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。

单晶硅自由磨料线锯切片过程中的流体动压效应

基于流体动压理论,研究了单晶硅自由磨料线锯切片过程中的流体动压效应。通过自柔顺系数来体现锯丝各节点受径向力作用下所产生位移的差异,并以此建立了油膜厚度方程。运用有限差分法求解二维Reynolds方程,得到了流体动压力及膜厚的分布曲线。分析讨论了工况参数对最小油膜厚度的影响,表明最小油膜厚度随着走丝速度及研磨液粘度的增加而增加,随着锯丝转角的增加而减小。

单晶硅游离磨粒线切割技术研究

游离磨料多线切割技术具有切割效率高、切口材料损耗小、表面损伤程度浅、切割噪声小等优点,能满足晶圆大直径化发展的加工需求。但游离磨料线切割技术发展历史短,目前还缺乏对游离磨料线切割过程材料的去除本征规律的充分认识和系统研究。本文介绍了游离磨料线切割方法的工作原理,综合分析了游离磨料线切割硅片的材料去除机理、切割线振动模型、切割温度及其影响因素等方面的研究结果,以期为游离磨料多线切割技术的深入研究和推广应用提供基础。

硅晶体线锯切片损伤层厚度的有限元分析

根据测量的锯切力,求出线锯圆周上不同位置处磨粒所受力。将多个磨粒产生的法向力及切向力作用于三维有限元模型,考虑多磨粒的耦合作用,分析切割区的应力场,从而提出了硅晶体线锯切片的损伤层厚度分析模型,实验验证了该模型的正确性。该模型克服了损伤层厚度实验耗资大、费时、损害工件等缺点。同时分析得出,在恒压力进给条件下,随着线锯速度的增加,损伤层厚度略有减小。

横向超声激励对金刚石线锯切割单晶SiC切割速度及切割机理影响

硬脆晶体材料如SiC、Ge和Si等,由于具有极高的硬度和脆性,普通线锯切割很难进一步提高硬脆材料晶片的切割效率和表面质量。本研究把超声振动应用到金刚石线锯切割单晶SiC。基于超声振动切削加工的特点,分析了柔性线锯横向振动切割单晶SiC的必要条件;建立了横向超声激励下柔性金刚石线锯对SiC工件的动态切割过程模型,研究分析了超声振动对线锯间歇切割弧长及切割速度的影响,得到横向超声振动线锯切割速度增量的数学表达式。基于压痕裂纹模型,讨论了横向超声振动线锯切割和普通线锯切割对切割速度、切割力和表面粗糙度的影响。以单晶SiC为切割对象,对普通线锯切割和超声振动线锯切割进行了对比实验,结果表明在相同条件下,超声振动线锯切割使晶片的表面粗糙度有明显改善,超声振动线锯的切割速度比普通线锯切割的速度提高了约45%,锯切力减少28%~53%。实验结果与理论分析具有良好的一致性。

电镀金刚石丝锯的开发研究

电镀金刚石丝锯是将高硬度、耐磨的金刚石磨粒分段牢固地电镀在钢丝上而制成的一种新型工具,可对玻璃、玛瑙、岩石,陶瓷等硬脆材料进行曲线切割加工,结构简单,切缝小,锯齿与锯基结合力强,自锐性好,成本低,使用方便,应用广泛.该锯解决了圆盘锯、带锯等不能加工硬脆材料内异形透孔和外曲线成型表面的难题,为硬脆材料的开发和应用提供了新的技术手段。

串珠绳结构对金刚石串珠绳固有频率影响的仿真研究

利用有限元建立了金刚石串珠绳的简化模型,分析了金刚石串珠绳的固有频率,并通过实验,对所建立的串珠绳有限元进行了验证。在此基础上仿真分析了串珠绳结构对金刚石串珠绳固有频率的影响。实验结果表明,所建立的串珠绳有限元模型与实验结果有很好的吻合。增加串珠绳的长度,串珠绳的固有频率会随之减小;而减少每米串珠的个数,固有频率会随之增加;随着串珠外径的增加,串珠绳的固有频率会有所减小;另外,随着串珠绳内部钢丝绳变粗,其固有频率也会略有降低。

多线切割机运行参数记录方法的研究

多线切割机完成一次切割的过程中产生大量的运行参数,这些运行参数表明了切割过程对产品品质的影响,需要进行记录。对采用数据库和CSV文件方法记录运行参数的比较表明:使用CSV文件记录多线切割机的运行参数简单可靠,易于查看,能够满足运行参数记录的要求。

