模具超精密研磨、抛光、焊接
模具超精密研磨、抛光、焊接
近年来，在世界范围内制造业的竞争变得越来越激烈，企业在尽可能短的时间内高效率，低消耗的为顾客提供个性化高品质产品的能力，已成为企业竞争能力的一个标志。品质的高低将直接影响到产品的质量、产量、成本、新产品投资及老产品更新换代要求。那么，如何才能更有效的提高模具品质呢？也就是说，如何才能让模具在高精度、低成本、高效率条件下，生产出高品质的合格制件？这与模具表面处理有很大关系，也日益成为各企业关注的焦点。模具表面处理并不是一个简单的话题，它包括模具抛光与模具焊接等。
模具抛光
众所周知，模具钢需要一个很好的抛光技能来体现材料本质的性能，但抛光问题一直是企业无法根本解决的一个难题。桥本工业已达到高品质顾客企业所认同的研磨技术的要求。日益精进的技术，创造出无法仿效的镜面精加工效果，从对使用钢材的建议到微小孔的解决等问题，及各种形状复杂的精密零件，桥本HASHIMOTO皆可对应。
抛光中遇到的最大问题就是“抛光过度”，抛光过度是指抛光时间越长，模具表面质量越差。发生抛光过度时有两种现象，即“桔皮”和“微坑”，抛光过度多发生于机械抛光。
图1 桥本独创产品――抛光耗材、油石和钻石膏等
◆“桔皮”
不规则、粗糙的表面被称为“桔皮”，产生“桔皮”有许多不同的原因。最常见的原因是由于抛光压力过大及抛光时间过长，以及抛光方法不当等。
发现表面质量不好，许多人就会增加抛光压力，并延长抛光时间，加上抛光流程的不当，往往会使表面质量变得更差。
◆“微坑”
“微坑”或“砂孔”的形成是由于钢种的非金属夹杂物（杂质），通常是硬而脆的氧化物；在抛光过程中从钢材表面被拉出，形成“微坑”或“砂孔”。主要影响因素如下：
1、抛光压力和抛光时长；
2、钢材的纯净度，特别是硬性夹杂物（杂质）的含量；
3、抛光工具；
4、研磨材料。
抛光操作的流程
如何选择研磨和抛光的操作次序，完全取决于抛光操作者的经验及其使用的工具与设备。材料的特性对操作程序也有影响。
◆ 抛光流程1
考虑加工效率首先要确认加工品的粗糙程度，这个作业要谨慎进行不能有错误，根据粗糙程度也有不能作业的可能，确认加工品的粗糙程度然后根据形状选定油石进行抛光，抛光方法的次序是根据油石的粒度由粗至细进行。
油石抛光方法，这个作业是最重要的高难度作业，根据加工品的不同规格，分别约70度的角位均衡的进行交叉研磨。最理想的往返范围约为30毫米～60毫米。油石作业也会根据加工品的材质而变化。
图2 手工镜面抛光的效果图
◆ 抛光流程2
油石作业结束后是砂纸作业，砂纸作业时，要注意模仁的圆边、圆角和桔皮的产生。所以油石流程尽量做到最细加工。
砂纸抛光的重点。砂纸配合较硬的木棒像油石作业一样约70度角交叉地进行研磨，一面砂纸研磨次数约10次～15次。如果研磨时间过长，砂纸的研磨力会减低，这样就会导致加工面出现不均匀现象（这也是产生橘皮的原因之一）。
砂纸作业时一般都采用竹片进行研磨，实际使用材质弹力小的木棒或硬度低的铝棒约45度角进行研磨是最为理想的。研磨面不能使用或者弹性高的材料，不能用45度角研磨的形状可以用锐角。砂纸有很多种类，最重要是要选择适用的。
◆ 抛光流程3
用钻石膏进行镜面加工，砂纸作业后取适当的钻石膏和稀释液进行混合，用电动回转工具马毛刷慢慢的来回研磨。注意点：马毛刷研磨面要保持水平线。从6μ ~ 3μ进行研磨，然后用泡棉配合1μ钻石膏就可以完成镜面加工。
抛光的最后一个程序有两种方法：一是电动工具和气动工具的抛光方法；二是手工抛光方法。但是对于平面形状和球面形状也有不同的情况。
镜面抛光的要点
超镜面抛光时最重要的一点是抛光的尺寸，油石研磨到镜面抛光的距离是10μ。（最理想是＃1500油石开始进行研磨）最基本的原则，在进行下一步作业之前，
一定要将模仁彻底清洗干净，才会达到好效果。要非常慎重不要重复修改（反复修改会影响品质问题）。
纳期的期限、时间上的压力、过度疲劳、集中力下降，这些因素都容易影响工作，这一点要非常注意。
抛光操作是一项耗费时间和费用昂贵的工序，遵照一定的守则可以降低抛光操作的成本。抛光的每一个步骤都必须要保持清洁，这一点最重要。
1、抛光必须在清洁无尘的室内进行。因为硬尘粒会污染研磨材料，损害已接近完成的模具表面。
2、每个抛光工具只使用一个级别的抛光钻石膏，并存放在防尘或密封的容器内。
3、当要转换更细一级的砂号时，必须清洗双手和工件。
4、开始抛光时要先处理角落、边角和圆角等较难抛光的地方。
5、处理尖角及边角时应特别小心，注意不要形成圆角或圆边，应尽量采用较硬的抛光工具进行模具的研磨和油石打磨。
影响表面抛光性的因素
采用研磨的方法可使模具表面光洁，光洁的程度与下列因素有关：
1、钢材品质（钢材表面硬度不均匀或特性上有差异往往会增大抛光难度）。
2、热处理工艺（热处理在很多方面会影响到抛光性能）。
3、抛光技术（抛光工艺与抛光耗材的采用直接影响到抛光效果）。
通常认为抛光技术是最重要的影响因素，恰当的抛光技术、采用良好的抛光耗材、配合品质优良的工具钢材及正确的热处理工艺才能达到满意的光洁度。反之，抛光技术与耗材使用不当，即使采用最优质的钢材也不会达到高度镜面的效果。
◆ HASHIMOTO油石
HASHIMOTO油石是桥本经过多年经验成功研制开发的产品，包括GC油石和CARBON 油石。此油石特点是采用均衡的砂粒配合粘合剂的调节、烧结温度的严格控制、夹杂物基本为零的做法。此油石为水溶性，所以配合水溶性油石液，利用油石液里面的表面活性剂成分可以减少油石作业中的划伤及刮痕的发生率，提高品质和模具表面的安稳性。GC油石适用于热处理后（硬度为50度以上）的钢材；CARBON 油石适用于预硬钢（硬度为40度以下）的钢材。
◆ HASHIMOTO钻石膏
此钻石膏的特点是钻石颗粒的浓度比其他品牌高出3倍，因此更能体现钻石颗粒的分散性和安定性的优势。配合稀释液的使用，能使模具钢材达到精加工的完美效果。钻石膏是由多结晶体钻石颗粒构造而成，均衡微小的结晶体因含有多锐角的结晶面，可以在研磨过程中减少模具表面的划伤以及砂孔的产生，从而达到高
效率的作业。而单晶体钻石膏是由单结晶体构造而成，在研磨过程中因锐角结晶面的稀少，容易造成模具表面划伤，同时也容易产生砂孔的现象。
模具焊接氩弧焊技术
模具焊接氩弧焊技术是国内外发展最快、应用最广泛的一种焊接技术。近年来，氩弧焊特别是手工钨极氩弧焊，已经成为各种金属结构焊接中必不可少的手段，所以对氩弧焊工的需求也越来越大。近些年来，氩弧焊的机械化、自动化程度得到了很大的提高，并向着控制因子越来越多的数控化方向发展，达到了一个更高的阶段。
图3 SW-V01超高精度填充式氩弧焊接机
