金刚石磨轮用于磨削锆刚玉砖耐火材料,其平均使用寿命达到168．36m^2,与热压焊接金刚石磨轮比较,平均寿命和磨削效率分别提高16．5％和20％。使用结果表明：电镀金刚石磨轮是最适合磨削加工电熔锆刚玉砖的金刚石工具,加工后的锆刚玉砖具有精确的几何形状和高光洁度的表面,同时,选择合适的金刚石磨轮和合理的磨削参数,对电镀金刚石磨轮的使用寿命和磨削效率以及锆刚玉砖的加工质量有重要影响。     

点胶法可实现金刚石有序排布进而提高钻头性能

为实现孕镶金刚石钻头工作层中金刚石颗粒的有序排列,采用点胶法进行金刚石有序排布的初步实验。基于Matlab2016A图像分析技术,对金刚石定位精度进行定量评价;然后制备金刚石颗粒有序排布的单层电镀金刚石钻头,并与普通电镀钻头进行对比钻进实验。结果表明:点胶法可以得到与设计坐标偏离值不超过10%的金刚石有序排布阵列;有序排布的金刚石钻头,其钻进时效比普通钻头的高30%,钻头寿命长85%。采用点胶法制备有序排布金刚石钻头是可行的;相比于随机分布,有序排布具有明显的优势。