وضعیت تحقیق و کاربرد دیسک های برش الماس بسیار نازک

دیسک های برش الماس بسیار نازکبه‌تدریج به دلیل مزایایی مانند عرض شیار برش فوق‌العاده نازک، شکستگی صاف برش، نرخ رد پایین و راندمان برش بالا توجه مردم را به خود جلب کرده‌اند.

 

این مقاله به خلاصه ای از پیشرفت تحقیقات و وضعیت کاربرد روش های اصلی تولید دیسک های برش الماس فوق نازک در 10 سال گذشته می پردازد و روش های تهیه دیسک های برش الماس فوق نازک از جمله روش های آبکاری و رزین پخت را معرفی می کند. روش آبکاری با تجهیزات ساده آن سبز مشخص می شود. مزایای حفاظت از محیط زیست و تولید قابل بازیافت به محتمل ترین روش آماده سازی برای کاربردهای صنعتی در مقیاس بزرگ تبدیل شده است. مقاله در نهایت به جهت توسعه آن اشاره کرد.

 

ساخت دیسک های برش بسیار نازک الماسی به روش رزینی روشی است که می تواند حالت خوبی را حفظ کند. به طور کلی، رزین فنولی گرما سخت به عنوان چسب استفاده می شود. روش آن به این صورت است که دانه های ساینده الماس را با رزین مخلوط می کنند و سپس از پرس گرم برای تف جوشی استفاده می کنند و پس از عمل آوری سنگ زنی حرارتی انجام می شود، فرآیندی که ساعت ها طول می کشد و در نتیجه تولید آن گران تمام می شود. با پیشرفت تکنولوژی، رزین های قابل پخت با حرارت به تدریج با رزین های قابل پخت با نور جایگزین می شوند که عمدتاً از پلیمرهای پایه (پلیمرهای متقاطع پذیر)، رقیق کننده های واکنشی (مونومرهای قابل پلیمریزاسیون نوری)، آغازگرهای نوری و مواد افزودنی تشکیل شده اند. ترکیب بندی. مهمترین تفاوت آن با رزین حرارتی این است که فرآیند پخت آن یک فرآیند واکنش شیمیایی است که در اثر جذب نور با طول موج مناسب ایجاد می شود و تبدیل آن از مایع به جامد نتیجه افزایش وزن مولکولی است نه ناشی از تبخیر حلال. دارای خواص پخت سریع، بدون آلودگی و صرفه جویی در انرژی است، اما عامل محدود کننده قیمت بالای مواد اولیه آن است.

با استفاده از رزین قابل درمان برای تولید دیسک های برش الماس فوق نازک، Peng Wei، Gu Taihong، و غیره از رزین قابل درمان به عنوان چسب برای ساخت موفقیت آمیز چرخ برش الماس فوق نازک با ضخامت 0.15 میلی متر استفاده کردند و تکمیل شدند. تست برش یک قطعه شکل چرخ سنگ زنی پس از برش: 53mm×40mm×0.15mm است. آزمایش برش بر روی نمونه های تهیه شده در آزمایش انجام شد. از طریق تجزیه و تحلیل داده های تجربی، نتیجه نهایی نشان می دهد که افزودن مقدار مناسبی از SiO2. این می تواند عملکرد کلی دیسک برش را بهبود بخشد و هنگامی که محتوای ذرات اضافه شده 48 باشد، اثر برش دیسک برش بهترین است و شکستگی برش صاف تر است. با توجه به تجزیه و تحلیل، علت اصلی این پدیده، اثر سنگ زنی ذرات SiO2 بر روی سطح شیار توسط توزیع با چگالی بالا ذرات SiO2 در سطح تپه اصلی و چرخ سنگ زنی است.