氩弧焊之所以能获得如此广泛的应用，主要是因为有如下优点：氩气保护可隔绝空气中氧气、氮气、氢气等对电弧和熔池产生的不良影响，减少合金元素的烧损，以得到致密、无飞溅、质量高的焊接接头。氩弧焊的电弧燃烧稳定，热量集中，弧柱温度高，焊接生产效率高，热影响区窄，所焊的焊件应力、变形、裂纹倾向小；氩弧焊为明弧施焊，操作、观察方便；电极损耗小，弧长容易保持。氩弧焊几乎能焊接所有金属，特别是一些难熔金属、易氧化金属，如镁、钛、钼、锆、铝等及其合金。所以，桥本在10年前就引进了SW-V01日本原装的超高精度填充式氩弧焊接机（图3），其特点如下：
1、极小的热度影响
本机由于工作在精密模式，可以精确的设定电流（2～200A）时间（1～500ms），保证输入的能量仅够用于焊丝与工件之间的溶合，不会有太多能量作用于工件，受热度影响降到至最低，从而达到理想修补效果。
2、极高的结合度
本焊机属于焊接时，材与基体达到冶金熔合。焊后的结合度极高。可适用各种加工方式，不会出现其它焊机焊后结合不牢固、脱落等现象。
3、精确的细小部位补焊
由于焊补电流，时间得到精确的控制，电流短时间也可稳定运行，而精密小的部位也可以得到理想的焊补。
4、焊接极薄厚度
由于焊接电流最小可在2A稳定运行，因此焊接的最小厚度也相应的降到0.1mm。
5、适用于不同部位的补焊
平面部位的凹陷、孔、洞、细缝、沟槽、棱角、棱线，尖峰部位、沙眼及普通焊机焊后周边的凹陷。补焊放电加工、渗氮及软氮化处理后的模具。
6、焊接导航
只要指定焊接场所、焊接材料的尺寸，就会自动设定和显示适当的电流、时间。
7、连续TIG模式
在进行大范围焊接时，使用连续TIG模式可获得比激光焊接更流畅的焊接性和速度性(间隔时间：0.1秒～2.0秒)。(end) 文章内容仅供参考 () ()(2010-8-20)
模具超精密研磨抛光与焊接
近年来，在世界范围内制造业的竞争变得越来越激烈，企业在尽可能短的时间内高效率， 低消耗的为顾 客提供个性化高品质产品的能力，已成为企业竞争能力的一个标志。模具品质的高低将直接 影响到产品的质量、产量、成本、新产品投资及老产品更新换代要求。那么，如何才能更有 效的提高模具品质呢？也就是说，如何才能让模具在高精度、低成本、高效率条件下，生产 出高品质的合格制件？这与模具表面处理有很大关系，也日益成为各企业关注的焦点。模具 表面处理并不是一个简单的话题，它包括模具抛光与模具焊接等。 模具抛光 众所周知，模具钢需要一个很好的抛光技能来体现材料本质的性能，但抛光问题一直是企 业无法根本解决的一个难题。桥本工业已达到高品质顾客企业所认同的研磨技术的要求。日 益精进的技术，创造出无法仿效的镜面精加工效果，从对使用钢材的建议到微小孔的解决等 问题，及各种形状复杂的精密零件，桥本HASHIMOTO皆可对应。 抛光中遇到的最大问题就是“抛光过度”，抛光过度是指抛光时间越长，模具表面质量越差。发生抛光过度时有两种现象，即“桔皮”和“微坑”，抛光过度多发生于机械抛光。 “桔皮” 不规则、粗糙的表面被称为“桔皮”，产生“桔皮”有许多不同的原因。最常见的原因是由于 抛光压 力过大及抛光时间过长，以及抛光方法不当等。发现表面质量不好，许多人就会增加抛光压力，并延长抛光时间，加上抛光流程的不当，往往会使表面质量变得更差。 “微坑” “微坑”或“砂孔”的形成是由于钢种的非金属夹杂物（杂质），通常是硬而脆的氧化物；在 抛光过 程中从钢材表面被拉出，形成“微坑”或“砂孔”。主要影响因素如下： 1、抛光压力和抛光时长； 2、钢材的纯净度，特别是硬性夹杂物（杂质）的含量； 3、抛光工具； 4、研磨材料。 抛光操作的流程 如何选择研磨和抛光的操作次序，完全取决于抛光操作者的经验及其使用的工具与设备。 材料的特性 对操作程序也有影响。 抛光流程1 考虑加工效率首先要确认加工品的粗糙程度，这个作业要谨慎进行不能有错误，根据粗糙 程度也有不 能作业的可能，确认加工品的粗糙程度然后根据形状选定油石进行抛光，抛光方法的次序是 根据油石的粒
4研磨和抛光
6.4 研磨与抛光 模具型腔或型芯经机加工和电加工后，其表面一般很难达到所需要的表面粗糙度，因而需要进行抛光，有时为了达到需要的精度或抛光面的平整又要进行研磨。即先进行研磨再进行抛光。研磨的尺寸精度可达0.025um，表面粗糙度达0.01um。而抛光主要是进行光饰加工，表面粗糙度最高可达0.008um。研磨是在低速、低压下利用一定颗粒度的磨料进行的磨削加工。而抛光则在相对高速下进行的，其使用的磨料相对颗粒度要小，不仅有微细磨料的切削加工，而且有挤擦产生的塑性加工。目前除了用机械式的抛光而外，其他还有挤压珩磨、电解抛光与电解修磨等方法。 6.4.1 研磨与抛光工艺 模具型腔经机加工或电加工后一般表面粗糙度为3.2-4.0um，而为了得到美观的塑料制品，要求型腔表面的粗糙度为0.16-0.016um甚至更高，这就需要研磨与抛光。但为了确保研抛后的尺寸精度，要求留有一定的余量，以淬硬钢为例，由Ra=1.6um研抛到Ra=0.1um，内孔留余量0.04—0.08mm，外圆留余量0.02-0.06mm，直径大余量要多留，平面研抛余量取0.015-0.03mm。研抛工艺过程如下： 1．准备工序。清理型腔表面，要将型腔内所有的杂物清除吹净，尤其是铁屑与灰尘。并将工件置于洁净的工作场所。准备好需用的研磨及抛光用磨料、工作液及工具。 2．研磨。用油石从粗至细进行研磨，形状有矩形、圆柱形、三角形、薄片形等，粒度(粗细)从200#至600#，研抛表面粗糙度可达Ra.1.6-0.4um，不可颠倒混乱，工作液一般用全损耗系统用油L-ANl0。用手工或在竹片上粘着油石的简单工具进行研磨，在研磨时要求循序渐进，不可在相同的位置重复研磨，而每一遍油石的移动方向应相同，用力均匀且以出模方向直线移动为主。在研磨时不可破坏原来的形状，尤其是平面要平、圆弧要圆、棱角要挺。每一种粒度的油石研磨完以后要检查有否未被磨去的划痕或小凹坑，要求全部磨去才可转入下一道。而在转入下一道之前，必须将研抛面清洁干净，否则残留的磨料将是新划痕的来源而要重新回到前一道研去痕渍，方可转到下一道。一般研磨至Ra=1.6-0.4um以下，即相当于用P400—P600油石研磨后，可进入抛光工序。手持式风动或电动砂轮机也得到了广泛使用，尤其是小圆弧的转角处的研磨用齿科砂轮比较多，此时一般采用干式磨削，不加工作液，故而要注意被研磨面的工作温度不宜过高。 3．砂纸抛光。用P320-P800砂纸手工或抛光工具进行抛光。相应的表面粗糙度为Ra0.32—0.063um。