不同磨粒尺寸切丁刀片可磨性的理论估计

Takuy​​a Adachi，Koji Matsumaru和Kozo Ishizaki

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Azojomo（Issn 1833-122x）第2卷2006年6月2日

主题涵盖

抽象的

关键词

介绍

实验

结果

讨论

结论

确认

参考文献

联系方式

抽象的

在恒定进给力切割过程下从切割速度估计切割叶片的研磨性。根据磨料金刚石颗粒的犁速计算理论切割速度。从维氏硬度估计沉没的磨粒深度。假设球形磨粒的磨粒的突出颗粒的突出区域，磨粒的磨粒，磨粒分布以及切割叶片的磨粒分布以及切割叶片的转动速度的不同磨粒估计切割速度。理论切割速度与加工的经验结果之间有良好的一致性（Al₂O._3.tic合成)。结果表明，切块刀片的可磨性取决于其表面磨粒的大小、数量和分布。

关键词

可磨性，切丁刀片，磨料粒度，维氏硬度，恒定进给力系统，AlTiC

介绍

许多先进的材料，如AlTiC欧洲杯足球竞彩 (Al₂O._3.-TIC复合材料），蓝宝石或SiC用作功能装置的基板。他们中的许多人都很难和难以机器。AlTiC已被用作带有薄膜换能器元件的硬盘存储设备的读写磁头滑块的基片。将厚度约为1.2毫米厚度的晶片切成碎片（1毫米X3 mm）×70-300μm厚度切割刀片。传统上，加入高馈电速度（1-3mm / s）和低边缘碎裂尺寸（5-20​​μm），用于切割AltiC芯片[1]。为了达到这些要求，有必要通过分析切丁刀片的可磨性来研制切丁刀片。由于商业切割设备采用恒定的喂料速度系统，因此由于2020欧洲杯下注官网其表面条件的劣化，因此在切割过程中作用在切割刀片上的力改变。即，磨粒的钝化或磨蚀性颗粒的钝化，变形和基质材料的磨损。改变的力使切割刀片分析复杂于传统的切割系统。

我们小组开发了一种恒定进给力系统，可以分析砂轮的可磨性[2-4]。在恒定进料系统下，在加工过程中进料速度改变，这取决于砂轮的表面状况，并表示其磨削性。

最近，已经开发了一种恒定的喂料切割系统来分析切割叶片的磨削性[5,6]。在该研究中，通过建立在恒定馈送力切割系统下的馈送速度的新模型来估计切割叶片的理论磨削性。通过比较不同磨粒尺寸的经验和理论切割速度来评估该模型。

实验

用不同的金刚石粒尺寸制造三种切割刀片，5-12μ.m（＃1200），10-20μ.m（＃800）和30-40μ.(# 500)。WC-Co作为基体材料[5,6]。切割叶片由31体积％的孔，38体积％的金刚石颗粒和31体积％的WC-Co基质材料组成。它们的厚度在85至90μm之间。用含有600目氧化铝磨粒的平板在湿条件下对所制备的切丁刀片进行修整。敷料条件为2.0毫米切割深度，1毫米/秒的饲养台速度和240毫米敷料长度。

利用共聚焦激光显微镜(CLM)观察了切割刀片表面的晶粒数和晶粒分布。

穿好衣服后，用冷却水在2.0 n下进行切割试验。图1示意了一个恒定的进给力系统。在商用切丁机的工作台上安装了一个直线滑块，以向切割试样传递恒定的力。将1.2 mm厚的AlTiC晶片切割成75 mm长、70 mm宽的薄片。将AlTiC板放置在氧化锆板上，切割方向上开槽宽度为1.0 mm，深度为3.0 mm。定位凹槽以避免叶片与氧化锆样品支架的接触。在切割测试期间测量不同线的处理周期。根据处理周期的切割样品的长度计算不同线的馈电速度。

