微磨料空氣射流三維微細(xì)結(jié)構(gòu)加工研究.pdf

1、微磨料空氣射流加工技術(shù)（MicroAbrasiveJetmachining，簡稱MAJM），作為一種精密加工技術(shù)，在傳統(tǒng)的噴砂加工中引入了精細(xì)加工的概念，應(yīng)用了微細(xì)磨料、磨料的連續(xù)送料裝置和掩膜加工技術(shù)，通過微噴嘴形成高速氣流混合微細(xì)磨料對工件表面進(jìn)行沖蝕加工，產(chǎn)生微觀破碎去除?？杉庸ご髮捝畋鹊纳钗⒔Y(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜形狀，適合易碎和脆性材料加工，如半導(dǎo)體、電子設(shè)備和液晶顯示元器件的陶瓷、玻璃、聚合物等材料的三維微細(xì)加工。 本文首先

2、對微磨料氣射流加工設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)。采用微磨料氣射流加工技術(shù)，對石英玻璃進(jìn)行微流道槽加工，觀察分析微流道槽的形成過程，研究掩膜與非掩膜加工對加工過程的影響；詳細(xì)分析掩膜加工參數(shù)對微流道槽的輪廓、槽寬與槽深的影響；通過傾斜噴射與掩膜加工相結(jié)合，研究磨料磨粒的二次反彈沖蝕作用。采用微磨料氣射流掩膜加工石英玻璃微孔，研究微孔形成過程、加工參數(shù)對加工效果的影響。最終實(shí)現(xiàn)對硅片、玻璃進(jìn)行陣列孔加工，以及對石英玻璃進(jìn)行三維懸臂件加工。本文主要結(jié)論如下：

3、 1.設(shè)計(jì)出具有刻度盤的噴嘴夾具，實(shí)現(xiàn)加工過程中對噴射角度的精確控制，將噴砂機(jī)、調(diào)壓閥、過濾器等加工設(shè)備進(jìn)行整合，做成推車樣式，易于移動； 2.在微磨料氣射流掩膜加工微流道槽過程中，可以觀察到加工表面上由“磨料的二次反彈沖蝕作用”導(dǎo)致的明顯的交界區(qū)域；在微孔形成過程中，可以觀察到?jīng)_擊破碎區(qū)和沖擊斷裂區(qū)的微觀形貌變化，以及大顆磨粒的垂直沖蝕作用導(dǎo)致的光滑斷口。 3.非掩膜加工過程中，由于磨料的散射作用，加工出的槽呈

4、上寬下窄的加工形狀，且槽底呈弧形；加工出的微孔呈上寬下窄的加工形狀，且孔的四周由于磨料的沖擊作用，有破損。掩膜加工過程中，由于磨料的二次反彈作用，加工出的槽壁更陡，更垂直于槽底，且槽的底部更平坦。而掩膜板起到了保護(hù)作用，加工的微孔四周無破損，且孔壁較陡，孔的圓度得到保證，加工效果較好。 4.掩膜加工微流道槽過程中，隨著噴射距離、噴嘴移動速度的增大和噴射壓力的減小，槽深減小，加工出的微細(xì)槽寬變化不大，只在小范圍內(nèi)波動。當(dāng)噴射角度改

5、變時(shí)，槽的輪廓有明顯變化。當(dāng)噴射距離為5mm，噴射壓力為0.5MPa，噴嘴移動速度為1.0mm/s，噴射角度為80°或70°時(shí)，可以獲得較好的加工效果。 5.非掩膜加工時(shí)，增大噴射距離、噴射壓力和噴射時(shí)間時(shí)，孔的直徑與孔的深度分別會明顯增大、有所增大時(shí)和略有增大。掩膜加工時(shí)噴射距離、噴射壓力、噴射時(shí)間對所加工的孔的直徑影響較小。因此，進(jìn)行掩膜加工微孔時(shí)，可適當(dāng)增大壓力，調(diào)小噴射距離，噴射時(shí)間根據(jù)所加工的工件來決定。 6.