در 2{10}}04، بر اساس فناوری نمونه‌سازی سریع، Yao Chunyan، Peng Wei، و غیره فناوری تولید سریع ورق‌های چرخ تراش برش الماس فوق‌العاده نازک را با استفاده از رزین حساس به نور به‌عنوان بایندر مطالعه کردند و سبیل‌های REV ژاپنی را اضافه کردند ( 13μm×70μm)، برای بهبود خواص مکانیکی پیوند ورق برش الماس. سختی Knoop یک تکه حدود K1000 است، در حالی که سختی Knoop الماس به اندازه K7000E است. ریزپودر الماس و سبیل ها را به صورت کمی در رزین حساس به نور آماده شده مخلوط کرده، به طور یکنواخت هم بزنید و با جاروبرقی جارو کنید تا کف شود، در قالب چرخ برش نازک در دمای اتاق بریزید و با اشعه ماوراء بنفش آن را پخته و شکل دهید. اندازه ورق چرخ برش الماس بسیار نازک تشکیل شده: 52mm×40mm×0.15mm است. آزمایش های برش دیسک های برش با فرمول های مختلف ثابت می کند که افزودن سبیل های REV به دیسک های برش رزین حساس به نور می تواند عملکرد سنگ زنی دیسک برش را افزایش دهد و کیفیت مواد برش را پس از برش بهبود بخشد.

افزودن SiO2 یا سبیل به تنهایی به ورق برش در بهبود عملکرد ورق برش محدود است و نمی تواند نیازهای واقعی را برآورده کند. در 2004، لی چنگ فو و دیگران از رزین اپوکسی LC-2800 تولید شده توسط Showa Polymer Company به عنوان چسب استفاده کردند. رزین با تابش نور فرابنفش برای تولید ورقه های برش فوق نازک پخته می شود و سختی، استحکام و مقاومت در برابر سایش با افزودن ذرات SiO2 و الیاف به عنوان پرکننده بهبود می یابد. روش ساخت ورق تاس، روش پوشش دهی با چرخش با سرعت بالا می باشد، یعنی ابتدا رزین مایع را در مرکز زیرلایه می اندازیم و سپس اجازه می دهیم بستر با سرعت زیاد بچرخد تا رزین مایع روی سطح پخش شود. بستر را برای تشکیل یک لایه نازک، و تابش اشعه ماوراء بنفش در 10 میلی متر بالایی. برای جامد کردن رزین پخته شده، به منظور تولید تیغه برش فوق العاده نازک، اندازه تیغه آزمایشی 54 میلی متر × 40 میلی متر × 0.05 میلی متر است. آزمایش‌های مقایسه برش نمونه‌های مختلف ثابت می‌کند که روش پوشش چرخشی می‌تواند برای ساخت ورق‌های برش الماس بسیار نازک استفاده شود و افزودن پرکننده‌های دانه‌ای می‌تواند سختی را بهبود بخشد و پرکننده‌های فیبری می‌تواند استحکام را افزایش دهد. فیبر کربن عملکرد بهتری دارد.

 

2.2 روش آبکاری

روش آبکاری فرآیندی است که با استفاده از اصل الکترولیز، لایه نازکی از فلزات یا آلیاژهای دیگر را بر روی بستر فلزی قرار می دهد. این فرآیند استفاده از الکترولیز برای اتصال لایه ای از فیلم فلزی به سطح فلز یا سایر قطعات مادی است. ذرات از طریق فرآیند الکترولیز وارد پوشش کامپوزیت می شوند. گوگلیلمی معتقد است که ذرات وارد شده به پوشش کامپوزیت عمدتاً به مکانیزم جذب دو مرحله ای متکی هستند: مرحله اول این است که ذرات حامل یون ها و لایه های مولکولی حلال در سطح الکترود جذب می شوند که به آن جذب ضعیف می گویند. با ذرات معلق در حمام در تعادل است. ذرات در حالت جذب ضعیف، یون های جذب شده و لایه حل شده خود را حذف می کنند و مستقیماً با سطح کاتد تماس می گیرند تا جذب الکتروشیمیایی برگشت ناپذیر را تشکیل دهند که به یک مرحله جذب قوی تبدیل می شود. این امر با جاسازی ذرات به شدت جذب شده در پوشش در طول فرآیند رسوب الکتریکی فلز دنبال می شود.

