硬脆材料的环形电镀金刚石线锯加工试验研究Word下载.doc
- 文档编号:1508532
- 上传时间:2023-04-30
- 格式:DOC
- 页数:8
- 大小:37KB
硬脆材料的环形电镀金刚石线锯加工试验研究Word下载.doc
《硬脆材料的环形电镀金刚石线锯加工试验研究Word下载.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《硬脆材料的环形电镀金刚石线锯加工试验研究Word下载.doc(8页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
因为L5T5陶瓷断裂韧 性高,同样加工条件下,在陶瓷加工表面质量优于单晶硅;
恒进给压力条件下,锯丝速度增加,粗糙度值略微减小,恒进给
压力增加,粗糙度值明显增大;
丝首先在焊口处断裂,锯由于锯丝不能自转,沿锯丝圆周方向磨损不均匀。
关键词硬脆材料;
环形电镀金刚石线锯;
加工试验
T14Q6 文献标识码A 中图分类号
Cutighad-itemaeil t nls tn rbrtl traswihedeseetoltddimodwiesw lcrpae an r a
MegJafn Ha negGePeqn inegnYupn ii
(hndn nei,in206,hn)SagogUirtJa 501Cia vsyn
AbtatTectn xemetficnadL5 eacuigedeseetpae iodwr a scnutdh src h utgeprn lo n T5crmi s nls lcrltddan ieswwa odce.Teiiosinom
ctn oc,ctn ufcsqai n ero r awr tde.Tenrlotnetloc ai e utgL5 utgfreutgsrae ulyadwa fesw esidiitiweuh oma--agni rertwhnctn T5tafoi
crmi sls h htwe utgsio.Tenra--agniloc ai nwi a utgils a rnigeaciestata hnctn icnh o nilmlttnet rerti rswctn sestnigidn.O oafoei hnn
tecnio fxemeticnadL5 eacweermoe nabtergmeh odtno prn,slo T5crmiieiin r evdi rt ei.Bcuetefatr uheso eacileas rcuetgns frmi hoci ihrta icn,tectn uaeibtrta icnFrcnttfrefeshge hnsloih utgsrc set hnslo.o osa oc ed,tesrc ogns adcee if einh uaeruhesR erasfs
sgt i eicaeo rsedn h uaerunsRicae t eiraeo osn e oc.Telhlwtt rs fepe.Adtesrc oges nrsswht nes fnttfdfeh iyhhneiw fh eihccaer
bekg fr ato lc ttewl on.Frtewr a a o efrtttewelo sntee raaeo esw okpaea h edpito h ieswCntsl ae,h aftwa o vn.iwno"iKewod hr?
rt trasedeseetoltddan iesw utn xemetyrsad?
ilmaelnls lcrpae imodwr actgeprn btei ii
随着科学技术的不断发展,晶硅、程陶瓷等硬 单工脆材料在半导体工业、械工业、化工业等领域的应 机石用越来越广泛。
切片是材料加工的一道重要工序,其
采用电主轴和变频调速器,现了主轴的无级调速,实即
锯丝速度的无级调速;
了使进给速度能够自动适应 为
锯丝的切割能力,利于保护锯丝,件进给采用恒压 有工
加工质量的好坏直接影响后续工序的加工及最终加工 质量。
环形电镀金刚石线锯切片这一新的加工技术具
有切缝窄、切效率高、片质量好、环境污染小等 锯切对优点。
因此,对这一加工技术进行深人系统的试验研
力进给方式;
冷却。
环形电镀金刚石锯丝长度为 水22 m,.5m直径05m金刚石磨粒平均尺寸为06 . m,.4
m。
-
试验以锯丝速度、进给压力、恒材料作为可变的因
究,揭示加工工艺参数与锯切力、加工质量、锯丝磨损
问的关系具有重要意义。
素,考察材料的锯切力、加工质量、锯丝磨损等。
被加工硬脆材料为单晶硅、东大学自制的L5 山T5陶瓷,其性能如表1所示。
l试验设置
环形电镀金刚石线锯加工机床为自己设计:
过 通
山东省自然科学基金资助项目(20F6 Y06I)
孟剑峰等:
硬脆材料的环形电镀金刚石线锯加工试验研究
5 7
表1L5 T5陶瓷与单晶硅的材料性能
的,法向力时无退让作用。
另外,刚石线锯加工与 受金磨削加工不同之处还在于金刚石锯丝在切割过程中锯 丝整个加工面受到工件的夹持作用,要较大的切向 需力来克服切屑和加工表面对锯丝的摩擦。
所以线锯加 工时力比F/小于磨削时的力比F/, F。
22 ̄-表面微观形貌分析 .jrn
图3图4分别为单晶硅和L5、T5陶瓷在锯丝速度
2试验结果及讨论
21加工工艺参数对锯切力之比的影响 .