图1。恒定馈送力切割系统的示意图。将线性滑块安装在商用切割机的工作台上，向切割样品传递恒定力。预处理的75毫米加工晶片固定在样品架上。在2.0 n的恒定馈电力下测量喂料速度。

结果

图2显示了切割速度，S.作为切割长度的函数，L.在2.0 n下的喂养力下。切割速度,S.对于第一切割线，制造的切割叶片，＃1200，＃800和＃500分别为0.95,4.8和6.3mm / s。切割速度随着切丁刀长度的增加而减少。

图2。切割长度，L与切割速度，f为f初期的切割刀片，＃1200，＃800和＃500。

讨论

理论切割速度，年代估计所有切丁刀片。假设磨粒是如图3所示的球形，其中R.是磨粒的半径，一种_H为谷物在高度的水平横截面积，H'， 和一种_V.为垂直截面积。只考虑半圆区域一种_N那因为在磨料晶粒的耕作动作，另一半圆圈在切割期间与地材料没有接触。地区，一种_H和一种_V.可以计算为颗粒半径的函数，R.和高度,H'通过以下等式;

（1）

（2）

用于＃1200（5-12μm），＃800（10-20μm）和＃500（30-40μm）的每个粒度，8.5,15和35μm的中值值用作粒径，分别。图4显示了两者之间的关系一种_H.和一种_V.晶粒尺寸为8.5 μm、15 μm和35 μm，H'。

图3。球形五谷模型的示意图。在切割刀片表面上有成千上万的金刚石晶粒，其角度朝向研磨方向。

图4。关系之间的关系一种_H和一种_V.对于不同的晶粒尺寸，(a)8．5μm， (b) 15 μm和(c)各种高度35 μm，H'。

由于不同高度的许多谷物在切割期间同时接触到海拔晶片，将考虑在切割刀片表面上的晶粒的数量和这些分布。谷物O.n在各种高度下切割刀片表面，Z.通过CLM观察切割刀片周围的8个位置来计算。

图5显示了不同高度的颗粒密度，Z.。晶粒密度成比例地增加至10μm高度，并且在10μm后变得几乎恒定。图6给出了切片过程中切片刀片与AlTiC薄片接触面积的定义。假设接触区域为LD.， 在哪里L.切丁刀片是否厚度和D.是完全晶圆厚度。

图5。粮食每个切割刀片的密度高达35μm。通过CLM观察切割叶片周围的8个不同的点来计算切割叶片表面S的晶粒。每个观察区域约为0.05毫米²。

图6。切割叶片与加捻期间的接触区域的定义。假设接触区域等于叶片厚度，L乘以晶片厚度，D。

通过乘以接触区域LD.在各种高度的晶粒密度Z.，计算接触区域的晶粒的数量，其显示在图7中。

图7。切割叶片的接触区域的晶粒数量计算为晶粒的晶片，其作为晶粒密度乘以接触区域。

计算高度水平横截面积总数的等式Z.那一种_H（Z.） 将会;

（3）

在哪里，N（Z.）是高度的谷物数量Z.。

有效数量的谷物，N（Z.）通过乘以非重叠谷物的概率来估计，λ.（Z.)以粮食的数量计算，N（Z.）。图8显示了切割叶片表面的模型和非重叠谷物的概率计算方法，λ.（Z.)在一个高度，Z.。λ.（Z.）从交叉长度计算，每个谷物在高度Z.那L._N（Z.),表示为;

（4）

然后，切割刀片表面上的有效数量的金刚石颗粒将是;

（5）

最后，有效的预计区域那一种_P.'（Z.），计算为;

（6）

图8。磨粒方向不重叠的原理图和计算。从总交叉长度，L计算非重叠晶粒的概率_N谷物高度，z。

图9显示了切割刀片的垂直剖视图的模型。有效的预计区域，一种_P.'（Z.）显示为总孵化区。之间的关系计算一种_H（Z.）和一种_P.'（Z.）对于每个晶粒尺寸如图10所示。在2.0 n下的喂食力下，一种_H（Z.）变成96微米²由ALTIC的VICKERS硬度计算，19.1GPA，由生产者，NeoMax Co.，Ltd。

