本文關(guān)鍵詞：單晶藍寶石基片固結(jié)磨料研磨工藝研究

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【摘要】：藍寶石(單晶A1203)硬度高(莫氏硬度9),脆性大,是典型的極難加工材料,傳統(tǒng)的加工工藝方法主要采用游離磨料研磨和拋光的方法,但由于游離磨料研磨材料去除機理的固有原因,研磨加工不僅加工效率低、加工成本高,而且會在基片表面產(chǎn)生較深的損傷層,增加了后續(xù)拋光的去除量。針對目前存在的藍寶石基片的加工弊端,本文做出如下研究：(1)對比了現(xiàn)有的藍寶石基片研磨加工方式,分析了固結(jié)磨料研磨(FAL)技術(shù)的研磨機理以及FAL研磨加工中工件和磨具的相對運動軌跡方程。利用MATLAB程序和試驗設(shè)備的具體參數(shù)模擬出該設(shè)備和磨具參數(shù)下的研磨加工過程中藍寶石基片相對于金剛石固結(jié)磨料研磨盤(FALP)的運動軌跡,以磨具均勻磨損為目的進行軌跡仿真,并根據(jù)仿真結(jié)果確定研磨加工件轉(zhuǎn)速與磨具轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速比i為0.6。(2)針對FAL中的磨具修整問題,利用游離磨料散粒研磨采用粒度為W12的A1203磨料和去離子水配成4 wt%的研磨液對FALP進行修整。試驗結(jié)果表明該方法可以對FALP進行修整,修整后磨具的磨削能力明顯提高,磨削性能穩(wěn)定,并且不會因為修整磨料對后續(xù)的研磨加工造成影響。(3)研究了金剛石FALP的結(jié)合劑、粒度對研磨的材料去除率、表面粗糙度Ra以及亞表面損傷深度的影響。優(yōu)選出陶瓷-樹脂結(jié)合劑作為FALP的結(jié)合劑,并分析了加工后藍寶石表面形貌。試驗結(jié)果表明W40和W20金剛石FALP研磨藍寶石基片是典型的脆性域磨削,而W7、W2.5金剛石FALP研磨藍寶石基片材料去除方式向塑性域磨削轉(zhuǎn)變,加工后的表面以淺劃痕為主。(4)對金剛石FALP進行粗研和精研的加工參數(shù)優(yōu)化,對比粗研和精研時加工參數(shù)對藍寶石基片加工的材料去除率和表面粗糙度Ra的影響。結(jié)果表明粗粒度的FALP由于加工實際接觸面積較小和磨粒高度一致性較差的原因,對壓力的敏感性更高,但是過高的研磨壓力和轉(zhuǎn)速對加工穩(wěn)定性有不良影響。而細粒度的FALP由于實際接觸面積接近名義接觸面積和磨粒露出高度的一致性較好,因此對壓力的敏感性較低,但加工穩(wěn)定性較好,可以在更高的轉(zhuǎn)速下加工。利用以上研究結(jié)果提出了一套完整的研磨工藝;采用W40FALP進行快速粗磨,W20 FALP去除上道損傷并減小下一道工序的加工余量,W7 FALP繼續(xù)去除上一道工序損傷層以及快速獲得低于10nm的表面粗糙度Ra和較淺的亞表面損傷。
【關(guān)鍵詞】：固結(jié)金剛石研磨盤 固結(jié)磨料研磨技術(shù) 塑性域磨削 工藝參數(shù)
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TQ164.2
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-18
• 1.1 藍寶石的材料特性與制備9-12
• 1.2 藍寶石的應(yīng)用12-14
• 1.3 藍寶石研磨加工研究現(xiàn)狀14-16
• 1.3.1 游離磨料研磨14-15
• 1.3.2 固結(jié)磨料研磨15-16
• 1.4 課題來源與研究內(nèi)容16-18
• 1.4.1 課題來源16-17
• 1.4.2 主要研究內(nèi)容17-18
• 2 固結(jié)磨料研磨技術(shù)及金剛石FALP修整方法18-30
• 2.1 藍寶石研磨加工技術(shù)18-21
• 2.2 固結(jié)磨料研磨機理21-22
• 2.3 FAL軌跡仿真及FALP修整22-28
• 2.3.1 FAL運動軌跡及仿真22-25
• 2.3.2 FALP修整實驗25-28
• 2.4 本章小結(jié)28-30
• 3 金剛石FALP加工藍寶石磨削性能研究30-40
• 3.1 研磨試驗條件30
• 3.2 試驗檢測方法30-33
• 3.3 結(jié)合劑種類對金剛石FALP研磨性能的影響33-35
• 3.4 磨料粒度對FALP磨削性能的影響35-39
• 3.5 本章小結(jié)39-40
• 4 金剛石FALP加工藍寶石基片工藝優(yōu)化研究40-55
• 4.1 金剛石FALP粗磨藍寶石基片工藝參數(shù)優(yōu)化40-46
• 4.1.1 研磨加工時間的確定40-42
• 4.1.2 研磨壓力優(yōu)化實驗42-44
• 4.1.3 研磨轉(zhuǎn)速優(yōu)化實驗44-46
• 4.2 金剛石FALP精磨藍寶石基片工藝參數(shù)優(yōu)化46-51
• 4.2.1 研磨加工時間的確定46-47
• 4.2.2 研磨壓力優(yōu)化實驗47-49
• 4.2.3 研磨轉(zhuǎn)速優(yōu)化實驗49-51
• 4.3 最優(yōu)參數(shù)工藝試驗51-53
• 4.4 本章小結(jié)53-55
• 結(jié)論55-57
• 參考文獻57-61
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況61-62
• 致謝62-63

【參考文獻】

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 田春林;固著磨料高速研磨機理及工件表面質(zhì)量的研究[D];長春理工大學(xué);2005年

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本文編號：764293