در سال 2000، لیو دینگفو از دانشگاه صنعتی چین جنوبی، روشی را برای استفاده از آبکاری کامپوزیت معرفی کرد که فرآیندی برای تولید تیغه های اره مدور الماس با پوشش آلیاژ نیکل-کبالت به عنوان چسب است. تیغه) از یک تیغ اره نازک در هر 6-7 میلی متر برای اره کردن شکافی به طول 9 میلی متر در جهت قطر استفاده کنید، به طوری که ذرات الماس بعدی و پوشش به عنوان عامل پیوند، اثر موزاییک مکانیکی مشابهی داشته باشند، تا بیشتر شود. اتصال بین پوشش کامپوزیت و نیروی زیرلایه را تقویت کنید، عمر مفید تیغه اره را افزایش دهید. روش سمباده زنی از روش سنباده استفاده می کند، یعنی از قطره چکان برای جذب ذرات الماس هیدروفیل شده استفاده کنید و آنها را به طور یکنواخت بر روی سطح رسوب به سمت بالا پخش کنید و سپس تیغه اره را کمی لرزانید تا ذرات الماس بتوانند در تماس پایدار با بستر قرار گیرند. . پس از پیش آبکاری، سنباده کاری، آبکاری غلیظ و آبکاری روشن، در نهایت پوشش خوبی به دست می آید. در نهایت ثابت شد که از آلیاژ نیکل- کبالت می توان به عنوان یک چسب برای به دست آوردن یک پوشش خوب در هنگام ساخت ابزار الماس استفاده کرد.

در سال 2002، Guo Tiefeng و Yang Yanjun پیشنهاد کردند که فسفات برای اولین بار برای تهیه پوشش های تبدیل شیمیایی استفاده شد. فرمول (g/L) است: اسید اگزالیک 5، اسید فسفریک 15، اگزالات سدیم 4، دی سدیم فسفات 1O، کلرات سدیم 5. شرایط عملیاتی برای: درجه حرارت 20 درجه، زمان 5 دقیقه. پوشش تبدیل شیمیایی آماده شده با فولاد زنگ نزن آستنیتی بهترین است که دارای رسانایی الکتریکی خوبی است، می تواند فرآیند رسوب الکترود را به آرامی پیش برود و از ترکیب قوی مواد رسوب الکتریکی با بستر جلوگیری کند، به طوری که لایه برداری پوشش را تسهیل کند.

برای مرحله رسوب الکتروشیمیایی، از محلول آبکاری Ni-Co استفاده می شود. فرمول محلول آبکاری (g/L) است: سولفات نیکل 220-240، سولفات کبالت 15-30، اسید بوریک 25-35، کلرید سدیم 10-20 و مقدار مناسب ثبت اختراع مواد افزودنی، پودر الماس 5-10. شرایط عملیاتی آزمایش عبارتند از: دمای آبکاری 45 درجه ~ 50 درجه، مقدار pH 4.1 ~ 4.5، Dk=2A/dm³، هم زدن پمپ هوا، زمان متناوب 10 دقیقه. پوشش کامپوزیت با حرارت دادن از بستر جدا می شود و بر روی دستگاه مهر زنی سرد مهر می شود. برای محصول نهایی ساخته شده در آزمایش، آزمایش مقایسه ورق برش نشان می دهد که محصول می تواند الزامات برش را برآورده کند و هزینه 1/3 کاهش می یابد.

