金刚石线锯横向超声振动切割SiC单晶表面粗糙度预测

发布时间：2017-09-10 00:18

本文关键词：金刚石线锯横向超声振动切割SiC单晶表面粗糙度预测

【摘要】：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Si C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Si C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。
【作者单位】：西安理工大学机械与精密仪器工程学院;河南科技大学河南省机械设计及传动系统重点实验室;
【关键词】： 金刚石线锯 超声横向激振 振动切割 Si C单晶 中位/横向裂纹 表面粗糙度预测
【基金】：国家自然科学基金资助项目(51175420)
【分类号】：TQ163.4
【正文快照】： 0前言*随着Si、Ge、Si C等硬脆材料在航空航天、半导体、精密光学和IT等高新技术领域的大规模应用,硬脆材料的超精密加工已引起人们更广泛的关注[1-3]。金刚石线锯以其低的切口损耗、高的产出率、小的翘曲度和对不同硬脆材料切割的广泛适应性而成为晶体切割最常用和最有效的加

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