光学硬脆材料固结磨料研磨中的亚表面损伤预测

研磨过程中亚表面损伤层深度的正确预测是研磨工艺参数制定的重要依据。针对固结磨料的研磨特点,选择两种典型光学硬脆材料(镁铝尖晶石和石英玻璃),采用离散元仿真技术,分别建立了两种材料的二维离散元模型,分析了工艺参数对光学硬脆材料亚表面损伤(裂纹)层深度的影响。而后,采用角度抛光法测量了镁铝尖晶石和石英玻璃的亚表面损伤层深度,进行了实验验证。结果表明:采用固结磨料研磨时,磨粒粒径对光学硬脆材料亚表面损伤的影响相当显著,在相同研磨工艺条件下,随着磨粒粒径的增大,亚表面损伤层深度和微裂纹密集程度明显增加。离散元仿真结果与实验结果的对比表明:采用离散元技术可以对光学硬脆材料的亚表面损伤深度进行快速有效的预测,从而为后续的研磨抛光工艺提供参考与指导。     

固结磨料研磨镁铝尖晶石的平均切深和亚表面损伤行为EI北大核心CSCD

根据接触力学原理建立了固结磨料研磨的平均切深模型,估算了不同粒径磨料作用下平均切深。依据磨粒平均切深值,采用离散元法对镁铝尖晶石固结磨料研抛的过程进行了模拟,并以此预测了固结磨料研磨条件下工件的亚表面损伤深度。采用角度抛光方法对亚表面损伤层深度的预测值进行了验证。结果表明:W5FAP研磨下工件亚表面损伤层深度的预测值为1.32μm、实测值为1.37μm;W14FAP研磨下的预测值为3.93 m,实测值为4.56μm;W50FAP研磨下的预测值为9.07μm,实测值为9.12μm;离散法的亚表面损伤层的预测结果与实测结果基本一致,验证了该方法的可靠性。     

砂浆辅助固结磨料研磨蓝宝石研究

金刚石固结磨料垫研磨蓝宝石晶片时,因磨屑细小导致研磨垫自修整能力严重不足,制约了其工业应用。本实验尝试用向研磨液中添加碳化硅颗粒的办法,辅助磨屑改善研磨垫的自修整能力。分别制备了不含磨料和含金刚石磨料（粒度尺寸为20~30 μm）的研磨垫,比较其在不同研磨条件下的材料去除率和研磨后工件表面形貌,探索研磨液中碳化硅颗粒的作用机制。结果表明:研磨液中添加的碳化硅颗粒加快了研磨垫基体的磨损,有利于亚表层金刚石颗粒的出露,实现了研磨垫的自修整过程,材料去除速率明显提高,提高近14倍。