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.     

用复合电镀法制造环形电镀金刚石线锯

本文用复合电镀的方法研制了环形电镀金刚石线锯,锯丝基体采用直径0．8mm的65Mn钢丝,经氩弧焊焊接成环形。采用镀镍的方法将金刚石磨料把持在环形钢丝基体上而制成环形电镀金刚石锯丝,用此环形锯丝在自制的试验设备上对花岗岩的锯切试验表明：锯口边缘整齐规则,无崩碎现象,锯丝切出的表面光滑,质量较高。     

金刚石线锯的复合电镀工艺研究进展

金刚石线锯的复合电镀制备方法是通过金属电沉积的方式将金刚石磨料掺杂到金属镀层中,在锯丝表面形成复合镀层,最终制造出一种线性超硬工具的过程.本课题综述了金刚石线锯的复合电镀工艺的原理特点以及制备时的材料选取和制备工艺过程,并对其工艺方面做出总结和展望.     

用复合电镀法制造电镀金刚石锯丝的实验研究

固结磨料金刚石线锯切割技术有望在将来广泛地应用于硅晶体等硬脆材料的切割,而高性能的固结磨料金刚石锯丝的研制是此技术发展应用的关键.本文选用以瓦特液为基础的光亮镍镀液,采用复合电镀法试制了电镀金刚石锯丝,制定了锯丝的电镀工艺,分析了上砂电流密度和上砂时间对锯丝表面金刚石磨粒密度和镀层与基体间结合力的影响.结果表明,获得表面磨粒分布均匀、结合力良好的电镀金刚石锯丝的最佳电流密度范围为1.5 A/dm2～2.0 A/dm2,其预镀、上砂与加厚镀时间依次为6 min、8 min～10 min和18 min.     

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。     

环形电镀金刚石线锯锯切工艺参数的优化

电镀金刚石线锯为环形，无惯性力，适于高速切削。本文对环形电镀金刚石线锯锯切花岗岩时的工艺参数进行了正交试验研究。分别分析了金刚石粒度、进给压力和锯丝速度对锯切效率、锯切力和锯切比的影响，分析结果表明：采用较大的金刚石粒度不会大幅度提高锯切效率，金刚石的粒度对切向锯切力的影响不大．锯切花岗岩时，要保证较高的锯切效率和锯切比，在本试验范围内，最佳工艺参数为：采用金刚石粒度为200～230^#的锯丝，进给压力为9N，锯丝速度为20m／s。     

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。     

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。      

钎焊单层金刚石磨具的研究进展

钎焊单层金刚石磨具的研究和应用在国内外越来越受重视,与电镀单层金刚石磨具相比,钎焊单层金刚石磨具具有金刚石出刃高、容屑空间大、金刚石与基体之间的结合强度高等无可比拟的优点。从钎焊机理、钎料选择和钎焊工艺流程三方面介绍国内外钎焊单层金刚石磨具的研究现状,并分析大批量制造单层金刚石磨具存在的问题,指出下一步的研究有四项关键技术值得关注:钎料厚度的实用化控制、优质钎料的开发、钢基体受热变形、金刚石磨粒有序排布技术,为钎焊单层金刚石磨具的产业化提供借鉴。     

金刚石绳锯的锯切轨迹及锯切机理研究

本文从理论上分析了金刚石绳锯的锯切轨迹及锯切机理 ,并对大理石和花岗石进行了锯切试验 ,以验证理论分析的结果。理论分析和锯切试验均表明 :(1)金刚石绳锯的锯切轨迹近似为圆的渐开线 ,锯切过程中单位长度绳锯对石材的压力、绳锯张紧力决定了该渐开线的形状 ;(2 )金刚石绳锯锯切线速度高 ,锯切过程中单颗粒金刚石施加在石材上的压力很小 ,不足以使石材产生体积破碎 ,切屑细小。其主要碎岩方式是赫兹破碎 (Hert zianfracture) ,通过高速磨削实现锯切。根据金刚石绳锯的碎岩机理 ,锯切时应适当控制绳锯拉力和绳锯线速度 ,选用耐磨蚀性好的金刚石和胎体 ,保证良好冷却 ,以提高锯切速度 ,延长绳锯寿命。     

树脂金刚石切割线切割硅片延时现象分析

为消除树脂金刚石线切割硅片的延时现象,建立切割模型研究单颗金刚石树脂层退让性,分析退让量δ和切割线弓A的关系。理论研究表明:线弓的变化量和树脂层的退让量正相关。选不同硬度的树脂按相同工艺制备金刚石切割线,并进行单晶硅切割对比实验,用扫描电镜观察切割后的树脂金刚石线锯。发现:在相同的切割条件下,以较软的树脂制成的金刚石切割线其退让行为显著、线弓大、切割时间长。使用高强树脂,可增加树脂层的固化强度,降低树脂层的退让性,有效解决切割延时问题。      

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。     

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.     

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。      

电镀金刚石线锯表面磨粒分布密度的多相机视觉检测

电镀金刚石线锯广泛用于单晶硅、蓝宝石、单晶碳化硅、陶瓷等硬脆性材料的切片加工领域,其表面磨粒分布密度直接影响其切片加工性能.用4台CCD相机采集金刚石线锯表面图像,对图像进行高斯滤波预处理,并基于柱面模型将图像展开,以图像中磨粒重心为特征点,通过特征点匹配及筛选、配准模型求解、图像重采样、图像重合区域去除等方法完成图像...     

高频感应钎焊金刚石磨粒剪切失效的试验研究

针对镍基和银基2种常用钎料体系,根据活性元素的不同分别选择了4种不同钎料,利用高频感应加热方式钎焊金刚石磨粒,对钎焊的金刚石磨粒试样进行推剪试验,用高速摄像仪记录金刚石失效过程,观察剪切后的试样形貌,并跟踪剪切过程中力的变化。根据试验结果建立钎焊金刚石磨粒的剪切失效模型。研究结果表明:钎焊金刚石磨粒的剪切失效主要包括金刚石磨粒的剪断及金刚石磨粒的滑移2类;剪切失效与金刚石的热损伤、钎料的力学性能有密切的关系。所提出的剪切失效模型与试验结果能较好吻合。      

树脂结合剂金刚石线锯的涂覆层研究

针对树脂结合剂金刚石线锯磨粒把持强度低、耐磨性和耐热性差等问题,通过正交试验,配制了不同组分配比的涂覆层,制作了树脂结合剂金刚石线锯,并进行了单晶硅切割试验,试验研究了涂覆层各组分对树脂锯丝性能的影响。试验结果表明,当涂覆层中环氧树脂与酚醛树脂的质量比为2.5:1、增韧剂CTBN质量分数为13%、偶联剂KH-550质量分数为1%、纳米SiO₂的质量分数为3%、金刚石磨粒含量为500 mg/mL时,制作的树脂结合剂金刚石线锯在材料去除率、磨损率、涂覆层结合力、切割表面质量等方面综合性能最优。