外文翻译--线锯过程中凹凸不平面的损伤情况 中文版

毕业设计（论文）译文及原稿译文题目：线锯过程中凹凸不平面的损伤情况原稿题目：Roughness Damage Evolution Due to Wire Saw Process原稿出处：Egemen Teomete，International Journal of Precision Engineering and Manufacturing，2011，12(6)：941-947浙江工业大学之江学院毕业设计（论文） 外文翻译线锯过程中凹凸不平面的损伤情况摘要：线锯工艺被被广泛用于硅晶片生产与高收益、低表面损伤的太阳能电池和微电子产业。这个线锯过程是用于机器切割脆性材料从而得到高韧性， 高收益和低表面损伤的。线锯工艺也可用于切割混凝土和岩石，土木工程。在这研究中，通过改变工艺参数进行了试验参数的研究，以确定表面粗糙度损坏。延性材料的穿晶断裂和脆性断裂的晶间破坏的切割表面可以在电子显微镜照片中观察到。涉及粗糙度破坏过程的损伤模型的参数是可以得到的。这个损伤模型预测粗糙度损害令人满意。该模型显示这种粗糙度损伤比率是进给速度与线速度成正比。提高效率的过程在于不增加粗糙度损伤而通过增加进给速度正比线速度的比率。线张力不影响粗糙度损伤。但是，导线的性能影响粗糙度损伤。导线的砂砾半径越小和砂粒间距越短则粗糙度损伤越少。关键词：陶瓷，损伤模型，韧性加工，粗糙度，线锯1 介绍硅晶片用于太阳能电池和微电子学产业可以减少从硅晶体使用内径(ID)锯或线锯。线锯的优势是ID可以看见。这些优点是更高的生产力，更少的晶片表面损伤和较低的切口损失。此外，晶片的直径可以被切成一个线锯高于一个ID。线锯适用切割蓝宝石，碳化硅，锂铌酸，木材，岩石和几乎所有种类的陶瓷，包括泡沫陶瓷。穆勒指出，线锯过程中的成本是占硅晶片生产的总成本的30，这直接影响整个行业。所以有必要来采取优化过程的措施：通过发展模型相关的工艺参数，产品质量和过程效率。20世纪90年代，早期的线锯是在晶圆生产裸钢丝和磨料泥浆过程中开发的，在研磨加工中使用弹性流体动力。研磨颗粒可以是SiC或钻石，用30至60的磨料颗粒的粒度可以是530m体积分数的料浆。平均线直径是180m，切缝损失为200到250m。浆料可以是水性或油性的。油性泥浆使溶液彼此互溶，很难独立，而从晶圆片表面清除油状物是另一个问题。油性泥浆的使用处理也是一个问题。产生的氢气和水性泥浆中硅的相互作用可能会导致爆炸。然而，从环保的角度来看，考虑到高数量的泥浆处理过程，水性通常是优选的。Clark等人说，为了提高生产率和能够削减更硬的陶瓷，开发了镶金刚石线。其适用于磨削加工。在自由磨料线锯中，送丝速度为515米/秒，线张力为2030N。在电线弓中，其结果使得所述导线达到2度到6度的水平。在研磨加工工艺的线锯中，线速度较低的材料去除是不会发生水动力作用的。线锯过程的研究已经持续在三个主要领域：材料去除机制，运动学，进程之间的输入和输出参数的研究。Li等人提出了磨料颗粒的受应力作用是滚动和缩进的线锯的过程。穆勒提出的材料去除机制对于自由磨料加工开发利用断裂力学和流体动力学行为的浆料。材料去除率的定义是作为一个功能电源提供给磨料流体动压效应与流体膜性能。它的计算采用有限元阀夫妇雷诺方程，流体力学与弹性力学方程。刘等人指出，材料去除机理线锯切割岩石是赫兹类破裂，其中破裂的发生是由于拉伸后面滑珠引起的。魏和高从事分析直线的刚度和研究在张力作用下的导线，还有振动特征对线速度，张力，和浆料粘度的研究。当线速度低于25米/秒时，增加线张力和浆粘度而降低振幅和切口损失，对它几乎没有影响。Clark等人监测线锯过程，线速度，送丝速度和线的张力。Clark和Hardin等人还进行了参数研究有关工艺的参数，表面粗糙度和线切割泡沫陶瓷，木材。他们还进行了与一个固定的磨料切片单晶SiC的参数研究，研究金刚石线有关的线速，摇摆频率，下表面和亚表面损伤的进给速度。Meng等人研究了闭环金刚石绳锯切割和浸渍氧化铝陶瓷粉末。硬度各向异性的铌酸锂晶片已经被应用在纳米压痕中。Bhagavat和Kao确定了三个最常见的取向的方法。他们通过切片硅晶体的各向异性来确定的方向。硅片的钢丝锯对光伏及半导体行业有着重大的利益关系。