论文题目: 低膨胀合金构件变形及磨削性能的试验研究
论文类型: 硕士论文
论文专业: 机械设计及理论
作者: 牟森
导师: 金洙吉
关键词: 低膨胀合金,有限元,磨削,表面质量,磨削力
文献来源: 大连理工大学
发表年度: 2005
论文摘要: 光刻技术是集成电路(IC)制造工艺发展的驱动力,光刻系统是光刻技术的载体,是集成电路制造工艺中不可缺少的装备,光刻系统在扫描和步进执行过程中,其定位容差一般不超过几十纳米。在高生产率、高分辨率、高套刻精度要求下,系统机械构件的尺寸稳定性严重影响着刻蚀精度和结果。Invar 36是一种低膨胀合金,在常温下该合金具有极低的膨胀系数,非常适合用来制造精密仪器、仪表中要求尺寸不变的构件,为了提高系统工作时的稳定性,光刻系统中许多重要的构件都采用了这种材料,因此掌握这种材料的变形规律和加工工艺具有重要的现实意义。本文利用有限元分析软件ANSYS,对Invar 36低膨胀合金典型构件在工作条件下的变形规律进行模拟分析,并与相同结构和条件下不锈钢构件的变形情况进行了对比;模拟了单面加载残余应力的平板变形,分析了表面残余应力对构件应力分布和变形趋势的影响;对典型构件装配后的光刻系统在温度和惯性力载荷下的应力应变进行模拟分析。分析结果表明,在光刻环境下,尽管Invar 36合金与常用材料相比具有良好的尺寸稳定性,并在光刻系统中显示出了优良的特性,但加工时产生的残余应力,特别是磨削残余拉应力对其构件变形的影响是不能够被忽略的。Invar 36低膨胀合金是单相奥氏体组织,材料塑性大、韧性高、导热率低,可加工性与奥氏体不锈钢相近,属于典型的难加工材料。良好的表面加工质量是Invar 36合金尺寸稳定性的重要保障,而磨削是构件精密加工制造的主要加工方法之一,所以掌握Invar 36合金的磨削性能和磨削工艺是非常重要的。本文通过Invar 36合金的磨削试验,研究了影响磨削力和工件表面粗糙度的因素,进一步掌握了该材料的磨削性能,优化了磨削用量和磨削条件,提出了控制和提高磨削表面质量的方法,为生产实践提供了可靠的参考依椐。
论文目录:
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 引言
1.2 Invar 36低膨胀合金的应用
1.3 Invar 36低膨胀合金加工的研究现状
1.4 难加工材料分类
1.5 难加工材料的磨削加工性
1.6 本课题的来源及主要意义
1.7 本课题研究的主要内容
2 Invar 36低膨胀合金的材料特性及构件的变形规律研究
2.1 引言
2.2 Invar 36低膨胀合金的材料特性
2.2.1 Invar 36低膨胀合金的成分
2.2.2 Invar 36低膨胀合金的物理性能和力学性能
2.3 Invar 36低膨胀合金与不锈钢变形对比分析
2.3.1 建模
2.3.2 划分单元
2.3.3 约束、加载与求解
2.4 残余拉应力对变形影响的有限元模拟
2.4.1 模型设计
2.4.2 分析流程图
2.4.3 分析前处理
2.4.4 求解
2.5 光刻系统整机装配后典型构件的有限元分析
2.5.1 光刻系统构件的建模
2.5.2 材料属性与实常数
2.5.3 耦合面、耦合线和耦合点的建立
2.5.4 网格划分
2.5.5 耦合、约束和加载
2.5.6 求解
2.6 本章小结
3 Invar 36低膨胀合金磨削表面质量的试验分析
3.1 引言
3.2 磨削加工的去除机理
3.3 Invar 36低膨胀合金的可磨削性
3.4 试验方案设计
3.4.1 平面磨削加工
3.4.2 试验材料和试验设备
3.4.3 试样的热处理工艺
3.4.4 磨削前对砂轮的调整
3.4.5 表面粗糙度的产生机理
3.4.6 试验用量的选择
3.4.7 磨削用量方案及测量结果
3.5 磨削用量对表面粗糙度的影响
3.5.1 工件台速度对表面粗糙度的影响
3.5.2 磨削深度对表面粗糙度的影响
3.6 砂轮粒度对表面粗糙度的影响
3.7 表面烧伤和表面划伤
3.7.1 磨削用量的影响
3.7.2 磨削液的影响
3.8 本章小结
4 Invar 36低膨胀合金磨削过程中磨削力的试验分析
4.1 引言
4.2 磨削力试验测试系统的选择
4.2.1 测量系统的构成
4.2.2 测量系统误差分析
4.3 试验方案设计
4.4 磨削用量对Invar 36合金磨削力的影响
4.4.1 工件速度对Invar 36合金磨削力的影响
4.4.2 磨削深度对Invar 36合金磨削力的影响
4.5 Invar 36合金磨削时的纵向磨削力
4.6 Invar 36低膨胀合金与奥氏体不锈钢、45号钢磨削力的对比
4.7 磨削力比F_n/F_t
4.8 磨削液对磨削力的影响
4.9 本章小结
5 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
参考文献
附录A 光刻系统有限元分析结果云图
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
发布时间: 2008-06-30
参考文献
- [1].刚玉磁性磨料的制备及磨削性能研究[D]. 孔伟兵.湖南大学2018
- [2].Fe-Ni-Co系低膨胀合金熔覆涂层的制备及组织性能研究[D]. 史望兴.哈尔滨工程大学2018
- [3].干式切削加工有限元仿真技术研究[D]. 王岩.大连交通大学2010
- [4].含Mg、Ce的Fe-Ni-Co因瓦型低膨胀合金组织和性能的研究[D]. 蔡波.钢铁研究总院2013
- [5].细长轴车削加工过程的有限元仿真分析[D]. 江平.西华大学2012
- [6].基于有限元的钛合金插铣过程温度场研究[D]. 刘伟成.天津大学2009
- [7].硬态切削过程的有限元仿真与实验研究[D]. 岳彩旭.哈尔滨理工大学2010
- [8].高速车削难加工材料的有限元仿真[D]. 王怀峰.中北大学2013
- [9].基于弧长法的有限元逆算法及其在板料成形中的应用[D]. 张靖暹.武汉理工大学2009
相关论文
- [1].新型抗氧化型低膨胀高温合金的成分探索及其性能研究[D]. 李正栋.北京航空材料研究院2003
- [2].不锈钢1Cr18Ni9Ti的高速车削技术试验研究[D]. 王继梅.山东大学2005
- [3].变形及热处理对因瓦合金组织与性能的影响[D]. 袁均平.中南大学2005
- [4].M46J/QY8911-Ⅱ复合材料预浸纱制备与缠绕技术研究[D]. 邱伟娟.南京航空航天大学2002
- [5].Mg和稀土CeO2在原位TiC/Al基复合材料中的行为和作用[D]. 刘佑铭.武汉科技大学2002
- [6].构架式卫星接头自动铺丝仿真技术研究[D]. 钱钧.南京航空航天大学2003
- [7].Fe-Ni基恒弹性合金效相变过程及性能的研究[D]. 侯利锋.太原理工大学2002
- [8].套管叉热成形三维有限元模拟分析与实验研究[D]. 夏玉峰.重庆大学2003
- [9].螺旋密封的结构参数优化设计、实验与应用研究[D]. 王炳雪.大连理工大学2003
- [10].Ti-Al系金属间化合物合金高温氧化性能及其防护涂层研究[D]. 刘治华.北京工业大学2004