微磨料空氣射流三維微細結構加工研究.pdf

1、微磨料空氣射流加工技術（MicroAbrasiveJetmachining，簡稱MAJM），作為一種精密加工技術，在傳統(tǒng)的噴砂加工中引入了精細加工的概念，應用了微細磨料、磨料的連續(xù)送料裝置和掩膜加工技術，通過微噴嘴形成高速氣流混合微細磨料對工件表面進行沖蝕加工，產(chǎn)生微觀破碎去除?？杉庸ご髮捝畋鹊纳钗⒔Y構，可實現(xiàn)復雜形狀，適合易碎和脆性材料加工，如半導體、電子設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加工。 本文首先

2、對微磨料氣射流加工設備進行改進。采用微磨料氣射流加工技術，對石英玻璃進行微流道槽加工，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。最終實現(xiàn)對硅片、玻璃進行陣列孔加工，以及對石英玻璃進行三維懸臂件加工。本文主要結論如下：

3、 1.設計出具有刻度盤的噴嘴夾具，實現(xiàn)加工過程中對噴射角度的精確控制，將噴砂機、調(diào)壓閥、過濾器等加工設備進行整合，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，加工出的微細槽寬變化不大，只在小范圍內(nèi)波動。當噴射角度改

5、變時，槽的輪廓有明顯變化。當噴射距離為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，可以獲得較好的加工效果。 5.非掩膜加工時，增大噴射距離、噴射壓力和噴射時間時，孔的直徑與孔的深度分別會明顯增大、有所增大時和略有增大。掩膜加工時噴射距離、噴射壓力、噴射時間對所加工的孔的直徑影響較小。因此，進行掩膜加工微孔時，可適當增大壓力，調(diào)小噴射距離，噴射時間根據(jù)所加工的工件來決定。 6.