抛光时也应从粗至细循序渐进，要求基本与研磨时相同，每道必须清洁干净，由于砂粒很细，清扫时用手帚或软纸轻扫表面，但不可擦伤表面。更应注重环境的清洁，因为灰尘是很硬的颗粒，抛光时必定会擦伤型腔表面，影响抛光质量，重复抛光，延长抛光时间。手工抛光时，砂纸作直线移动，方向相同，最后的方向应是出模方向。为了提高抛光速度，一定要注重砂纸的质量和砂纸的使用寿命。现在手持式抛光机也有很多，动力源有电动和气动二种，运动形式有直线往复式和旋转式。除此而外还有利用超声波来提高工作效率的超声波抛光机。采用背面涂有不干胶的圆形或长条的砂纸。也有用金刚砂制成的薄片作抛光用，粒度200#--600#，用于细微部位的研抛，表面粗糙度可达1.6-0.4um。目前还有用夹有金刚砂的纤维条进行抛光的效果很好，其以颜色区分其粒度。 4．研磨砂抛光。更低表面粗糙度的抛光可以用研磨砂进行，表面粗糙度可达0.04-0.013um，使用W28-W0.5金刚砂等各类研磨膏。手工抛光时可用竹片、铸铁棒或板、塑料及黄铜等蘸上研磨砂，在欲抛光表面往复直线加压移动即可，与上述研抛过程一样要遵照从粗至细循序渐进和每道结束之后清洁的原则。手持工具同上，只是夹持物不同。使用的研磨膏种类很多，主要有氧化铝、金刚砂、氧化硅、氧化铁、氧化铬、碳化硅等不同材料和不同粒度的抛光膏，针对被抛光面的不同材料、硬度以及要求达到的表面粗糙度等而进行选择，一般用全损耗系统用油L-AN10作调合油，用煤油或汽油作稀释剂。具体见表6-5，表6-6。 5．研抛面的平整度检查，一般可以采用灯光照射，查看影子有否扭曲即可。
塑胶模具抛光常用方法
塑胶模具抛光及其常用方法 模具抛光就是利用适当的抛光器具（如砂纸、抛光膏、油石、抛光机或其他机械抛光器具）对已加工了的模具型腔表面进行微量的再次加工，使该表面达到要求的尺寸、表面粗糙度要求。一般是最后一道工序（再有的话就是研磨）。 模具抛光有两个目的；一个是增加模具的光洁度，使模具出的产品的表面光洁、漂亮、美观，另一个是可以模具很容易脱模，使塑料不被粘在模具上而脱不下来。模具抛光一般是使用油石，砂纸，抛光膏等，对模具的型腔表面进行打磨，使模具的工作表面能够光亮如镜的过程，称之为模具打磨。 那么，我们在对模具进行抛光的时候，要怎么去作业才能使抛光效果最好呢？ 模具抛光不要一开始就使用最细的油石，砂纸，研磨抛光膏，那样是不能把粗的纹路抛掉的。那样打磨出来的活的表面看起来很光亮，但是侧面一照，粗的纹路就显现出来了。因此，要先从粗的油石，砂纸或者研磨抛光膏打磨，然后再换比较细的油石，砂纸或研磨抛光膏进行打磨，最后再用最细的研磨抛光膏进行抛光。这样看起来好像比较麻烦，工序多。实际上并不慢，一道接一道的工序，将前面粗的加工纹路打磨掉，再进行下面的工序，不会返工，一次走下来就可以使模具的光洁度达到要求。 下面来介绍几种抛光方法： 1、磁研磨抛光 是利用磁性磨料在磁场作用下形成磨料刷，对工件磨削加工。这种方法加工效率高，质量好，加工条件容易控制，工作条件好。采用合适的磨料，表面粗糙度可以达到Ra0.1μm。
2、机械抛光基本方法 在塑料模具加工中所说的抛光与其他行业中所要求的表面抛光有很大的不同，严格来说，模具的抛光应该称为镜面加工。它不仅对抛光本身有很高的要求并且对表面平整度、光滑度以及几何精确度也有很高的标准。表面抛光一般只要求获得光亮的表面即可。镜面加工的标准分为四级：AO=Ra0.008μm，A1=Ra0.016μm，A3=Ra0.032μm， A4=Ra0.063μm，由于电解抛光、流体抛光等方法很难精确控制零件的几何精确度，而化学抛光、超声波抛光、磁研磨抛光等方法的表面质量又达不到要求，所以精密模具的镜面加工还是以机械抛光为主。 2.1机械抛光基本程序 要想获得高质量的抛光效果，最重要的是要具备有高质量的油石、砂纸和钻石研磨膏等抛光工具和辅助品。而抛光程序的选择取决于前期加工后的表面状况，如机械加工、电火花加工，磨加工等等。机械抛光的一般过程如下： （1）粗抛 经铣、电火花、磨等工艺后的表面可以选择转速在35 000—40 000 rpm的旋转表面抛光机或超声波研磨机进行抛光。常用的方法有利用直径Φ3mm、WA # 400的轮子去除白色电火花层。然后是手工油石研磨，条状油石加煤油作为润滑剂或冷却剂。一般的使用顺序为#180 ~ #240 ~ #320 ~ #400 ~ #600 ~ #800 ~ #1000。许多模具制造商为了节约时间而选择从#400开始。 （2）半精抛 半精抛主要使用砂纸和煤油。砂纸的号数依次为：#400 ~ #600 ~ #800 ~ #1000 ~ #1200 ~ #1500。实际上#1500砂纸只用适于淬硬的模具钢（52HRC以上），而不适用于预硬钢，因为这样可能会导致预硬钢件表面烧伤。 （3）精抛 精抛主要使用钻石研磨膏。若用抛光布轮混合钻石研磨粉或
模具抛光的工艺流程及技巧
模具抛光的工艺流程及技巧 模具抛光的工艺流程及技巧 抛光在模具制作过程中是很重要的一道工序，也是收官之作，随着塑料制品的日溢广泛应用，对塑料制品的外观品质要求也越来越高，所以塑料模具型腔的表面抛光质量也要相应提高，特别是镜面和高光高亮表面的模具对模具表面粗糙度要求更高，因而对抛光的要求也更高。抛光不仅增加工件的美观，而且能够改善材料表面的耐腐蚀性、耐磨性，还可以方便于后续的注塑加工，如使塑料制品易于脱模，减少生产注塑周期等。目前常用的抛光方法有以下几种： ㈠机械抛光 机械抛光是靠切削、材料表面塑性变形去掉被抛光后的凸部而得到平滑面的抛光方法，一般使用油石条、羊毛轮、砂纸等，以手工操作为主，特殊零件如回转体表面，可使用转台等辅助工具，表面质量要求高的可采用超精研抛的方法。超精研抛是采用特制的磨具，在含有磨料的研抛液中，紧压在工件被加工表面上，作高速旋转运动。利用该技术可以达到Ra0.008μm的表面粗糙度，是各种抛光方法中最高的。光学镜片模具常采用这种方法。 ⑴机械抛光基本程序 要想获得高质量的抛光效果，最重要的是要具备有高质量的油石、砂纸和钻石研磨膏等抛光工具和辅助品。而抛光程序的选择取决于前期加工后的表面状况，如机械加工、电火花加工，磨加工等等。机械抛光的一般过程如下： ①粗抛经铣、电火花、磨等工艺后的表面可以选择转速在35 000—40 000 rpm的旋转表面抛光机或超声波研磨机进行抛光。常用的方法有利用直径Φ3mm、WA # 400的轮子去除白色电火花层。然后是手工油石研磨，条状油石加煤油作为润滑剂或冷却剂。一般的使用顺序为#180 ~ #240 ~ #320 ~ #400 ~ #600 ~ #800 ~ #1000。许多模具制造商为了节约时间而选择从#400开始。 ②半精抛半精抛主要使用砂纸和煤油。