电镀金刚石线锯快速制造工艺及设备的研究

摘要

随着单晶硅、陶瓷等硬脆材料应用的日益广泛，对其加工要求也越来越高。电镀金刚石线锯是解决硬脆材料切割加工，特别是贵重硬脆材料切割加工中较为理想的方法。本文对埋砂法制造电镀金刚石进行了研究，首次提出了一种快速制造电镀金刚石线锯的方法——环形毛带法，并对其进行了研究。研究内容主要包括：电镀金刚石线锯的电镀方法和制造工艺并确定最佳工艺参数，锯切实验设备的设计与制造，根据最佳工艺参数设计一套快速制造电镀金刚石线锯的电镀设备。 本文实验中锯丝基体采用Ф0.3×300mm的钢琴丝，磨料金刚石采用英国DeBeers公司生产的400＃的天然金刚石磨料。实验发现，采用埋砂法和环形毛带法均可以制造出质量稳定、金刚石颗粒分布均匀、镀层与基体结合力良好的金刚石线锯，但是埋砂法制造电镀金刚石线锯电镀时间长、生产效率低、生产成本高，而采用环形毛带法制造电镀金刚石线锯可以弥补这些缺点，适合大批量生产。 采用环形毛带法要求预镀、上砂、加厚采用同一个电流密度值。此方法所用的电流密度为17A/dm2，预镀、上砂、加厚时间分别为1min，2min，6min。采用环形毛带法制造电镀金刚石线锯较埋砂法所允许的极限电流密度高出近十倍，大大提高了电镀效率，缩短了电镀时间，并在自制的切割设备上对玻璃进行了切割实验。结果表明：锯缝锯口平整，无毛刺和微裂纹，说明采用环形毛带法制造的金刚石线锯能满足硬脆材料的切割要求。 根据环形毛带法制造电镀金刚石线锯所得的参数设计了一套快速制造电镀金刚石线锯的设备，包括电镀槽的结构设计、清洗槽设计、传动系统设计、收线装置设计和电机的选择等。本套设备将整个电镀过程放在一个电镀槽中进行，用隔板将电镀槽分成三段，预镀、上砂、加厚所走过的距离比等于其电镀时间的比，即1：2：6，选定走丝速度为250mm/min，从而可以计算出整个电镀槽的长度。为保证收线和放线速度一致设计了一个由电机带动的橡胶轮，橡胶轮与收线轮之间的摩擦力带动收线轮转动，该电机同时通过一系列的同步带传动来带动电镀槽中的环形毛带转动。该装置保证线速度恒定，实现了快速制造电镀金刚石线锯。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：主要符号说明

声明

1绪论

1.1本课题研究的目的与意义

1.2硬脆材料切割方法综述

1.2.1圆片锯切割

1.2.2带状工具切割

1.2.3线锯切割

1.3金刚石线锯的切割形式研究现状

1.4金刚石线锯的制造工艺研究现状

1.5本课题研究的主要内容

2电镀金刚石线锯的制造原理

2.1复合电镀原理

2.2落砂和法埋砂法的上砂原理

2.3环形毛带法上砂原理

2.4小结

3埋砂法制备电镀金刚石线锯

3.1引言

3.2实验材料的选择

3.2.1锯丝基体材料的选择

3.2.2金刚石磨料的选择

3.2.3电镀液的选择

3.3前处理

3.4埋砂法电镀设备

3.5电镀工艺参数对镀层质量的影响

3.5.1电镀液中主要成分对镀层质量的影响

3.5.2电镀工艺参数对镀层质量的影响

3.6电镀工艺

3.6.1预镀电流密度及时间的确定

3.6.2上砂电流密度及时间的确定

3.6.3加厚电流密度及时间的确定

3.6.4后处理

3.7锯丝质量的检验

3.8小结

4环形毛带法制备电镀金刚石线锯

4.1引言

4.2环形毛带法制备电镀金刚石线锯的原理

4.3环形毛带法电镀设备

4.4影响金刚石上砂量的因素

4.4.1镀液温度的影响

4.4.2阴极电流密度的影响

4.4.3镀液中金刚石含量的影响

4.4.4搅拌速度的影响

4.5锯丝的制备

4.5.1预镀电流密度与镀层厚度的关系

4.5.2上砂时间的确定

4.5.3加厚时间的确定

4.6锯丝质量的检验

4.7埋砂法与环形毛带法制造金刚石线锯的比较

4.8电镀金刚石线锯的主要缺陷

4.9小结

5电镀金刚石线锯的切割加工性能

5.1切割装置与切割方法

5.2锯切形貌

5.3小结

6电镀设备设计

6.1引言

6.2设计依据

6.3电镀槽的结构设计

6.3.1电镀槽的材料

6.3.2电镀槽的结构

6.4清洗槽的结构设计

6.5传动部分的设计

6.5.1传动部分的结构

6.5.2电机的选择

6.5.3同步带的设计

6.5.4带轮的设计

6.5.5轴的设计

6.6收线装置的结构设计

6.6.1收线轮的设计

6.6.2橡胶轮的设计

6.7排线器的选择

6.8小结

结论与展望

参考文献

致谢

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