单晶硅超精密切削工艺参数优化与实验研究

为提高单点金刚石车削单晶硅的表面质量,以表面粗糙度为优化目标,设计正交切削实验,过方差分析、响应曲面分析和极差分析研究主轴转速、进给速度和切削深度对表面粗糙度的影响。结果表明：主轴转速对表面粗糙度影响显著,其贡献率最大,主轴转速越大,表面粗糙度值越小;建立表面粗糙度回归模型,主轴转速和进给速度的交互作用对表面粗糙度的影响最大;获得最优切削参数组合,即主轴转速3 300 r/min,进给速度2 mm/min,切削深度5 µm。在此切削条件下,获得了表面粗糙度Ra 2.7 nm的高质量单晶硅元件,在扫描电镜下观察其表面相对光滑,切屑呈带状,材料在延性域内去除。     

单晶硅超精密切削表面质量各向异性的研究

分析了单晶硅超精密切削时被加工晶面和滑移面间的相对关系以及单晶硅的力学特性,基于单晶硅超精密切削加工脆塑转变机理,模拟了分别以单晶硅(111)(、110)(、100)晶面为被加工面时的表面质量的各向异性特性。模拟结果表明这些晶面在不同晶向方向上表面质量呈现明显的各向异性特性,而以单晶硅(111)晶面作为被加工面时可以得到最好的加工表面质量。     

碳纤维增强复合材料车削表面质量分析

文摘以PCD刀具车削加工短切碳纤维/酚醛复合材料的表观质量为研究对象,通过开展正交试验,采用三维测量技术,研究切削三要素和刀尖圆弧半径对工件加工质量的影响;通过Design Expert软件,对加工因素的显著性进行分析。结果表明,随着切削速度v和进给量f的增大,表面粗糙度Ra逐渐增大,随着切削深度a_p和刀尖圆弧半径r的增大,Ra逐渐变小;试验显著因素为刀尖圆弧和进给量;最佳加工参数为：v=160 r/min、f=0.15 mm/r、a_p=0.6 mm、r=0.6 mm;通过加工试验和建模分析验证,结论可靠。     

工艺参数对SiC单晶片切割表面质量的影响

SiC单晶片表面质量对其后续半导体器件的制造有很大影响,但其材料的高硬度和高脆性,使切片过程变得非常困难。本文在往复式电镀金刚石线切割装置上采用单因素和正交法进行了SiC单晶切割实验,研究了工件转速、线锯速率、工件进给速率、线锯磨损对晶片表面粗糙度的影响规律以及三维形貌特点。结果表明:附加工件旋转运动,晶片表面质量提高,划痕减少、深度变浅;线速增大、工件旋转速率增大或工件进给速率减小,表面粗糙度值减小;线锯磨损晶片表面粗糙度值增大。相对线速和线锯磨损,工件转速和工件进给速率对晶片表面质量及粗糙度的影响更大。应在综合考虑效率和线锯损耗的基础上合理确定切割参数,尤其是工件进给速率。     

激光加热辅助车削高温合金薄壁件变形仿真及试验研究

机匣件作为航空发动机的重要零部件,是一种典型的薄壁件,其尺寸大、壁薄以及刚性低等特点使得在加工过程中容易发生工件变形、刀具震颤,造成加工精度不达标,以及加工表面质量差等问题。本文建立高温合金常规车削与激光加热辅助车削模型,并通过试验验证了模型的准确性。模型最大误差为10.1%,最小误差为5.5%,平均误差为7.8%,处于可接受范围。然后建立常规车削与激光加热辅助车削薄壁件模型,研究激光加热辅助车削对薄壁件变形的影响。研究结果表明,与常规车削相比,当激光照射温度达到650℃以上时,激光加热辅助车削切削力分别下降了20.2%、19.8%和15.2%。激光加热辅助车削能够降低车削薄壁件过程中的加工变形。与常规车削相比,激光加热辅助车削薄壁件时,加工变形量分别降低了15.6%、12.7%和13.3%。     

激光加热辅助切削技术

随着航空航天工业、兵器工业、化学工业、电子工业等行业的发展,对产品零部件材料的性能有了更高要求,同时也出现了各种高强度、高硬度、高脆性的工程材料.材料性能提高的同时给加工带来了困难.例如高温合金在高温下具有优良的热强度性能、热稳定性能及热疲劳性能,常温下加工刀具磨损严重、表面质量差.工程陶瓷强度高、耐磨损、抗腐蚀,目前通常采用磨削加工,生产效率低、成本高、加工几何形状受限.     

单晶硅透镜铣磨工艺参数优化研究

针对红外光学领域应用广泛的非球面单晶硅透镜,开展非球面法向磨削加工工艺研究.通过正交试验方法研究了砂轮转速、铣磨深度以及进给量等工艺参数对非球面铣磨加工表面粗糙度和材料去除率的影响规律,并通过灰关联分析,得到了一组针对法向磨削法加工表面粗糙度和材料去除率双指标优化的工艺参数.研究结果表明通过提高砂轮转速能够显著降低非球...     