砂纸的号数依次为：#400 ~ #600 ~ #800 ~ #1000 ~ #1200 ~ #1500。实际上#1500砂纸只用适于淬硬的模具钢(52HRC以上)，而不适用于预硬钢，因为这样可能会导致预硬钢件表面烧伤。 ③精抛精抛主要使用钻石研磨膏。若用抛光布轮混合钻石研磨粉或研磨膏进行研磨的话，则通常的研磨顺序是9μm(#1800)~ 6μ m(#3000)~3μm(#8000)。9μm的钻石研磨膏和抛光布轮可用来去除#1200和#1500号砂纸留下的发状磨痕。接着用粘毡和钻石研磨膏进行抛光，顺序为1μm(#14000)~ 1/2μm(#60000)~1/4μm(#100000)。 精度要求在1μm以上(包括1μm)的抛光工艺在模具加工车间中一个清洁的抛光室内即可进行。若进行更加精密的抛光则必需一个绝对洁净的空间。灰尘、烟雾，头皮屑和口水沫都有可能报废数个小时工作后得到的高精密抛光表面。 ⑵机械抛光中的技巧 Ⅰ用砂纸抛光应注意以下几点： ①用砂纸抛光需要利用软的木棒或竹棒。在抛光圆面或球面时，使用软木棒可更好的配合圆面和球面的弧度。而较硬的木条像樱桃木，则更适用于平整表面的抛光。修整木条的末端使其能与钢件表面形状保持吻合，这样可以避免木条(或竹条)的锐角接触钢件表面而造成较深的划痕。 ②当换用不同型号的砂纸时，抛光方向应变换45°~ 90°，这样前一种型号砂纸抛光后留下的条纹阴影即可分辨出来。在换不同型号砂纸之前，必须用100%纯棉花沾取酒精之类的清洁液对抛光表面进行仔细的擦拭，因为一颗很小的沙砾留在表面都会毁坏接下去的整个抛光工作。从砂纸抛光换成钻石研磨膏抛光时，这个清洁过程同样重要。在抛光继续进行之前，所有颗粒和煤油都必须被完全清洁干净。 ③为了避免擦伤和烧伤工件表面，在用#1200和#1500砂纸进行抛光时必须特别小心。因而有必要加载一个轻载荷以及采用两步抛光法对表面进行抛光。用每一种型号的砂纸进行抛光时都应沿两个不同方向进行两次抛光，两个方向之间每次转动45°~ 90°。 Ⅱ钻石研磨抛光应注意以下几点： ①这种抛光必须尽量在较轻的压力下进行特别是抛光预硬钢件和用细研磨膏抛光时。在用#8000研磨膏抛光时，常用载荷为100~200g/cm2，但要保持此载荷的精准度很难做到。为了更容易做到这一点，可以在木条上做一个薄且窄的手柄，比如加一铜片；或者在竹条上切去一部分而使其更加柔软。这样可以帮助控制抛光压力，以确保模具表面压力不会过高。 ②当使用钻石研磨抛光时，不仅是工作表面要求洁净，工作者的双手也必须仔细清洁。 ③每次抛光时间不应过长，时间越短，效果越好。如果抛光过程进行得过长将会造成“橘皮”和“点蚀”。 ④为获得高质量的抛光效果，容易发热的抛光方法和工具都应避免。比如：抛光轮抛光，抛光轮产生的热量会很容易造成“橘皮”。 ⑤当抛光过程停止时，保证工件表面洁净和仔细去除所有研磨剂和润滑剂非常重要，随后应在表面喷淋一层模具防锈涂层。 由于机械抛光主要还是靠人工完成，所以抛光技术目前还是影响抛光质量的主要原因。除此之外，还与模具材料、抛光前的表面状况、
塑料模具的抛光处理工序(doc 8)
塑料模具的抛光处理工序(doc 8)
塑料模具的抛光处理 随着塑料制品日溢广泛的应用，如日化用品和饮料包装容器等，外观的需要往往要求塑料模具型腔的表面达到镜面抛光的程度。而生产光学镜片、镭射唱片等模具对表面粗糙度要求极高，因而对抛光性的要求也极高。抛光不仅增加工件的美观，而且能够改善材料表面的耐腐蚀性、耐磨性，还可以使模具拥有其它优点，如使塑料制品易于脱模，减少生产注塑周期等。因而抛光在塑料模具制作过程中是很重要的一道工序。 目前常用的抛光方法有以下几种： 1.1 机械抛光 机械抛光是*切削、材料表面塑性变形去掉被抛光后的凸部而得到平滑面的抛光方法，一般使用油石条、羊毛轮、砂纸等，以手工操作为主，特殊零件如回转体表面，可使用转台等辅助工具，表面质量要求高的可采用超精研抛的方法。超精研抛是采用特制的磨具，在含有磨料的研抛液中，紧压在工件被加工表面上，作高速旋转运动。利用该技术可以达到Ra0.008μm的表面粗糙度，是各种抛光方法中最高的。光学镜片模具常采用这种方法。
拌溶液，使工件表面溶解产物脱离，表面附近的腐蚀或电解质均匀；超声波在液体中的空化作用还能够抑制腐蚀过程，利于表面光亮化 1.5 流体抛光 流体抛光是依*高速流动的液体及其携带的磨粒冲刷工件表面达到抛光的目的。常用方法有：磨料喷射加工、液体喷射加工、流体动力研磨等。流体动力研磨是由液压驱动，使携带磨粒的液体介质高速往复流过工件表面。介质主要采用在较低压力下流过性好的特殊化合物（聚合物状物质）并掺上磨料制成，磨料可采用碳化硅粉末。 1.6 磁研磨抛光 磁研磨抛光是利用磁性磨料在磁场作用下形成磨料刷，对工件磨削加工。这种方法加工效率高，质量好，加工条件容易控制，工作条件好。采用合适的磨料，表面粗糙度可以达到Ra0.1μm。 在塑料模具加工中所说的抛光与其他行业中所要求的表面抛光有很大的不同，严格来说，模具的抛光应该称为镜面加工。它不仅对抛光本身有很高的要求并且对表面平整度、光滑度以及几何精确度也有很高的标准。表面抛光一般只要求获得光亮的表面即可。镜面加工的标准分为四级：AO=Ra0.008μm，A1=Ra0.016μm，A3=
研磨与抛光
研磨与抛光
第5章模具的研磨与抛光 模具的研磨与抛光是以降低零件表面粗糙度，提高表面形状精度和增加表面光泽为主要目的，属光整加工，可归为磨削工艺大类。他们研磨与抛光在工作成形理论上很相似，一般用于产品、零件的最终加工。 现代模具成形表面的精度和表面粗糙度要求越来越高，特别是高精度、高寿命的模具要求到μm级的精度。一般的磨削表面不可避免要留下磨痕、微裂纹等缺陷，这些缺陷对一些模具的精度影响很大，其成形表面一部分可采用超精密磨削加工达到设计要求，但大多数异型和高精度表面大都要进行研磨与抛光加工。 对冲压模具来讲，模具经研磨与抛光后，改善了模具的表面粗糙度，利于板料的流动，减小流动阻力，极大地提高了成形零件的表面质量，特别是对于汽车外覆盖件尤为明显。经研磨刃口后的冲裁模具，可消除模具刃口的磨削伤痕，使冲裁件毛刺高度减少。 塑料模具型腔研磨、抛光后，极大地提高型腔表面质量，提高成形性能，满足塑件成型质量