半导体有严格的公差和表面质量要求。从现有的模拟脆性材料压痕损失中可以看出在加工脆性材料时的损坏情况。脆性材料的压痕存在几种的失效模式。Ryu等人研究了硅片，玻璃和碳化硅上的压痕。赵等人观察到在地面上被破坏的光学玻璃表面的压痕。不同的研究人员对延性域磨削脆性材料进行了试验研究。Bifano等人指出在研磨中，当进给量减少到一定量时，磨损机制就可以实现从脆性到韧性转变。在这项研究中，一个线锯损伤模型可以看出线锯过程中粗糙度的损坏。这个损伤模型是基于延性去除模式和脆性损害模式，观察扫描电镜中切割面的图像。过实验测定，用损伤模型来预测损害通是可靠的。第二节提出了这个实验工作。第三节提出了该模型。第四节提出了结果和讨论的研究。在第五部分提出这个结论。2 实验过程线锯的实验是在氧化铝陶瓷上进行的。在线锯切削试验中测量了丝弓角，轴向线速度Vx和进给速率Vz。同时也测量了切断面表面的粗糙度，还得到了扫描电镜成像的切表面。在这些测量中所使用的设备本节介绍及工艺参数。2.1 线锯切割和丝弓角测量图1 单丝，阀芯阀芯线锯机，该线轨道，由虚线标记。（DWT公司，千禧年生产的模型，美国科罗拉多州Springs，美国）实验中使用线锯设备（其模型是千禧年在科罗拉多州斯普林斯应用钻石线技术生产的）。这种阀芯对阀芯的线锯机摇摆运动的线可控制线速度Vx，进料速度Vz和线张力T。张力由紧线滑轮控制，由气压力驱动，而摆动如图1中可以看出。导线的切割长度为300英尺（91.4米）。因此，在每一个方向逆转，300英尺的线是从一个线轴转移到其他的线轴。在切割过程中使用的冷却剂包括水和润滑剂Sawzit（合成润滑剂公司的产品），它们的比例为50/1。线锯实验使用了四种不同的金刚石涂层钢线。平均半包括磨粒的角度DWS2是=71度。这个金刚石粒度的镀层钢丝DWS3是金刚石线锯公司的一个产品。涂金刚石砂砾的钢丝DWS4和DWS5是圣戈班磨料磨具公司的产品。DWS4和DWS5是用镍电镀钢制造的。磨粒被贴到电镀。镍层，而核心依然完整。氧化铝陶瓷样品的抗拉强度=300MP，断裂韧性K=4MPam(1/2)，杨氏模量电子E=370GPa时，硬度H=22GPa，它用于对加工对象物的切削的测试。切割样品的长度是在1520毫米之间，高度7.1毫米。一组测试完成DWS2的线速度变化Vx=1.3，1.8，2.95，3.5米/秒，线张力变化T=13.3，17.8，22.4，26.7牛，和下料速度变化Vz=5，6.35，10.16微米/秒。为了探讨不同特性对表面质量影响，每个线进行了四次试验，在工艺参数Vx=1.35，2，3，4米/秒，Vz=6.35米/秒，T=13.3N下分别使用电线钢丝DWS3，DWS4和DWS5。图2 线钢丝锯弓角测试用一个28562142像素的数码相机（柯达易购DX7630）来测量丝弓角，其角度如图2。图像的线和样品收集过程如图3。氧化铝陶瓷SEM图像的线锯切割表面的（Vx=1.3米/秒，Vz=5微米/秒，T=13N）试验和分析用数字图像处理（Mathworks公司）获得的角度在导线和水平之间。平均稳态丝弓角的测试，达到了稳定状态丝弓角的要求。2.2 表面粗糙度测量和扫描电镜成像切割表面的表面粗糙度的测定使用非接触式的光学轮廓仪，Zygo公司生产的Zygo新查看6000。10倍的镜头用于测量。轮廓的垂直分辨率是3纳米的分辨率，在水平面上为1.1微米，而视野使用0.70.53毫米。在一个探针测量中，需要连续的轮廓测量每个0.70.53毫米，将这些数据结合在一起成为一个数据集。三针测量，是指测量每个0.73毫米尺寸，常应用在每个样品的切割方向的左中右的切割表面。经过测量后，用版本8.1.5Zygo公司开发的MetroPro软件进行数据处理，施加高通滤波，以除去表面的波状起伏。中心线的算术平均偏离就可以获得最佳拟合平面。三次测量的平均值作为表面粗糙度（Ra）的测试值。图3氧化铝陶瓷的线锯切割表面的SEM图像（Vx=1.3米/秒，Vz=5微米/秒，T=13N）扫描电子显微镜（SEM），JEOLJSM-606LV，用于图像的切割面拓扑。SEM图像的来自中心线的切割表面上，少于一半的样本。由图像可知材料去除的机制是穿晶断裂的。同时，也可以观察到晶间破坏的断裂模式。这两种机制中可以看图3。5