金刚石与磨料磨具工程

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于月滨, 王紫光, 周平, 高尚, 郭东明

2016, 36(3): 1-5,10. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2016.3.0001

摘要(336)

PDF 2149KB(27)

摘要:
为研究单晶硅磨削损伤，使用金刚石磨块在不同磨削速度和压力下对单晶硅表面进行高速划擦试验，金刚石的粒度尺寸为38~45 μm。通过测量硅片表面粗糙度、亚表面损伤深度和材料去除率，研究磨块的磨削速度和压力对材料去除特性的影响规律。结果表明：相同压力时，材料去除率随磨削速度增加呈先增大后减小的趋势，亚表面损伤深度逐渐变小；随法向压力增大，亚表面损伤深度变化不明显；在5N压力下，表面粗糙度值R_a变化明显，由6.4 μm减小到3.2 μm；而10 N压力下，R_a无明显变化。

树脂结合剂金刚石线锯的涂覆层研究

郑路, 葛培琪, 毕文波, 苑国强

2016, 36(3): 6-10. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2016.3.0002

摘要(296)

PDF 963KB(14)

摘要:
针对树脂结合剂金刚石线锯磨粒把持强度低、耐磨性和耐热性差等问题，通过正交试验，配制了不同组分配比的涂覆层，制作了树脂结合剂金刚石线锯，并进行了单晶硅切割试验，试验研究了涂覆层各组分对树脂锯丝性能的影响。试验结果表明，当涂覆层中环氧树脂与酚醛树脂的质量比为2.5：1、增韧剂CTBN质量分数为13%、偶联剂KH-550质量分数为1%、纳米SiO₂的质量分数为3%、金刚石磨粒含量为500 mg/mL时，制作的树脂结合剂金刚石线锯在材料去除率、磨损率、涂覆层结合力、切割表面质量等方面综合性能最优。

热丝CVD金刚石涂层膜基界面结合强度研究新进展

简小刚, 朱正宇, 雷强

2016, 36(3): 11-16. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2016.3.0003

摘要(478)

PDF 998KB(13)

摘要:
硬质合金基体金刚石涂层工具产业化应用的主要障碍之一在于涂层的膜基界面结合强度较差，易引发涂层早期脱落。提高膜基界面结合强度、保证刀具正常使用寿命，已成为金刚石涂层工具产业化亟待解决的主要问题。我们介绍了近年来在提高硬质合金基体金刚石涂层膜基界面结合强度方面所取得的一系列研究新进展，并提出了进一步改善其膜基界面结合强度的新思路，以促进热丝CVD金刚石涂层工具的产业化应用。

冰粒型固结磨具抛光锗片的温度场仿真与实验研究

王勇, 孙玉利, 汤苏扬, 刘志刚, 左敦稳

2016, 36(3): 17-22. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2016.3.0004

摘要(312)

PDF 1848KB(7)

摘要:
利用ABAQUS软件建立有限元分析模型，获得了冰粒型固结磨具在不同抛光时刻的温度场等温图及融化厚度值，并通过实验验证了有限元模型的结果。结果表明：摩擦生热并非是导致冰盘升温的主要原因，周围的空气对流换热对于温度场的影响较大，磨具温升速率为先快后慢；冰盘圆环带呈现中间温度高于两侧，外侧高于内侧的分布规律；摩擦生热效应随着抛光时间的增加逐渐显现；当抛光时间大于1366 s，环境温度略高于0℃，气缸压力为20 N，转速为200 r/min时，冰粒型固结磨具具有好的自锐性和长的使用寿命。

旋转磨削硅片加工应力与亚表面损伤的研究

许善策, 曹治赫, 王紫光, 周平

2016, 36(3): 23-27. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2016.3.0005

摘要(360)

PDF 1866KB(10)

摘要:
采用一种获得硅片局部位置应力状态的方法，通过测量硅片在局部位置的面形数据，结合反演计算获得该位置的平面主应力及其方向。对金刚石砂轮磨削（100）硅片的分析结果表明：不同位置的应力状态并不完全与以往的研究中通常采用的Stoney公式所计算出的平均应力相符，而是与其在整个硅片上所处的位置有关。采用角度抛光法检测亚表面损伤深度的结果表明：各种条件下损伤层深度均在0.4 μm左右，加工应力与亚表面损伤深度没有明确的对应关系。

单晶金刚石微型刀具刃磨试验研究

姚晨佼, 李亮, 秦子龙

2016, 36(3): 28-32. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2016.3.0006

摘要(270)

PDF 2835KB(19)