GH3625合金激光直接成形工艺

为了研究工艺参数对金属激光直接成形零件质量的影响,通过正交试验的方法对单道单层GH3625合金激光直接成形工艺进行了研究,主要探究了激光功率、扫描速度、送粉速度等参数对单道单层成形截面宽度和高度的影响规律,提出预测模型并做了验证。结果表明,在单道单层成形中,激光功率、送粉速度、扫描速度等工艺参数对单道宽度和高度具有不同程度的影响,其中,对于单道成形宽度和高度来讲,扫描速度对其影响最为明显。试验验证结果表明借助Minitab软件得到的线性回归模型是有效的。     

基于正交试验的TC4钛合金激光成形连接工艺参数优化

为减少TC4钛合金激光成形连接件连接区缺陷,提高连接件连接质量,采用正交试验法对TC4钛合金激光成形连接工艺参数进行优化,以抗拉强度、屈服强度、断后伸长率和内部缺陷等为综合评定指标,根据数理统计原理分析各工艺参数对连接质量的影响程度,为后续成形连接试验件力学性能研究提供近优工艺参数。优化结果表明,线能量密度0.5W·min/mm~2、坡口角度70°、扫描路径+60°～–30°为近优工艺参数,且各参数中线能量密度对连接试验件的拉伸性能影响显著。利用优化后的工艺参数进行试验,可获得满足国家标准的连接件,研究表明该方法可为合理选择成形连接工艺参数和保证连接质量提供参考依据。     

双焦点激光焊接工艺参数对焊缝成形影响

通过利用自行研制的分束焊接头将一束激光分为能量相当的两束激光,在沿焊缝方向上串联产生了两个焦点.通过该试验系统研究了在双焦点激光焊接过程中参数的变化对焊缝成形和熔深的影响规律,探索了双焦点激光焊接最佳工艺的参数调节,试验结果表明,双焦点激光焊接显著改善了焊接质量,焊缝的中心线开裂敏感性也降低.双焦点激光焊接过程中,激光功率、焊接速度、离焦量等参数的变化,均能对焊缝成形和熔深产生显著影响,进而影响焊缝的微观组织和宏观形状.     

单晶硅超精密切削加工表面粗糙度预测模型的建立及试验研究

利用超精密机床进行切削加工时,对于操作者来说,首先面临的问题是最优切削用量组合的确定,这也是最让操作者感到棘手的问题.单晶硅成功的切削过程取决于优化工艺参数,比如进给量、背吃刀量、切削速度等.为了建立精确可靠的表面粗糙度预测模型,本文将遗传基因算法应用于回归分析,同时在超精密机床上对该预测模型进行了试验验证.     

平面磨削石英陶瓷比磨削能正交试验研究

通过大量的正交试验,研究陶瓷材料在低速下的磨削性能,优化陶瓷磨削参数,对于丰富陶瓷磨削理论,指导实际生产实践具有重要的现实意义.     

双溶剂法硼包覆工艺及其工艺参数研究

针对重结晶法硼包覆工艺的不足,采用了双溶剂法对硼颗粒进行包覆.应用pH法对包覆效果进行验证.设计正交实验研究了超声波混合时间、蒸发温度和搅拌速度这三种因素对双溶剂法包覆效果的影响.试验结果表明:双溶剂法的包覆效果要优于重结晶法;超声波混合时间的最优水平为10min,使用超声波混合可以有效地提高双溶剂法包覆效果;蒸发温度的最优水平为350℃,提高蒸发温度有利于促进包覆效果,但温度越高时,提高温度对包覆效果的促进作用将减弱;搅拌速度的最优水平为200r/min,一定的搅拌速度可以维持硼在溶液中的均匀分散,有利于硼颗粒的包覆,但搅拌速度过快又会使已经包覆在硼颗粒表面的LiF在剪切力的作用下重新从硼表面脱落,降低了包覆效果.     

用于提高整体叶盘叶片表面质量的数控工艺

针对五坐标加工中心加工整体叶盘时叶片表面质量较差的问题,本文提出了一套利用UG软件自身功能光顺曲线和曲面的方法,使造型曲面的光顺程度得到大幅度提高,从整体叶盘数控加工工艺源头上保证了整体叶盘加工质量.实践表明,此方法方便、快捷,叶片表面质量得到明显改善,可满足工程使用要求.     

芳纶纤维材料低温冷却车削加工性能

芳纶纤维复合材料在传统车削加工中易出现严重起毛和高温烧蚀等缺陷。为了提高其切削性能,采用液氮作为低温冷却媒介进行车削加工试验,并对材料的干车削及低温车削试验结果进行了分析,对液氮低温车削机理进行了探讨。结果表明,随着主轴转速的增加,材料表面质量得到一定改善,特别是在1 340r/min时得到了最佳表面;在低温车削中,在各种转速条件下,材料表面质量都较好;在相同的主轴转速下,低温车削表面质量都好于干车削,且纤维起毛、高温烧蚀被有效抑制。说明降低切削温度对芳纶纤维材料车削缺陷的改善有积极作用。