超声辅助金刚石线锯切割硬脆材料的研究

金刚石线锯切割硬脆材料时具有切缝窄、柔性好等优点而广为应用,通过添加超声振动装置更能显著提高加工效率及降低表面粗糙度。介绍了金刚石线锯超声复合加工系统的具体结构及超声添加方式,分析了横向和纵向两种不同超声激励下线锯的有效切割过程,对金刚石磨粒的切削运动过程进行了分析研究,建立了单颗磨粒去除模型,总结了超声振动对线锯切割加工的影响因素。     

金刚石线锯电火花复合切割硬脆半导体的研究进展

太阳能光伏产业和电子工业的迅速发展对使用的晶体硅等硬脆半导体材料的切割提出了更高的要求。为了进一步提高硬脆半导体的切割加工质量和生产效率、降低生产成本,金刚石线锯电火花复合切割技术开始被应用到硬脆半导体的切割中。文章从加工原理、工艺性能和影响因素等方面综述了金刚石线锯电火花复合切割硬脆半导体材料的研究现状,并对后续的发展和研究方向进行了展望。     

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。     

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。     

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.     

金刚石线锯横向超声振动切割SiC单晶表面 粗糙度预测*

把横向超声振动应用到金刚石线锯切割硬脆材料加工中,基于冲量原理分析了线锯横截面上不同位置处金刚石磨粒对工件的法向锯切力。应用压痕断裂力学理论,定量分析了在法向和切向载荷共同作用下磨粒下方中位/横向裂纹扩展的长度和深度。研究了振动磨粒在工件上间歇加载和卸载使横向裂纹优先扩展并抑制中位裂纹扩展的屏蔽效应。建立了横向振动线锯切割硬脆材料时线锯横截面不同位置处磨粒的材料去除模式模型,得到了横向振动线锯切割硬脆材料晶片表面粗糙度的预测公式。以SiC单晶为切割对象,进行普通线锯和横向超声振动线锯切割对比试验,测定线锯的锯切力和晶片表面粗糙度,并对表面形貌进行观察。结果表明,横向超声振动线锯切割SiC是以脆性去除为主塑性去除为辅的混合材料去除模式;同等试验条件下,超声振动线锯切割能使晶片表面粗糙度降低25.7%。表面粗糙度测试结果与理论预测具有较好的一致性。     

大尺寸SiC单晶片的超硬磨料切割技术研究进展

在SiC单晶片的制造中,切割是加工SiC单晶片的关键工序,其成本占整个加工成本的50%以上。然而,传统的切割技术还存在一定的缺点或局限性。本文在分析传统切割技术的基础上,较详细地介绍了金刚石线锯超声纵向振动切割技术,指出金刚石线锯超声纵向振动切割技术与相同实验条件下的未施加超声振动的锯切方法相比,具有加工材料去除率高、表面质量好、加工表面损伤小、挠曲变形小、切片薄、片厚一致性好、能切割大尺寸SiC锭等优点,是应用前景非常广泛的切割方法。     

金刚石线锯的研究现状与进展

金刚石线锯能够对硬脆材料进行精密、窄锯缝切割 ,已逐渐取代内圆锯 ,广泛应用于半导体和光电池切片加工 ,并在陶瓷、石英、木材等加工中显示出独特优势。对国内、外金刚石线锯研究现状进行总结 ,介绍该技术的最新进展     

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。     

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。     

多线往复式线锯切割中单位长度材料去除量的理论分析与试验研究

线锯切割被广泛地应用于光伏和微电子行业及其他硬脆材料的切割加工,所切晶片的质量影响后续研抛等工序的加工。建立了多线线锯往复运动与进给运动的理论模型,提出单位长度材料去除量的概念,推导出多线往复线锯切割中,单位长度材料去除量随加工位置变化的理论模型。理论分析了单片用线量及进给速比对单位长度材料去除量的影响规律。以蓝宝石晶棒为锯切研究对象,进行了不同的锯丝单片用线量以及不同进给速比条件下的锯切试验,测量了切割片的加工质量。研究结果表明,多线往复式切割过程中,单位长度材料去除量随加工过程有明显的变化,单片用线量及进给速比对单位长度材料去除量有明显的影响,单位长度材料去除量对线锯切割质量有着显著的影响。     

便携式小冲杆试验微损取样装置的设计

小冲杆试验是一种对微型试样进行检测评价的方法,对在役设备的质量检测和剩余寿命预估具有重要作用。设计了一种应用于小冲杆试验的微损取样装置,并对取样的工艺路线进行了研究,主要包含安装定位、切割槽的加工、金刚石线锯切割以及刷漆修复等步骤。其中,砂轮机用于在设备表面加工切割槽,金刚石线锯切割机用于将微型试样取下。着重研究了金刚石线锯切割机中的张紧机构和摇摆机构,保证恒张力切割的同时提高了切割效率,充分发挥了线锯切割的优越性。这种取样装置体积小、重量轻,满足便携式的要求,能够适应多种环境下的微损取样。     

硬脆材料的线锯切割加工技术

综合评述了国内外硬脆材料线锯切割加工技术的发展现状及各种线锯切割方法的特点及用途 ,分析了硬脆材料线锯切割技术的主要发展方向。     

新型硬脆非导电材料精密切削装备

介绍了硬脆材料的定义和用途,对硬脆非导电材料的各种加工方法作以综述,并介绍了金刚石线锯切割机床的结构和工作原理.     