图9。切丁刀片的垂直交叉视图。有效的投影面积,一种_P.'（z）显示作为总孵化区。

图10。之间的关系一种_H（Z）和一种_P.'（z）通过考虑晶粒尺寸，粒度和晶粒分布。

理论喂养速度，年代从理论体积去除率估计除去样品和切割刀片之间的接触区域。理论体积去除率是从有效的预计区域计算的，一种_P.'（Z.）以及切割刀片的转速，V.。接触面积等于切刀厚度，L.，乘以样品厚度，D.。

（7）

V.是切割刀片的转向速度，60米/秒，L.和D.是分别为90 μm和1.2 mm。

通过计算计算一种_P.'（Z.）在等式中（7），理论进给速度，年代计算出来。

通过等式（7）的计算馈电速度分别为＃1200，＃800和＃500和＃500切割叶片的1.4,4.1和6.5mm / s。如图11所示。各种晶粒尺寸的理论供给速度足够接近经验馈电速度，这表示通过等式（7）的进料速度计算对于恒定的馈送力系统来说是合理的。实验和理论进给速度之间的差异是认为是由于有效投影区域的基质材料重叠，一种_P.'（Z.）

图11。第一种切割线的计算和经验调味速度。

结论

通过对恒力切丁系统切丁速度的分析，建立了可磨性的理论计算模型。考虑到球形形状，使用切割叶片的转速和喷射颗粒的突出区域，数量和分布以及考虑球形形状的磨粒的投影区域，数量和分布来计算理论切割速度。

通过使用AltiC的维氏硬度，犁载荷，磨料的血管数量和切割叶片表面上的颗粒的分布来计算金刚石晶粒的投影区域。第一切割线的不同磨粒尺寸的理论切割速度，5-12μm（网格号1200，＃1200），10-20μm（＃800）和30-40μm（＃500）为1.4,4.1分别为6.5 mm / s。切割叶片，＃1200，＃800和＃500下的2.0 n恒定馈线切割系统的经验切割速度分别为0.95,4.8和6.3mm / s，与理论上相当吻合。已经得出结论，切割叶片的磨削性取决于切割叶片表面上的磨粒尺寸，数量和分布。

确认

作者希望通过21世纪的21世纪的教育，文化，科学技术部门部分地支持这项工作，向日本政府表示感谢。欧洲杯线上买球这项研究的一部分也得到了日本新能源和工业技术开发部(NEDO)的支持。

参考文献

1.H. Gatzen，“加工Ultraprecision Pico滑块的挑战”，数据存储，4[8]（1997）85-90。

2.大西、近藤、山本、筑田、石崎、瓷。Soc。日本，104亿英镑(1996年)610-613(日文)。

3.Takata，“Kou Nouritsu Kensakuhi Takousitsu Daiamondo Toishi No Kaihatsu”Nagaoka大学的博士论文。技术。（1998）47-67（日语）。

4.H. Kim，K. Matsumaru，A.Takata和K.Ishizaki，“硅晶片和烧结Al2O3的磨削行为通过恒定的力供给研磨系统”，ADV。在技​​术。垫子。和垫子。Proc。J.（ATM），5 [2]（2003）50-53。

5.T.Adachi，K. Matsumaru和K. Ishizaki，“的制造用于切割的高效切割刀片AL.₂O._3.- 综合“，j .陶瓷。Soc。日本，114[4](2006)。

6.K. Matsumaru，T.Adachi，H. Kim，A. Takata和K.Ishizaki，“Teiokuri Kensakuban Ni Yoru Seramikkusuno Cyou Heitan Usuita Kakou”，国际磁盘驱动器设备材料协会日本2020欧洲杯下注官网欧洲杯足球竞彩新闻，[48]（2002）8-11（日语）。

联系方式

论文发表在《材料与材料加工技术进展》，8[2](2006)134-139。欧洲杯足球竞彩