的要求、塑件易于脱模。浇注系统经研磨、抛光后，可降低注射时塑料的流动阻力。另外研磨与抛光可提高模具接合面精度，防止树脂渗漏，防止出现沾粘等。 电火花成型的模具表面会有一层薄薄的变质层，变质层上许多缺陷需要用研磨与抛光去处。另外研磨与抛光还可改善模具表面的力学性能，减少应力集中，增加型面的疲劳强度。 5.1模具的研磨 5.1.1研磨的基本原理与分类 研磨是一种微量加工的工艺方法，研磨借助于研具与研磨剂（一种游离的磨料），在工件的被加工表面和研具之间上产生相对运动，并施以一定的压力，从工件上去除微小的表面凸起层, 以获得很低的表面粗糙度和很高的尺寸精度、几何形状精度等，在模具制造中，特别是产品外观质量要求较高的精密压铸模、塑料模、汽车覆盖件模具应用广泛。 1.研磨的基本原理 1）物理作用研磨时，研具的研磨面上均 匀地涂有研磨剂，若研
超精密研磨抛光的主要新技术
超精密研磨抛光的主要新技术 液中研磨 将超精密抛光的研具工作面和工件浸泡在含磨粒的研磨剂中进行，在充足的加工液中，借助水波效果，利用游离的微细磨粒进行研磨加工，并对磨粒作用部分所产生的热还有极好的冷却效果，对研磨时的微小冲击也有缓冲效果。 机械化学研磨 机械化学研磨加工是利用化学反应进行机械研磨，有湿式和干式两种。 湿式条件下的机械化学研磨，用于硅片的最终精加工，研磨剂含有0.01μm大小的SiO2磨粒的弱碱性胶状水溶液，而与它相配合的研具是表层由微细结构的软质发泡聚氨基申酸涂敷的人造革。 干式条件下的机械化学研磨，是利用工件与磨粒之间生成化学反应的研磨方法。干式条件下的微小范围的化学反应有利于加工的进行，由于0.01～0.02粒径的SiO2磨粒有较强的化学活性，研磨量较大。 磁流体精密研磨 磁性流体为强磁粉末在液相中分散为胶态尺寸（<0.015μm）的胶态溶液，由磁感应可产生流动性，特性是：每一个粒子的磁力
矩较大，不会因重力而沉降，磁化强度随磁场增加而增加。当将非磁性材料的磨料混入磁流体，置于磁场中，则磨粒在磁流体浮力作用下压向旋转的工件而进行研磨。磁流体精研的方法又有磨粒悬浮式加工、磨料控制式加工及磁流体封闭式加工。 磨粒悬浮式加工是利用悬浮在液体中的磨粒进行可控制的精密研磨加工。研磨装置由研磨加工部分、驱动部分和电磁部分组成。磨粒控制式加工是在研磨具的孔洞内预先放磨粒，通过磁流体的作用，将磨料逐渐输送到研磨盘上。磁流体封闭式加工是通过橡胶板将磨粒与磁流体分隔放置进行加工。 磁力研磨 利用磁场作用，使磁极间的磁性磨料形成如刷子一样的研磨剂，被吸附在磁极的工作表面上，在磨料与工件的相对运动下，实现对工件表面的研磨作用。这种加工方法不仅能对圆周表面、平面和棱边等进行研磨，而且还可以对凸凹不平的复杂曲面进行研磨。 软质磨粒机械抛光（弹性发射加工） 最小切除可以达到原子级，直至切去一层原子，而且被加工表面的晶格不致变形，能够获得极小表面粗糙度和材质极纯的表面。加工原理实质是磨粒原子的扩散作用和加速的微小粒子弹性射
模具的抛光
[ASSAB资料]抛光建议 模具表面为什么要力求光洁 如何判断模具的表面质量 影响表面抛光性的因素 模具的研磨和油石打磨 模具的抛光 典型的抛光程序 抛光前的各种表面状态 热处理后的表面粗糙度 如何解决抛光的问题 模具表面为什么要力求光洁 随着塑胶制品日益广泛的应用，对塑胶磨具的表面往往要求达到镜面抛光程度。生产光学镜片的模具对表面光洁度要求极高，因而对抛光性的要求也极高。提高表面光洁度还可以使模具拥有其他优点，这些优点包括： •使塑料制品易于脱模 •减小局部腐蚀的危险 •减少由于骤然高温或疲劳而产生断裂和开裂的危险 本文总结了影响磨具抛光性的各种因素，针对常使用的钢材如何以经济的方式获得所需的光洁度提出了加工方面的建议。在采纳这些建议以求达到所需光洁度时，抛光者的技巧、经验和技术起着很重要的作用。 如何判断模具的表面质量 判断模具表面质量时要注意两点：首先，模具表面必须具有准确的几何形状，并没有起伏不平的长形波浪纹。这种现象是由于早前用砂轮或油石研磨时留下的缺陷。 其次，经镜面处理的模具表面必须没有刮痕、小孔、橙皮纹（橘皮）及微抗（针孔）等缺陷。通常采用肉眼来判断模具的表面质量，但有时会有些困难，因为用肉眼判断会产生偏差，看上去很光洁的平面在几何学尚并非完全的平坦。 在较复杂的情况下，模具的表面质量需要用仪器来检测，如采用光学干涉技术。
影响表面抛光性的因素 采用研磨的方法可使模具表面光洁，光洁的程度与下列因素有关： •工具钢的品质 •热处理工艺 •抛光技术 通常认为抛光技术是最重要的影响因素。恰当的抛光技术配合品质优良的工具钢材及正确的热处理工艺才能得到满意的光洁度。反之，如果技术不当，即使采用最优质的钢材也不会达到高度镜面的效果。 工具钢的质量 钢材表面硬度不均匀或特性上有差异往往会产生抛光困难。钢材中的各种夹杂无和气孔都不利于抛光，为了提高抛光性能，ASSAB在其模具钢材生产中采用了真空除气和电渣重熔（ESR）技术。 采用真空除气技术可减少形成大量夹杂物和出现脆性的危险，同时亦获得组织均匀的钢材。采用电渣重熔（ESR）精炼技术可显著地提高抛光性能，比采用真空除气技术效果更佳。
超精密加工的主要方法
研究生课程考核试卷 科目：先进制造技术教师：周忆 姓名：张林刚学号：20110713312 专业：机械设计及理论 上课时间：2011年12 月至2012 年 1 月 阅卷评语： 阅卷教师(签名)
超精密加工的主要方法 -机设一班张林刚20110713312 超精密加工技术是20世纪60年代发展和完善起来的，现已成为当代高技术产品的关键制造技术。近20年来，超精密加工不仅进入到国民经济的各个领域，而且正从单件小批生产方式走向规模生产，可以预见，随着新产品的不断涌现，超精密加工的应用范围将进一步扩大。而我国超精密加工技术起步较晚，技术水平与发达国家相比也有一定差距，因此，寻求超精密加工新的方法并探讨其影响因素就成为目前迫在眉睫的问题。 一、超精密加工技术简介 目前，超精密加工是指精度在0.1～0.01μm，表面粗糙度Ra 值在0.03～0.05μm 的加工技术，如金刚石刀具超精密切削、超精密磨料加工、超精密特种加工和复合加工等。它适用于精密元件、计量标准元件、大规模和超大规模集成电路的制造。而且，超精密加工的精度正处在亚纳米级工艺，日趋向纳米级工艺发展。 二、超精密加工方法 根据加工方法的机理和特点，超精密加工方法可以分为去除加工、结合加工和变形加工三大类，如表1 所示。 下面对三类超精密加工方法分别加以分析。 （一）去除加工 去除加工又称为分离加工，是从工件上去除一部分材料，传统的机械加工方法，如车削、铣削、磨削、研磨和抛光，以及特种加工中的电火花加工、电解加工等，均属这种加工方法。 （二）结合加工 结合加工利用物化方法，将不同材料结合在一起。按结合的机理不同，它又分为附着、注入和连接加工三种。1.附着加工又称为沉积加工，是在工件表面上覆盖一层物质，是一种弱结合，其中典型的加工方法是镀；2.注入加工又称为渗入加工，是在工件表面上注入某些元素，使之与基体材料产生物理化学反应，是具有共价键、离子键、金属键的强结合，用以改变工件表层材料的力学机械性质，如渗碳、渗氮等；3.连接加工将两种相同或不同材料通过物化方法连接在一起。
