固结磨料研磨单晶蓝宝石亚表面损伤的预测

目的为了准确预测工件亚表面损伤,合理确定材料去除量,优化固结磨料研磨单晶蓝宝石的工艺参数。方法针对固结磨料研磨特点和单晶蓝宝石特性,采用离散元模拟技术,建立单晶蓝宝石材料的离散元模型,仿真固结磨料对材料研磨的动态过程,分析载荷作用下材料单元颗粒间裂纹的产生和扩展规律,研究磨粒切入深度对亚表面损伤的影响,预测固结磨料研磨单晶蓝宝石亚表面裂纹的数量和深度,并借助化学腐蚀法验证预测结果。结果采用粒度分别为W14、W28、W50、W65的金刚石固结磨料垫,其对应的研磨单晶蓝宝石亚表面损伤层深度预测值分别为3.75、5.28、7.62、10.92μm,预测的裂纹数量分别为199、236、526、981条,对应的实验实测值分别为3.79、5.88、8.76、11.44μm。固结磨料垫中的磨料粒径越大,单晶蓝宝石亚表面损伤层的深度越大,裂纹数量越密集。对比发现腐蚀实验的实测值和理论预测值基本一致,验证了预测结果模型的正确性。结论采用离散元法可以快速有效地预测固结磨料研磨单晶蓝宝石亚表面损伤层的裂纹数量和深度,为研磨工艺参数的优化和后续抛光工艺参数的制定提供指导。