为1 /,0ms恒进给压力为4N时的加工表面微观形貌
图。
图1图2为法向锯切力F与切向锯切力F之比 、 ( F)F/ 的变化曲线。
可以看出,T5陶瓷的比值在 L509.5—10.3之间,晶硅的范围为14单.6—16。
L5 .8T5陶瓷比值小于单晶硅,因为对于单晶硅,此加工条 是在
件下,给速度在013mms071m/之问,进.4 /至.4 ms而 切割L5T5陶瓷时,给速度在002m/进.1 ms至000.6
m/范围内,ms加工L5T5陶瓷时进给速度与锯丝速度 相比非常小,小于加工单晶硅的进给速度与锯丝速度
之比,而进给速度与锯丝速度之比越小,比F 力/F越
小。
图3单晶硅线锯加工SM图 E
霍
晕
蝼
(丝速度V:
1 /,锯s0ms恒进给压力F= 4N)
锯丝速度Vms,/ ()
图1锯丝速度对力比的影响(恒进给压力F=N) 4
霍
量
趟
图4L5 T5陶瓷线锯加工SM图 E
(丝速度V=1 s恒进给压力F=N)锯s0m/, 4
恒进给应力F( N)
图2恒进给压力对力比的影响(丝速度 =1 s锯0)
从图中可以看出,晶硅和L5单T5陶瓷加工表面都
存在断续划痕和凹坑,面产生破碎,在微裂纹,表存材
由文献[5知,3~]使用CN砂轮磨削氧化锆陶瓷 B时力比F 3—1,削氮化硅陶瓷时力比F/ /F为5磨 F为49使用金刚石砂轮磨削氮化硅陶瓷时力比F—,/ F为5—55与之相比,刚石线锯切割时力比F/ .,金 F很小。
这是因为锯丝与砂轮比较很软,在法向力的作 用下锯丝会弯曲,即锯丝有一定的退让,而砂轮是刚性
料为脆性去除方式。
产生断续划痕的原因有两方面:
一
是锯丝上凸出高的磨粒随锯丝运动时产生的划痕,
或脱落的磨粒粘附在锯丝上,随着锯丝的运动产生的 划痕;
二是锯丝不可避免的振动,丝的振动会促使金 锯刚石磨粒任意地在材料表面产生划痕。
凹坑的产生是
5 8
金刚石与磨料磨具工程
总第19期 5
由于金刚石磨粒在切割过程中脱落后,被挤压嵌入加 工表面所造成 凹坑比划痕的深度大,材料表面质 对
量的损害更严重。
表面粗糙度研究,现:
本试验的加工参数下,发在环形 电镀金刚石线锯切割L5T5陶瓷材料得到的表面粗糙 度比磨削抛光加工大,于金刚石锯片加工和电火花 优加工,采用某些尺寸磨料的超声波加工相当。
与
24锯丝的断裂与磨损 .
由图3及图4还可看出,陶瓷表面质量优于单晶 硅。
这是因为陶瓷断裂韧性高,4N恒进给压力的 在 情况下,瓷进给速度仅为00 /,远小于单晶 陶.2mms远
图7所示为锯丝断面的SM照片,图可见,E由锯
硅的028m/,.3 ms小的进给速度使得单个磨粒的最大
压入深度减小。
23加工工艺参数对加工表面粗糙度的影响 .