超精密研磨与抛光技术
超精密研磨与抛光技术 超精密研磨与抛光技术是超精密加工技术的一种。超精密加工技术指的是超过或达到本时代精度界限的高精度加工。超精密加工其实是个相对概念，而且随着工艺技术水平的普遍提高，不同年代有着不同的划分界限，但并严格统一的标准。从现在机械加工的工艺水平来看，通常把加工误差小于0.01μm、表面粗糙度Ra小于0.025μm的加工称为超精密加工。超精密加工技术起源于20世纪60年代初期——美国于1962年首先研制成功了超精密加工车床。这一技术是为了适应现代高科技发展需要而兴起的，它综合运用了新发展的机械研究成果及现代电子、计算机和测量等新技术，是一种现代化的机械加工工艺。超精密加工拥有广阔的市场需求。例如，在国防工业中，陀螺仪的加工涉及多项超精密加工技术，因为导弹系统的陀螺仪质量直接影响其命中率——据有关数据，Ikg的陀螺转子，其质量中心偏离其对称轴0.0005μm就会引起100m的射程误差和50m的轨道误差；在信息产业中，计算机上的芯片、磁盘和磁头，录像机的磁鼓、复印机的感光鼓、光盘和激光头，激光打印机的多面体，喷墨打印机的喷墨头等都要靠超精密加工才能达到产品性能要求：在民用产品中，现代小型、超小型的成像设备，如微型摄像机、针孔照相机等同样依赖于超精密加工技术。 我们所说的超精密加工技术，除了超精密研磨和抛光技术外，还包括超精密磨削、超微细加工、光整加工和精整加工等。这几种超精密加工方法能加工岀普通精密加工所无法达到的尺寸精度、形状精度及表面粗糙度。 但是，超精密切削、超精密磨削等的实现在很大程度上依赖于加工设备、加工工具，同时还受加工原理及环境因素的影响和限制，所以，现在如果想从这些方面提高加工精度，那是十分困难的。而超精密研磨和抛光技术由于具有独特加工原理，可以实现纳米级甚至原子级的加工，已成为超精密加工技术中的一个重要部分。所以，超精密研磨与抛光技术如今备受关注。 研磨、抛光是历史最悠久的传统工艺。古代石器、玉器及古铜镜等就是通过研磨、抛光制造出来的。自古至今，研磨抛光一直是精密的加工手段，但很多年来其发展是很缓慢的。直到上世纪五十年代，飞速发展的电子工业才为古老的研磨抛光技术带来新的曙光。 超精密研磨和抛光技术，一般特指选用粒径只有几纳米的研磨微粉作为研磨磨料，将其注入研具，用以去除微量的工件材料，以达到一定的几何精度（一般误差在0.1μm以下)及表面粗糙度(一般Ra≤0.01μm)的方法。
最新抛光研磨技巧
抛光研磨技巧
随着塑料制品日溢广泛的应用，如日化用品和饮料包装容器等，外观的需要往往要求塑料模具型腔的表面达到镜面抛光的程度。而生产光学镜片、镭射唱片等模具对表面粗糙度要求极高，因而对抛光性的要求也极高。抛光不仅增加工件的美观，而且能够改善材料表面的耐腐蚀性、耐磨性，还可以使模具拥有其它优点，如使塑料制品易于脱模，减少生产注塑周期等。因而抛光在塑料模具制作过程中是很重要的一道工序。 1 抛光方法目前常用的抛光方法有以下几种： 1.1 机械抛光机械抛光是靠切削、材料表面塑性变形去掉被抛光后的凸部而得到平滑面的抛光方法，一般使用油石条、羊毛轮、砂纸等，以手工操作为主，特殊零件如回转体表面，可使用转台等辅助工具，表面质量要求高的可采用超精研抛的方法。超精研抛是采用特制的磨具，在含有磨料的研抛液中，紧压在工件被加工表面上，作高速旋转运动。利用该技术可以达到Ra0.008μm的表面粗糙度，是各种抛光方法中最高的。光学镜片模具常采用这种方法。 1.2 化学抛光化学抛光是让材料在化学介质中表面微观凸出的部分较凹部分优先溶解，从而得到平滑面。这种方法的主要优点是不需复杂设备，可以抛光形状复杂的工件，可以同时抛光很多工件，效率高。化学抛光的核心问题是抛光液的配制。化学抛光得到的表面粗糙度一般为数10μm。 1.3 电解抛光电解抛光基本原理与化学抛光相同，即靠选择性的溶解材料表面微小凸出部分，使表面光滑。与化学抛光相比，可以消除阴极反应的影响，效果较好。电化学抛光过程分为两步：（1）宏观整平溶解产物向电解液中扩散，材料表面几何粗糙下降，Ra＞ 1μm。（2）微光平整阳极极化，表面光亮度提高，Ra＜1μm。 1.4 超声波抛光将工件放入磨料悬浮液中并一起置于超声波场中，依靠超声波的振荡作用，使磨料在工件表面磨削抛光。超声波加工宏观力小，不会引起工件变形，但工装制作和安装较困难。超声波加工可以与化学或电化学方法结合。在溶液腐蚀、电解的基础上，再施加超声波振动搅拌溶液，使工件表面溶解产物脱离，表面附近的腐蚀或电解质均匀；超声波在液体中的空化作用还能够抑制腐蚀过程，利于表面光亮化。 1.5 流体抛光流体抛光是依靠高速流动的液体及其携带的磨粒冲刷工件表面达到抛光的目的。常用方法有：磨料喷射加工、液体喷射加工、流体动力研磨等。流体动力研磨是由液压驱动，使携带磨粒的液体介质高速往复流过工件表面。介质主要采用在较低压力下流过性好的特殊化合物（聚合物状物质）并掺上磨料制成，磨料可采用碳化硅粉末。 1.6 磁研磨抛光磁研磨抛光是利用磁性磨料在磁场作用下形成磨料刷，对工件磨削加工。这种方法加工效率高，质量好，加工条件容易控制，工作条件好。采用合适的磨料，表面粗糙度可以达到Ra0.1μm。 2 机械抛光基本方法在塑料模具加工中所说的抛光与其他行业中所要求的表面抛光有很大的不同，严格来说，模具的抛光应该称为镜面加工。它不仅对抛光本身有很高的要求并且对表面平整度、光滑度以及几何精确度也有很高的标准。表面抛光一般只要求获得光亮的表面即可。镜面加工的标准分为四级：AO=Ra0.008μm， A1=Ra0.016μm，A3=Ra0.032μm，A4=Ra0.063μm，由于电解抛光、流体抛光等方法很难精确控制零件的几何精确度，而化学抛光、超声波抛光、磁研磨抛光等方法的表面质量又达不到要求，所以精密模具的镜面加工还是以机械抛光为主。
超精密平面研磨和抛光
超精密平面研磨和抛光 一、精密平面的研磨机 二、平面研磨使用的研具 1）特种玻璃，或用在加工成平面的金属板上涂一层四氟乙烯或镀铅和铟； 优点：能得到高精度的平面 缺点：研具层寿命短 2）使用半软质研磨盘或软质研磨盘 优点：研磨出的表面变质层很小，表面粗糙度也很小； 缺点：研磨盘不易保持平面度 三、平面研磨时工件和软质研具的磨损量
