树脂结合剂金刚石锯丝的研制

论文摘要

在硬脆材料(特别是硅晶体)切割工艺中,固结磨料金刚石线锯切片技术因其高效率、低损耗、无污染等优势得以广泛应用。树脂结合剂金刚石锯丝制作成本低、切片质量好,有望在硬脆材料切割领域推广应用。本论文对树脂结合剂金刚石锯丝的制作工艺进行了改进,并对锯丝制作参数进行了优化,所作的主要工作和取得的主要成果有:(1)根据树脂结合剂金刚石锯丝的制作方法及锯切加工工艺的要求,通过综合分析与对比,选取琴钢丝作为往复式切割所用锯丝的基体材料,而采用冷拔加工的不锈钢丝作为环形金刚石锯丝的基体材料;同时对磨料和树脂结合剂进行了研究,采用800#的立方体金刚石磨料,在酚醛树脂中添加环氧树脂和纳米粉末以改善树脂结合剂的性能。为提高磨粒、锯丝基体与树脂间的粘结强度,对各种材料的表面处理进行了研究,提出了材料的表面处理工艺。(2)对树脂结合剂金刚石锯丝的制作工艺进行了研究和优化,采用高速搅拌装置对树脂、添加剂及磨料进行混合,以保证磨料和添加剂均匀分散于树脂中;采用专用涂附工具进行涂附;并采用分段保温固化工艺对树脂进行硬化。(3)研究了最高固化温度和保温时间对锯丝性能的影响,并对比了几种典型的超细或纳米添加剂对锯丝切割性能的改善效果。采用正交实验法对添加剂、环氧树脂以及金刚石磨料的含量进行了优化。(4)对采用改进工艺及优化参数制作出的树脂结合剂金刚石锯丝进行了评价,发现自制金刚石锯丝尺寸稳定、外观良好、机械性能较高,而且对硅晶体的切割效果也比较好。实验发现自制树脂结合剂金刚石锯丝的主要失效形式有树脂结合剂磨损、金刚石磨粒脱落和树脂结合剂剥落。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 本课题研究目的与意义
• 1.2 硬脆材料切片技术研究现状
• 1.3 金刚石锯丝的研究现状
• 1.3.1 电镀金刚石锯丝研究现状
• 1.3.2 树脂结合剂金刚石锯丝研究现状
• 1.4 粘结技术
• 1.4.1 粘结力及粘结机理研究
• 1.4.2 粘结界面及界相研究
• 1.4.3 影响粘结强度的因素
• 1.5 课题来源和主要研究内容
• 第2章 锯丝制作材料的选择与处理
• 2.1 锯丝基体的选取
• 2.1.1 金刚石锯丝对基体的要求
• 2.1.2 几种常见基体材料的性能对比
• 2.1.3 锯丝基体的表面处理
• 2.2 磨料选择与处理
• 2.2.1 金刚石磨料的物理化学性能
• 2.2.2 金刚石磨料的选用与表面处理
• 2.3 树脂结合剂的选择
• 2.3.1 金刚石锯丝对树脂结合剂的要求
• 2.3.2 常用树脂的性质与特点
• 2.3.3 树脂的选择
• 2.3.4 添加剂的选择
• 2.4 本章小结
• 第3章 锯丝制作工艺研究及工艺参数优化
• 3.1 树脂结合剂金刚石锯丝制作工艺研究
• 3.1.1 锯丝制作工艺流程
• 3.1.2 树脂液混合工艺
• 3.1.3 涂附工艺
• 3.1.4 固化工艺
• 3.2 树脂固化工艺研究
• 3.2.1 固化温度及固化时间对锯丝的影响
• 3.2.2 固化温度及固化时间实验研究
• 3.2.3 锯丝固化工艺曲线
• 3.3 几种常用添加剂对锯丝切割性能的影响
• 3.3.1 超细或纳米材料改性树脂机理
• 3.3.2 不同添加剂对锯切性能的影响
• 3.4 涂层混合物各组成成分含量的正交实验优化
• 3.4.1 参数及其参变量的选择
• 3.4.2 正交实验评价指标的选取
• 3.4.3 正交实验计划安排与结果
• 3.4.4 正交实验直观分析
• 3.4.5 最佳锯切总面积的计算及实验验证
• 3.5 本章小结
• 第4章 树脂结合剂金刚石锯丝质量评测
• 4.1 树脂结合剂金刚石锯丝的制作参数与质量评测体系
• 4.2 外观与尺寸检查
• 4.2.1 外观形貌检查
• 4.2.2 尺寸检查
• 4.3 树脂的硬化程度与粘结强度检测
• 4.3.1 树脂的硬化程度检查评价
• 4.3.2 树脂结合剂与锯丝基体的粘结性能评价
• 4.3.3 磨粒的把持强度评价
• 4.4 锯丝机械强度检测
• 4.4.1 锯丝的拉伸性能检测
• 4.4.2 锯丝的抗扭性能检测
• 4.4.3 锯丝的弯曲性能检测
• 4.5 本章小结
• 第5章 锯切实验与锯丝失效形式分析
• 5.1 环形线锯切割实验
• 5.1.1 环形线锯切割实验设备
• 5.1.2 环形线锯切割实验参数
• 5.1.3 环形线锯切割实验结果与分析
• 5.2 往复式线锯切割实验
• 5.2.1 实验设备及实验参数
• 5.2.2 往复式线锯切割实验结果与分析
• 5.3 锯丝失效分析
• 5.3.1 锯丝树脂层磨损
• 5.3.2 金刚石磨粒脱落
• 5.3.3 树脂结合剂剥落
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表的学术论文目录
• 学位论文评阅及答辩情况表