摘要:
刀具刃磨质量是影响零件加工质量的重要因素之一。为提高单晶金刚石刀具刃磨质量，采用铜盘、铁盘、铜基碳化钨盘和铝基碳化硅盘四种不同的磨盘进行刃磨对比试验。观测分析刃磨后磨盘的表面形貌、材料去除率和刀具的刃口形貌、圆弧半径。结果发现：铜盘和铁盘刃磨过程中不能保证单晶金刚石的完整性，铜基碳化钨盘和铝基碳化硅盘加工可以获得较好的刀具质量。而铜基碳化钨盘通过促进单晶金刚石的氧化反应，在刃磨后获得的刀具刃口圆弧半径稳定在1 μm以内。

砂轮表面形貌仿真方法研究

曹有为, 乔国朝

2016, 36(3): 33-37. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2016.3.0007

摘要(2860)

PDF 1365KB(116)

摘要:
砂轮表面形貌对磨削加工过程和已加工表面质量有着极大影响，但由于砂轮表面磨粒分布的随机性，描述砂轮表面形貌非常困难。通过对砂轮表面进行采样和数据处理，运用统计学理论和Johnson变换方法获得了非正态分布砂轮表面形貌的数学描述方程，在此基础上对砂轮表面形貌进行仿真。选用伯明翰14参数集的部分参数作为评价标准，对测量的砂轮表面形貌和仿真形貌进行比较，结果显示：二者具有很好的一致性，6个参数的平均相对误差仅为2.97%。结果充分证明了该仿真方法的正确性。

PCBN烧结体中TiN_0.3/AlN与CBN的界面关系研究

邓华, 邢英, 王明智, 徐帅

2016, 36(3): 38-42. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2016.3.0008

摘要(284)

PDF 1469KB(5)

摘要:
针对传统结合剂的PCBN超硬刀具材料在无液干切削过程中存在耐热性不足、软点等问题，采用非化学计量比TiN_0.3与AlN为结合剂的方法制备PCBN。使用SEM、XRD、EDS、DIL膨胀仪及硬度测量设备，对样品的抛光表面和断口进行观察，样品相组成分析，界面处的元素分布，膨胀系数及硬度等方面的分析，讨论TiN_0.3与CBN及TiN_0.3/AlN与CBN表面的结合状态，分析TiN与CBN热膨胀系数的差异，及这种差异对烧结体组织的影响。引入AlN减轻膨胀系数的影响；通过CBN表面镀钛，使TiN_0.3、TiN_0.3/AlN与CBN更好结合。分析CBN表面区域与TiN_0.3、TiN_0.3/AlN的生成物，并且分析这些生成物在PCBN中的作用。

A向蓝宝石化学机械抛光研究

王金普, 白林山, 储向峰

2016, 36(3): 43-49. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2016.3.0009

摘要(426)

PDF 1056KB(8)

摘要:
以纳米氧化铝为磨料对A向蓝宝石进行化学机械抛光，实验中考察了磨料浓度、磨料粒径、抛光时间、抛光压力以及NH₄F浓度等因素对A向蓝宝石的材料去除速率和表面粗糙度的影响。利用原子力显微镜（AFM）检测抛光后A向蓝宝石的表面粗糙度，系统分析抛光过程中各影响因素，优化实验条件，结果表明：当抛光液中磨料质量分数为1%、磨料粒度尺寸为50nm、抛光时间为40 min、抛光压力为16.39 kPa、NH₄F质量分数为0.6%、pH=4.0时，抛光后材料去除速率（MRR）为18.2 nm/min，表面粗糙度值R_a 22.3 nm，抛光效果最好。

SHS技术在金刚石表面镀覆Ni-TiC复合涂层的研究

梁宝岩, 张旺玺, 史冬丽, 穆云超

2016, 36(3): 50-53. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2016.3.0010

摘要(283)

PDF 1542KB(12)

摘要:
采用Ni/Ti/石墨/金刚石粉体为原料，使用自蔓延高温烧结技术，合成了Ni-TiC结合剂金刚石复合材料。研究了金刚石含量和粒度对得到的试样的显微结构与物相组成的影响。研究结果表明：原料经自蔓延高温烧结后，产物主相为Ni、TiC和金刚石。当原料中物质的量比Ti：C=1：1时，无论金刚石粒度和含量如何调整，都很难在金刚石表面获得良好的涂层；只有当金刚石粒度较细时（20 μm），才能在金刚石表面形成良好的涂覆。适当增加原料中Ti的含量，可以在金刚石表面形成比较均匀的Ni-TiC复合涂层，其中TiC晶粒大小约为1 μm。

