金剛石線切割的原理、特點加工領域的應用

 1 金剛石線切割20世紀90年代，國際上為了解決大尺寸矽片的加工問題，采用了線鋸加工技術將矽棒切割成片。早期的線鋸加工技術是采用裸露的金屬線和遊離的磨料，在加工過程中，將磨料以第三者加入到金屬線和加工件之間產生切削作用。這種技術被成功地用於對矽和碳化矽的加工。為了進一步縮短加工時間，以及對其它堅硬物質和難以加工的陶瓷進行加工，人們將金剛石磨料以一定的方式固定到金屬線上，從而產生了固定金剛石線鋸。

3.1金剛石線切割的原理 圖3.1金剛石線切割原理圖如圖3.1高速往複運動的切割線帶動砂漿到切割區，使砂漿中的研磨顆粒(SiC顆粒)與矽棒表麵高速磨削，由於研磨顆粒有非常銳利的棱角，並且硬度遠大於矽棒的硬度，所以矽棒與線鋸接觸的區域逐漸被砂漿磨削掉，進而達到切割的效果，同時砂漿也可以帶走磨削中產生的大量熱。

在對金剛石線鋸切割機理的認識過程中，許多研究者認為，金剛石磨粒的微觀切削運動是一個滾動、嵌入過程，提出了“滾動 -嵌入”模型。Li 等人提出鋸絲施加在磨粒上的力帶動磨粒沿切削表麵滾動，同時壓擠磨粒嵌入切削表麵，從而形成剝落片屑和表麵裂縫，形成宏觀的切割作用。重點研究了磨粒嵌入工件時的應力分布和作用， 發現磨粒對材料的最大剪切應力發生在微觀切削表麵之下，據此對磨料的選擇進行優化。Kao 等人指出在 “滾動 - 嵌入” 模型中，磨粒的運動除滾動和嵌入外，還包括刮擦， 三者共同形成切削作用。Bhagavat等人則在這個模型中考慮了磨漿的作用並認為，在鋸絲帶動遊離磨料切割矽錠的小區域內，鋸絲與磨漿的運動構成了一個彈性流體動力學環境，用有限元方法分析鋸絲與矽錠間的磨漿彈性流體動力學模型，得到磨漿薄膜厚度和壓力分布關於走絲速度、磨漿粘度和切割條件的函數， 還得出結論：磨漿薄膜厚度大於平均磨粒尺寸，是磨粒的流動產生了切削[3]。