丝断面中央存在气孔缺陷。
气孔是锯丝在焊接过程 中,溶解在焊接熔池金属中的气体在焊缝冷却时快速
析出,焊接接头处形成的。
图7说明,丝的拉断首 在锯
图5图6为加工工艺参数对加工表面粗糙度的 、
影响。
由图可见,恒进给压力为4N的前提下,在 当锯
丝速度由6ms加至1 s时,于L5 /增6m/对T5陶瓷材
先发生在焊口处,即焊口处强度低于锯丝基体强度。
料,粗糙度值R 由021I.4 m减小至012I对于 x.7 m;
x单晶硅,粗糙度值R由072m减小至066I .3 .5 m,x
即锯丝速度增加,粗糙度数值减小,但因为是恒压力进 给,化较小,当锯丝速度大于1 /时,变且4ms由于锯丝
振动,粗糙度数值反而增加。
当恒进给压力从4N增
加至7N时, 对于L5T5陶瓷材料,粗糙度值R 由0. 159 m增大至048I对于单晶硅,.7 m;
x粗糙度值R
由069.8 增大至101m。
即恒进给压力增大,.9
a锯丝断口)
粗糙度数值增加。
同时可以看出,同样加工条件下,在
L5T5陶瓷的加工表面粗糙度数值小于单晶硅。
g
憾
爨 爨
图5
b气孔 )
图7锯丝断口SM图 E
图8是切割厚度为5m长度为3 m的L5 m,0mT5陶瓷材料后锯丝镀层的磨损情况。
由图可见,由于锯 丝在切割过程中无法实现绕自身轴线的旋转,与切 参割的始终为锯丝的一侧(图示中央部分)而另一侧则 ,与主动轮产生摩擦力带动锯丝运动。
所以在锯丝的圆 周方向,丝磨损是不均匀的。
参与切割的一侧磨损 锯
恒进给应力Ff) N
严重,粒已完全脱落(落凹坑D)镀层磨损严重,磨脱,
图6恒进给压力对粗糙度的影响(锯丝速度V=1 /)s0ms
对比文献[]L56中T5陶瓷的磨削抛光加工、刚 金石锯片切割加工、声波加工和电火花线切割加工的 超
而与导轮接触的一侧磨损较少,在锯丝上,还能看到完 整的磨粒A、局部破碎磨粒B、整体破碎磨粒c 。
孟剑峰等:
硬脆材料的环形电镀金刚石线锯加工试验研究
5 9
()3恒进给压力条件下,锯丝速度增加,T5陶瓷 L5粗糙度值R由021m减小至012I单晶硅由 .4 .7 m,x 072I.3 m减小至066x.5 m,即粗糙度值略微减小;
恒 进给压力增加,J5陶瓷粗糙度值RI5T 由015m.9
增大至048m,晶硅由069m增大至101.7 单.8 .9
I粗糙度值明显增大。
线锯切割I5xm,J5陶瓷的表面 T
粗糙度比磨削抛光加工大,于金刚石锯片加工和电 优火花加工,与采用某些尺寸磨料的超声波加工相当。
()4由于焊口处强度低于锯丝基体强度,丝的 锯断裂首先发生在焊口处;
因为锯丝不能自转,锯丝圆 沿
周方向锯丝的磨损不均匀,降低了锯丝的使用寿命。
图8切割L5T5陶瓷的磨损锯丝SM图 E
参考文献
1汪久根,yua.硅晶体纳米压痕实验与应力场分析.Rmz Z摩擦学学 报[]20,16:
8J.012()48—409 2艾兴,萧虹.陶瓷刀具切削加工[]J.北京:
机械工业出版社,98 18.
3Si J,nsoiM,Grn hhA YouhnsTatM B,ea.Vieu odCt1tosbn BNwelfrrheo
3结论
通过环形电镀金刚石线锯切割单晶硅和L5T5陶 瓷的试验,出如下结论:
得 ()T5陶瓷的法向力与切向力之比在09 1L5.5~10间,晶硅的范围为14.3之单.6~16,T5陶瓷比 .8L5值小于单晶硅;
线锯加工的力比小于磨削加工。
()2由加工表面微观形貌图可见,本试验的加 在
h曲se rdn fcrmcadM tlJ.Tnatno eNr ipegnigo eain 2s[]asco ft otdi eihhAeiMncuiRsahIsttno M.19(6:
5-0 mraa ̄atneerntuo fE982)120cnrgciiS94Si ,GatMB,YnhnsTM.ta.H曲se dh曲 hAJrn h ouoi ,e1s ipea idn
maeilevtl rdn fcrmisuitevteuon BNweltr moaaegiigo eacsnh iosbdCarlngrhe
[]ahnn cnadTcnly2o()45 J.MciSicnehog.0o4:
igeeo3-8
5Rhny K,Si J,Satrod oe BhhA ctego R O,e a.Cyidia wi t1lrcnlre
eetc icag ciigo t oddan elfrcrmi lcradshremahnn fmeabn imodwheso eacill
gidn[]nraiaJun fcieTos024)15 rigJ.Itntn oraoMahn ol0(2:
35—neoll.2
16 32
工条件下,单晶硅和L5T5陶瓷的线锯加工表面都存在 断续划痕和凹坑,因L5但T5陶瓷断裂韧性高,加工表
面质量优于单晶硅。
6邓建新.陶瓷材料加工表面完整性及其对材料可靠性的影响[]J. 硅酸盐通报.055:
8—220()34
作者简介 孟剑峰,,95年生,女16工学博士,山东大学副教授。
Emlme,@sueuc —a:
nfd.d.n
收稿日期:
07—0202—1 0
(编辑:
王琴)
(接第4上6页)
4Li nkn uYe—ag,ToPe—m.Teotl imodwhesfrgidn s iluh pimadan elo rig n
()晶玻璃经
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 材料 环形 电镀 金刚石 加工 试验 研究