基于SPH法的钢轨打磨单颗磨粒磨削仿真

商维, 王文健, 郭俊, 刘启跃

2016, 36(3): 54-59,64. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2016.3.0011

摘要(331)

PDF 1890KB(8)

摘要:
为研究钢轨打磨过程中材料的去除机理，采用光滑粒子流体动力学（SPH）的方法，仿真模拟钢轨打磨过程中单颗磨粒的切削过程，分析单颗磨粒几何形状、切削深度、负前角对打磨磨削过程中切削力、切削力比的变化规律及工件材料应力、变形情况的影响。结果表明：由于单颗磨粒的推挤作用，工件材料流动后形成毛刺和磨屑，而棱锥形磨粒可以获得较好的磨削加工表面；切削力随磨粒切削深度的增加而增大；磨粒负前角增大时，切削力和切削力比都随之增大，且负前角越大磨屑呈越明显的锯齿状。

金刚石颗粒复合封装材料的研究与进展

何静远, 栗正新

2016, 36(3): 60-64. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2016.3.0012

摘要(400)

PDF 754KB(15)

摘要:
对目前金刚石在电子封装材料中的国内外研究开发和应用现状进行总结，概要介绍其在封装材料中的基本作用和原理，重点探讨金刚石在封装材料中应用的发展趋势和对超硬材料及制品行业的影响。

碳化硅粒度对修整陶瓷金刚石研磨盘的影响

孙鹏辉, 闫宁, 李学文, 赵盟月, 韩欣, 李鹤南, 赵兴昊

2016, 36(3): 65-68. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2016.3.0013

摘要(331)

PDF 2283KB(15)

摘要:
为研究碳化硅粒度对陶瓷金刚石研磨盘的修整效果的影响，使用不同粒度的碳化硅修整环对粒度为M20/30的陶瓷金刚石研磨盘进行修整，分析修整后陶瓷金刚石研磨盘的表面形貌、耐用度、加工效率等。结果发现：在修整参数为上盘转速12 r/min，下盘转速12 r/min，内环转速12 r/min，预压力0.2 MPa的条件下，用240^#碳化硅修整环（碳化硅粒度尺寸61 μm）进行修整，其出刃高度与金刚石颗粒的间距相当，修整后的磨盘锋利度最好、表面保持性最好。

硅铁在水雾化铁铜40粉末生产中的脱氧应用研究

顾毅, 李辉, 蒋鑫, 高莹, 刘晓花

2016, 36(3): 69-71,75. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2016.3.0014

摘要(259)

PDF 842KB(5)

摘要:
采用水雾化法制备铁铜40合金粉末，通过对不同硅铁用量下铁铜40粉末性能进行对比分析，探讨了硅铁用量对粉末性能的影响规律。研究结果表明：硅铁应用于水雾化法铁铜40粉末生产，脱氧效果明显；当加入硅铁中硅质量分数低于1.5%时，可以大幅度降低半成品的氧质量分数，并有助于降低成品氧质量分数；但当产品对硬度和抗弯强度要求较高时，应减少硅铁的使用。

金刚石圆锯片的振动可靠性及灵敏度分析

张云凤, 崔明明

2016, 36(3): 72-75. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2016.3.0015

摘要(301)

PDF 1063KB(10)

摘要:
金刚石圆锯片锯切过程中，普遍存在严重的振动问题。采用随机概率有限元法对金刚石圆锯片进行可靠性分析，选用Monte-Carlo概率设计方法对ϕ350 mm的金刚石圆锯片进行1000次循环抽样，对金刚石圆锯片的可靠性及灵敏度进行研究。研究结果表明：金刚石圆锯片的不可靠度随着阀值的增大而增加，对金刚石圆锯片的振动灵敏度影响最大的是金刚石圆锯片的厚度。这对于优化金刚石圆锯片的结构，提高金刚石圆锯片的使用寿命和锯切质量有着重要意义。

销轴拆除机器在六面顶压机上的应用

陈庚, 邱东峰, 吴修文, 赵德朝

2016, 36(3): 76-78. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2016.3.0016

摘要(300)

PDF 1283KB(6)

摘要:
针对六面顶压机铰链梁销轴安装拆解过程中存在的难拆解问题，通过对销轴连接工艺进行研究，设计了一种销轴拆除机器设备，实现了六面顶压机铰链梁销轴拆除的机械化。该机器样机经过客户试验，满足使用要求，性能可靠，提高了生产效率，降低了生产成本，为金刚石行业的机械化和自动化提供了手段和参考。