Zhou Linhua، Xu Jianhong، و غیره از موسسه تحقیقاتی هشتم صنعت هسته ای شانگهای، در یک حق اختراع ثبت شده در 2003، روش ساخت دیسک های برش الماس فوق نازک را به تفصیل شرح داده است. . صفحه نیکل به عنوان آند و فولاد ضد زنگ به عنوان کاتد استفاده می شود. محلول آبکاری با افزودن ساینده های الماس، اسید بوریک و مواد افزودنی به محلول مخلوط نمک فلز نیکل هیدراته یا نمک فلز نیکل هیدراته و سایر نمک های فلزی هیدراته به دست می آید. فرمول (g/L): اسید سولفوریک نیکل 150-300، سولفات کبالت 3-20، اسید بوریک 25-40، نیکل کلرید 30-60، روشن کننده اولیه 0. 2-2، روشن کننده ثانویه 0.2-2، روان کننده 0.{11}}. پارامترهای فرآیند آبکاری عبارتند از: Dk{12}}A/dm³، مقدار pH 4.1~4.5، دما 45 درجه ~ 50 درجه، تراکم الماس 5~20 گرم در لیتر، زمان می تواند ضخامت لایه آبکاری کامپوزیت را کنترل کند. کاتد و آند را در محلول آبکاری قرار دهید و پس از روشن شدن برق، تحت تاثیر الکترون ها، یون های ساینده الماس و فلز به طور یکنواخت روی بستر کاتد یوتکتوئید می شوند تا یک لایه آبکاری کامپوزیت به دست آید. زیرلایه کاتد آبکاری شده با لایه کامپوزیت را به آرامی خم کنید تا به شکل قوس درآید، لایه آبکاری کامپوزیت به راحتی از بستر کاتد جدا می شود و در نهایت پوشش کامپوزیت الماس و نیکل-کبالت جدا شده به دست می آید. پس از سه ساعت آبکاری، می توان یک پوشش کامپوزیت 20 میکرومتر بدست آورد.

لیو جین لونگ از دانشگاه صنعتی دالیان در سال 2009 بر اساس لایه‌های مختلف و روش‌های مختلف جداسازی پوشش‌های کامپوزیتی، روش استفاده از آلیاژ آلومینیوم را به‌عنوان بستر پوشش‌های کامپوزیت الماس-نیکل در مقاله «تحقیقات تجربی در مورد بهبود عملکرد» به تفصیل معرفی کرد. اره های الماس کامپوزیت رسوب داده شده با الکترود». آماده سازی، بستر آلیاژ آلومینیوم پس از عملیات پیش آبکاری برای رسوب همزمان فلز الماس به عنوان کاتد در مخزن آبکاری قرار می گیرد، پس از به دست آوردن ضخامت مطلوب پوشش، خارج می شود، در مخزن الکترولیتی خود ساخته الکترولیز می شود. و زیرلایه با یک الکترولیت مناسب خورده می شود تا پوشش کامپوزیت الماس بدست آید. پوشش کامپوزیتی به‌دست‌آمده بر روی خراش‌ها و سایش تیغه‌های ویفر سیلیکونی و شیشه مورد مطالعه قرار گرفت. پس از برش، تیغه بدون تاب خوردگی و سایر تغییر شکل ها تیز باقی ماند و عملکرد مطابق با الزامات بود. او چانگ یائو روشی را برای ساخت دیسک های برش الماس بسیار نازک با پلاستیک روکش شده به عنوان بستر در پتنت درخواست شده در سال 2009 معرفی کرد.

او پلاستیک پوشش داده شده را به عنوان بستر کاتد انتخاب می کند، لایه ای از الماس را از قبل بر روی سطح رسوب می دهد و الکترولیت مخلوط با 18-25 نمک نیکل، 1-2 نمک سدیم، 1-3 کبالت و محلول اسید 2-4. در میان آنها، صفحه نیکل با خلوص بالا به عنوان بستر آند استفاده می شود، درجه حرارت 30 درجه ~ 40 درجه و مقدار pH 4 است.2-4.6. الماس بر روی سطح الماس زیرلایه کاتد با رسوب الکتریکی برای تثبیت الماس رسوب می کند و در نتیجه ضخامت 0.5 به دست می آید. لایه آبکاری 02 ~ 1 میلی متر. سپس بستر کاتد را با لایه آبکاری داخل محلول کلروفرم آماده شده اضافه شده با 2 اتانول قرار داده و پلاستیک پوشش را حل کرده و پوشش کامپوزیت الماس نیکل را به دست می آوریم و از طریق قطعه پس از پردازش به اندازه لازم برش می دهیم.