工件与研具两者的任意点A处的加 工量和研具磨损量，相对于两者的 中心各自画圆弧与横轴相交，从交 点出发每20min间隔与纵轴平行地 上升或下降。 工件形成凸面，研具在半径上形成 凹面 使用ηp小的研具效果好。使用ξ 小的研具能有效地控制平面度的恶 化，但ξ太小时，压力偏差较大，反而易引起平面度的恶化。而当ξ较大时，只要加工量少，由于压力偏差较小，初始的平面度不会产生多大的恶化。 四、平行度和晶体方位误差的修正
平行度的修正研磨是使被加工面与基准平面的角度误差达到最小值。单面研磨法采用使工件附加偏心压力。晶体方位误差的修正加工是以晶格面作参照物进行研磨的。 五、获得高质量平面研磨抛光的工艺规律 1）研磨运动轨迹应能达到研磨痕迹均匀分布并且不重叠。
2）硬质研磨盘在精研修形后，可获得平面度很高的研磨表面，但要求很严格的工艺条件。 3）软质（半软质）研磨盘易获得表面粗糙度值极小和表面变质层甚小的研磨抛光表面，但不易获得很高的平面度。 4）使用金刚石微粉等超硬磨料可获得很高的研磨抛光效率。5）研磨平行度要求很高的零件时，采用 （1）上研磨盘浮动以消除上下研磨盘不平行误差； （2）小研磨零件实行定期180度方位对换研磨，以消除因研磨零件厚度不等造成上研磨盘倾斜而研磨表面不平行； （3）对各晶向硬质不等的晶片研磨时，加偏心载荷修正不平行度。 6）为提高研磨抛光的效率和研磨表面质量，可在研磨剂中加入一定量的化学活性物质。 7）高质量研磨时必须避免粗的磨粒和空气中的灰尘混入，否则将使研磨表面划伤，达不到高质量研磨要求。 参考资料：https://www.360docs.net/doc/bc16844224.html,/
超精密研磨与抛光技术
少年易学老难成，一寸光阴不可轻- 百度文库 1 超精密研磨与抛光技术 超精密研磨与抛光技术是超精密加工技术的一种。 超精密加工技术指的是超过或达到本时代精度界限的高精度加工。超精密加工其实是一 个相对概念，而且随着工艺技术水平的普遍提高，不同年代有着不同的划分界限，但并无严格统一的标准。从现在机械加工的工艺水平来看，通常把加工误差小于0.01μm、表面粗糙度Ra 小于0.025μm 的加工称为超精密加工。 超精密加工技术起源于20 世纪60 年代初期——美国于1962 年首先研制成功了超精密加工车床。这一技术是为了适应现代高科技发展需要而兴起的，它综合运用了新发展的机械研究成果及现代电子、计算机和测量等新技术，是一种现代化的机械加工工艺。 超精密加工拥有广阔的市场需求。例如，在国防工业中，陀螺仪的加工涉及多项超精密加工技术，因为导弹系统的陀螺仪质量直接影响其命中率——据有关数据，1kg 的陀螺转子，其质量中心偏离其对称轴0.0005μm 就会引起100m 的射程误差和50m 的轨道误差；在信息产业中，计算机上的芯片、磁盘和磁头，录像机的磁鼓、复印机的感光鼓、光盘和激光头，激光打印机的多面体，喷墨打印机的喷墨头等都要靠超精密加工才能达到产品性能要求；在民用产品中，现代小型、超小型的成像设备，如微型摄像机、针孔照相机等同样依赖于超精密加工技术。 我们所说的超精密加工技术，除了超精密研磨和抛光技术外，还包括超精密切削、超精密磨削、超微细加工、光整加工和精整加工等。这几种超精密加工方法能加工出普通精密加工所无法达到的尺寸精度、形状精度及表面粗糙度。 但是，超精密切削、超精密磨削等的实现在很大程度上依赖于加工设备、加工工具，同时还受加工原理及环境因素的影响和限制，所以，现在如果想从这些方面提高加工精度，那是十分困难的。而超精密研磨和抛光技术由于具有独特加工原理，可以实现纳米级甚至原子级的加工，已成为超精密加工技术中的一个重要部分。所以，超精密研磨与抛光技术如今备受关注。 研磨、抛光是历史最悠久的传统工艺。古代石器、玉器及古铜镜等就是通过研磨、抛光制造出来的。自古至今，研磨抛光一直是精密的加工手段，但很多年来其发展是很缓慢的。直到上世纪五十年代，飞速发展的电子工业才为古老的研磨抛光技术带来新的曙光。 超精密研磨和抛光技术，一般特指选用粒径只有几纳米的研磨微粉作为研磨磨料，将其
超精密表面抛光材料去除机理研究进展
第49卷第17期 2004年9月评述 超精密表面抛光材料去除机理研究进展 徐进雒建斌路新春张朝辉潘国顺 (清华大学摩擦学国家重点实验室, 北京100084. E-mail: jinxu618@https://www.360docs.net/doc/bc16844224.html,) 摘要化学机械抛光(Chemical-Mechanical Polishing, 简称CMP)是目前提供全局平面化最理想的技术, 在超精密表面加工领域得到了大量研究和应用. 概述了超大规模集成电路(Ultra-large Scale Integration, 简称ULSI)多层布线中硅片、介电层和金属材料以及磁头/硬盘片化学机械抛光材料去除机理的研究现 状和发展趋势, 重点评述了化学机械抛光过程中抛光液研磨颗粒与抛光片表面间相互作用机制, 并提 出了材料去除机理的研究方法. 关键词CMP材料去除机理 磨损ULSI计算机硬盘 在电子产业中, 起先导作用的两个行业是微电子产品和计算机制造. 它们相辅相成, 相互促进, 使得其高速发展, 呈现出高集成度和高性能化的发展趋势, 从而对许多部件表面提出了前所未有的特殊要求. 如计算机硬盘要实现77.5~155 Gb/cm2的存储密度, 要求盘片的表面波纹度W a<0.1 nm, 粗糙度R a<0.05 nm. 另外, 大规模集成电路的线宽不断下降, 并向结构立体化、布线多层化发展. 根据美国微电子技术发展构图[1], 特征线宽到2011年将减小到0.05 μm, 同时将开始使用450 mm晶片. 并要求如此大尺寸晶片表面具有纳米级面型精度和亚纳米级表面粗糙度, 同时要保证表面和亚表面无损伤, 已接近表面加工的极限. 要实现如此尖端的技术突破, 必须深入探讨超精密抛光表面加工材料去除机理[2]. 作为新一代超精密表面制造方法之一——化学机械抛光(CMP)技术是目前最好的实现全局平面化的工艺技术, 在集成电路[3~5]、计算机磁头/硬磁盘[6,7]等超精密表面加工领域得到了大量研究和广泛应用. 但由于传统的加工理论已不适用于解释抛光加工中的诸多现象, 人们对加工过程中的材料去除的科学规律仍缺乏深入的了解, 严格来说, CMP材料去除机理目前仍不完全被认识1). 开展这方面科学问题的研究, 不仅有助于揭示在电子产品极限制造条件下出现的新规律和新机制, 而且对探索制造新原理和新方法有重要理论意义. 本文概述了ULSI多层布线中硅片、介电层和金属材料以及磁头/硬盘片化学机械抛光材料去除机理的研究现状, 并重点阐述了化学机械抛光过程中抛光液研磨颗粒与抛光片表面间的相互作用机制, 以期在揭示超精密表面材料去除机理及抛光工艺研究中具有借鉴意义. 