多功能三叶型一体化安全线锯手柄的设计

目的:为克服普通线锯手柄功能局限、易脱钩、易致锐器伤、无携带孔、握持不适及线锯条与储盒不便携等弊端,设计多功能三叶型一体化安全线锯手柄。方法:参照国家标准,运用精铸、注型、研磨、冲压、镗削、车钻、刨铣、倒角、抛光及化学或电解蚀刻镂空并辅以淬火、真空热处理等工艺加工处理,采用激光打标、铣齿、滚花、电火花及激光穿孔。选用三叉星型、"C"型闭锁口、回转钩、闭式自动复位、磁吸、鹅头形、沙漏形、葫芦形、锥形及镂空等人机工程原理设计结构。线锯手柄、导引器、线锯条及储盒采用一体化设计。结果:该装置一械多用、安全便携、锯储一体、抗损防丢、握持舒适、性价比高,达到了预期的设计目标,得到了临床医护人员及实习生的认可。结论:该装置安全舒适、易储便携、功能齐全,可有效预防锐器伤,提升手术功效。且平战皆宜,适用于巡回医疗、应急保障。

多晶硅线切割废料中硅粉的回收提纯技术进展

多晶硅线切割废料中含有约30%以上的高纯硅粉,若能经济地提纯回收再作为太阳能多晶硅使用,将具有很高的利用价值。深度分离提纯的难点主要集中在两个方面,一是碳化硅碎粒,二是硼、磷杂质。对以上两个方面的分离提纯进展做了评述,指出了今后努力的方向。

切割晶向对〈111〉型单晶硅翘曲度的影响

许多晶体在多线切割过程中都存在一定程度上的各向异性,主要研究不同砂浆状态及切入方向(晶向)对游离磨料多线切割〈111〉单晶硅翘曲度的影响。建立游离磨料线锯切割单晶硅模型,理论上分析了〈111〉晶向单晶硅不同切入方向对晶片翘曲度的影响。结果表明:对〈111〉型单晶硅而言,随着砂浆使用次数的增加,所切得硅片的翘曲度逐渐增大;从[110]、[110]、[011]、[011]、[101]及[101]六个晶向切入可有效降低晶片的翘曲度,提高晶片表面质量;在砂浆等其他状态相同的情况下,沿此六个晶向切割后硅片的翘曲度普遍比其他方向切割小4~8μm。

多线切割中线网可靠度评价方法研究

在多线切割加工过程中,断线是最严重的质量事故往往导致昂贵晶体材料的报废。如何选择合理的工艺参数保证钢线可靠性成为实际生产中亟待解决的问题。提出一种多线切割线网可靠度的评价方法。假设不同磨损量下钢线的断裂强度符合威布尔分布,采用线性回归法求取不同磨损量下钢线断裂强度的威布尔参数,推导出磨损钢线可靠度与张力及磨损量函数关系,建立线网串联离散模型,结合可靠性理论评价线网可靠度。为了验证该方法的实际效果,进行加工实验对该方法进行验证。试验结果表明:威布尔分布能较好地描述磨损钢线的断裂强度分布;线网可靠度与钢线张力及线网磨损量存在复杂的非线性关系;当线网最大磨损量取4μm,7μm,10μm不同值条件下,当张力小于25 N,线网可靠度差别小,随着张力进一步增大,线网可靠度呈现抛物线降低,线网最大磨损量越大,线网可靠度下降速度越快;在张力为20 N、25 N、30 N条件下,线网最大磨损量从2μm到10μm时,线网可靠度分别呈现接近直线、平稳下降、断崖式下降后趋于平稳下降三种完全不同的现象。线网可靠度评价方法为合理选择张力控制最大磨损量防止断线事故的发生提供了理论依据。

多丝埋弧焊低线能量化高效焊接工艺探讨

对国内外常用的几种高效埋弧焊焊接工艺(焊丝大干伸长、冷填丝、预热填丝、单电源双丝单电弧串联、单电源多细丝多电弧并联、纵列带极等)进行了探讨;分析后认为:将这些工艺巧妙合理地应用于多丝埋弧焊生产中,在保证焊缝质量的前提下,可以进一步提高焊接效率,尤其是可以显著降低焊接线能量,对于改善焊缝及其热影响区的热循环过程、细化晶粒、提高强韧性具有重要的意义。

游离磨料线锯硅晶体表面质量和加工精度实验研究

通过进行游离磨料线切割硅晶体的正交试验,分析了各工艺参数对加工表面粗糙度和总厚度偏差的影响趋势。通过对试验结果进行了方差和显著性分析,找出了这些工艺参数对表面粗糙度和总厚度偏差影响权重大小,并得到一组最优的参数组合。结果表明:表面粗糙度随着走丝速度、初始张紧力、切割液浓度的增大而减小,随着进给速度的增大而增大。走丝速度、切割液浓度、进给速度对总厚度偏差的影响与对表面粗糙度的影响趋势基本一致,而随着初始张紧力的增大,总厚度偏差先减小后增大,且这些参数中,进给速度对表面粗糙度影响最大,而初始张紧力对总厚度偏差影响最大。