金刚石绳锯切割加工石材与建材

在天然石材、建筑工程和日常生活中，常遇到花岗石、大理石、陶瓷、水泥构件、耐火材料及其它硬脆材料的切割加工，其切割工具常用金刚石锯片。但对矿山开来、大型建筑工程等常受金刚石锯片的直径及其设备的限制，近年来由于生产发展需要开发出金刚石绳据进行切割加工，从而满足了高效、高质、价廉的加工要求。用线锯切割已有很长历史，开始时在钢丝上加入房料切割石块，但钢丝会很快磨损而断裂。后发展采用在钢丝上电镀金刚石粉代替碳化硅磨料切割石材，但也只能切割软石材，效果不够理想。近年来发展采用金刚石绳锯对切割石块，特别是硬石…     

环形固结金刚石线锯切割单晶硅与陶瓷的实验研究

利用环形固结金刚石线锯在恒压力进给情况下对单晶硅与陶瓷进行了切割实验。通过观察加工表面发现：两种材料的加工表面都存在断续划痕和凹坑，且因为陶瓷断裂韧性高，陶瓷加工表面质量优于硅晶体。增加锯丝速度和进给压力，会使进给速度提高，有利于提高材料去除率。由于硅晶体的断裂韧性小，锯切时容易形成破碎状切屑，去除率高于陶瓷。     

径向超声振动辅助锯切光学玻璃

本文通过在锯切用超薄切割砂轮的径向上辅加超声振动的方法,对两种不同物理特性的光学玻璃进行锯切加工实验,探索了径向超声振动对光学玻璃锯切过程的影响。理论分析了超声振动锯切过程中的锯切力和锯切比能,给出了单颗磨粒在普通锯切与超声振动锯切时的切削路径。采用有无超声振动辅助锯切两种方式对K9玻璃和石英玻璃进行锯切实验,分析了超声振动对光学玻璃锯切力和锯切比能的影响。结果表明,相比于普通锯切方式,除了受到加工参数的影响外,超声振动辅助加工时K9玻璃和石英玻璃的锯切力减少幅度分别在30%~50%和50%~65%,锯切比能分别减少了30%~45%和50%~60%。径向超声振动辅助锯切使材料产生微破碎,具有减小锯切力和比能的作用,因此有利于提高光学玻璃材料锯切效率和改善加工质量。     

硬脆及黑色金属材料的单点金刚石车削加工技术综述

单点金刚石车削技术是产生纳米特征表面的光学元件重要制造工艺之一。此加工技术在空间科学、生物医学工程、军事、国防和光学等领域有着广泛的应用。然而,金刚石刀具在切削硬脆和黑色金属材料时受到限制,如刀具磨损加剧、刀具寿命缩短以及工件表面加工质量降低等。为了减少刀具磨损和提高工件表面加工质量,相关学者提出了不同的解决方案,将从单点金刚石车削辅助工艺、工件改性、刀具性能改善和超硬材料及刀具方面梳理面向提高硬脆和黑色金属材料加工质量的单点金刚石车削加工技术相关研究,分析当前各种加工技术的优势与局限,提出未来将多种能场辅助的单点金刚石车削技术和基于聚焦离子束改性的金刚石刀具技术作为研究的重点。     

径向超声锯切系统的实现及其应用探索

超声加工为硬脆性材料零件制造提供了一种高效精密加工方式,随着对超声加工研究的不断深入,超声辅助加工的形式也越来越多,提出一种结合径向超声振动辅助超薄金刚石锯片进行光学玻璃材料锯切研究。利用Pro/E建模与有限元分析手段,对采用二级变幅杆来实现超声振动方向的轴-径向转变进行了设计和仿真,完成了径向超声振动锯切装置的设计制造,并利用该装置,进行了光学玻璃的锯切试验,探索径向超声振动中单颗磨粒最大切削厚度对锯切过程机理的影响,试验结果表明在超声锯切过程中,单颗磨粒最大切削厚度对锯切比能的影响并不显著,而传统锯切方式中锯切比能随之增大而减小,这与光学玻璃材料在锯切过程中的材料去除方式有着一定关系,超声锯切过程中材料更多以脆性断裂方式去除,同时,超声振动在锯切过程中减少了金刚石锯片与工件间的摩擦,从而降低其能耗。     

基于RSM的SiC单晶片切割过程多目标优化

SiC单晶体是一种高硬度、高脆性的难加工材料,其切割过程中的工艺参数对切割表面质量、锯切力以及线锯使用寿命有重要的影响。以线锯速度、工件进给速度和工件转速为设计因子进行三因子三水平的中心复合试验设计,采用响应曲面法对试验结果进行分析,分别建立表面粗糙度、锯切力和线锯寿命的响应面模型,获得了三个单目标优化的切割工艺参数。同时根据响应面模型,建立了表面粗糙度、锯切力和线锯寿命同时达到均衡优化的模型,根据满意度函数方法,得到最佳的切割工艺参数。多目标优化结果表明:当SiC切片表面粗糙度的预测值为0.6951μm,锯切力预测值为2.665 15 N,线锯寿命预测值为519.87 min时,获得了最佳的切割工艺参数。