1集成电路(IC)制造中的CMP 1.1硅片 硅衬底片CMP是获到高平整度、无缺陷和高反射表面的一个基本工艺过程, 抛光质量直接影响击穿特性、界面态和少子寿命, 对后续制造工艺质量起决定作用. 早在1990年, Cook[8]就提出材料的去除是由于随抛光液流动的研磨颗粒压入Si片表面的机械犁削作用, 并表明Si片CMP中化学作用材料去除过程取决于Si表面形成的SiO2层和颗粒与抛光液中的水和化学剂之间的相互作用. 借助于TEM分析Si(100)片抛光表面和剖面, 可以证实硅表面塑性切削/剪切及表面氧化产物的机械去除, 同时还观察到在抛光过程中抛光表面的非晶态转变[9]. 在影响去除机理的因素中抛光液颗粒粒径最为关键[10], 当采用粒径大于2 μm的颗粒对Si(100)进行抛光时, 材料通过脆性断裂去除. 当粒径小于0.3 μm时, 发现沿着{111}方向形成的位错网和滑移面导致材料发生塑性变形, 呈现从脆性断裂到塑性屈服过渡. 伴随粒径继续减小到50 nm时, 在HRTEM下没有观察到任何物理损伤(见图1), 从而间接地说明了发生在原子尺度上的抛光可能占主导作用. Graf等人[11]结合XPS、高分辨能量损失谱研究了Si片表面抛光过程在原子尺度上的去除机理, 提出材料去除过程表现为: 抛光液中的SiO2颗粒表面局部带有高浓度O H?离子,随抛光液流动的O H?离子 1) Moon Y. Mechanical Aspect of the Material Removal Mechanism in Chemical Mechanical Polishing. PhD Thesis, University of California, Berkeley, 2002. 129~133
模具超精密研磨、抛光、焊接
模具超精密研磨、抛光、焊接 近年来，在世界范围内制造业的竞争变得越来越激烈，企业在尽可能短的时间内高效率，低消耗的为顾客提供个性化高品质产品的能力，已成为企业竞争能力的一个标志。品质的高低将直接影响到产品的质量、产量、成本、新产品投资及老产品更新换代要求。那么，如何才能更有效的提高模具品质呢？也就是说，如何才能让模具在高精度、低成本、高效率条件下，生产出高品质的合格制件？这与模具表面处理有很大关系，也日益成为各企业关注的焦点。模具表面处理并不是一个简单的话题，它包括模具抛光与模具焊接等。 模具抛光 众所周知，模具钢需要一个很好的抛光技能来体现材料本质的性能，但抛光问题一直是企业无法根本解决的一个难题。桥本工业已达到高品质顾客企业所认同的研磨技术的要求。日益精进的技术，创造出无法仿效的镜面精加工效果，从对使用钢材的建议到微小孔的解决等问题，及各种形状复杂的精密零件，桥本HASHIMOTO皆可对应。 抛光中遇到的最大问题就是“抛光过度”，抛光过度是指抛光时间越长，模具表面质量越差。发生抛光过度时有两种现象，即“桔皮”和“微坑”，抛光过度多发生于机械抛光。 图1 桥本独创产品――抛光耗材、油石和钻石膏等 ◆“桔皮” 不规则、粗糙的表面被称为“桔皮”，产生“桔皮”有许多不同的原因。最常见的原因是由于抛光压力过大及抛光时间过长，以及抛光方法不当等。 发现表面质量不好，许多人就会增加抛光压力，并延长抛光时间，加上抛光流程的不当，往往会使表面质量变得更差。 ◆“微坑” “微坑”或“砂孔”的形成是由于钢种的非金属夹杂物（杂质），通常是硬而脆的氧化物；在抛光过程中从钢材表面被拉出，形成“微坑”或“砂孔”。主要影响因素如下： 1、抛光压力和抛光时长； 2、钢材的纯净度，特别是硬性夹杂物（杂质）的含量； 3、抛光工具； 4、研磨材料。
超精密研磨技术的现状及发展趋势_方海生
[综述?专论] 收稿日期:2006-10-18 基金项目:国家自然科学基金重点项目(50535040) 作者简介:方海生(1970-),男,浙江舟山人,浙江工业大学工程硕士,浙江机电职业技术学院实验师,研究方向为超精密加工。 超精密研磨技术的现状及发展趋势 方海生1,2,胡涤新1,邓乾发1,袁巨龙1 (1.浙江工业大学超精密加工研究中心,浙江杭州 310014; 2.浙江机电职业技术学院,浙江杭州 310053) 摘 要:概述了最近超精密研磨技术的研究动态,介绍了研磨技术的原理、应用和优势,同时介绍了课题组研制的基于修正环在线修整抛光盘技术及专家数据库系统控制的Nanopoli -100智能型纳米级抛光机,结合该领域的最新研究成果,提出了其向高精度、高效率发展的方向。 关 键 词:研磨技术;超精密;Nano po li-100智能型研磨抛光机;发展动向 中图分类号:T G 580 文献标志码:A 文章编号:1005-2895(2007)04-0009-04 0 引 言 研磨是一种重要的精密和超精密加工方法。其定义可以表述为:利用磨具通过磨料作用于工件表面,进行微量加工的过程。根据加工方法的机理和特点,最基本的加工方法可以分为:去除加工、结合加工和变形加工3大类[1]。然而,在最新的多性能复杂形态的元件加工中,往往是上述几种加工法的复合作用。 1 微量材料去除的机械作用及化学作用 设想材料去除的最小单位是1层原子的话,那么,最基本的材料去除是将表面的一层原子与内部的原子切开。机械加工必然残留有加工变质层,加工中还伴随着化学反应等复杂现象[2,3],材料去除的原理是从一层原子到数层原子乃至数十层原子几种状态的复合。 图1 研磨加工的模型 图1所示的是磨粒研磨加工的模型[4]。单个磨粒的磨削模型,可以用磨粒对工件的机械作用的动作来描述,即按摩擦-耕犁-切削的动作顺序进行。在加工中的化学反应结果对材料的去除及减小加工变质层可能是有利的 [5,6] 。 2 研磨技术的发展 研磨加工不仅向更高的加工精度发展,而且其加工质量也在不断提高,且几乎可以加工任何固态材料。许多人从事研磨加工技术,研究的宗旨是进一步提高研磨加工效率、加工精度,降低加工成本[7]。 目前,国内外研磨加工主要还是采用散粒磨料在慢速研磨机上研磨。其特点是加工精度高、加工设备简单、投资少,但是加工精度不稳定、加工成本高、效率低。3 几种纳米级研磨加工方法3.1 弹性发射加工 1-十字;2-数控主轴;3-载荷支撑;4-聚亚酯球;5-工件;6-橡胶垫;7-底座;8-工作台;9-悬浮液;10-容器;11-重心;12-无级变速机 图2 EEM 装置示意图 弹性发射加工装置(Elastic Em ission Machining , 第25卷第4期2007年8月 轻工机械 Light I ndustry Machinery Vol.25No.4 Aug.2007