基于光子发射的电火花加工电极能量分布研究

为了研究电火仡加工过程的机理,基于光子发射计算了阴极、阳极的能量分布.首先得到了放电通道中的正离子及电子的物质波长,发现正离子主要以振动的形式运动在放电通道中向外辐射光子,而电子主要以衍射的形式运动在阳极表面向外辐射光子.通过假设光子以等概率的形式辐射,计算了阴极、阳极表面获得的热流密度、热流量以及平均热流密度的方程,重新解释了小脉宽电流加上的明显极性效应,以及大脉宽条件下的不明显极性效应.最后,阐述了这一原理对电火花微细加工精加上以及粗加工的影响,说明小脉宽电流应该用正极性加工且可设法压缩放电通道提高精度,大脉宽应该用负极件加工且不必压缩放电通道提高效率及表面质量.     

锗晶体放电切割中钝化物形成机理及防范方法

在利用电火花线切割(WEDM)加工锗晶体时,会出现回路放电电流逐渐减少,并伴随着进电材料与锗晶体间有钝化物的生成,最终导致放电切割无法延续.本实验对放电切割状态进行了实验模拟并生成了钝化物,运用XRD技术对钝化物进行了分析,提出了一种防范钝化物产生的方法,最后采用这种方法利用改进的线切割机床对N型锗进行了放电切割,高效稳定地加工出了工件,从而验证了这种防钝化物产生方法的可行性,为进一步提高锗晶体的放电加工工艺指标奠定了基础.     

硅片绒面形貌影响光线反射的数值研究

太阳能硅片表面绒面的光陷阱可以使光在其中经历多次反射,从而尽量减少光的反射损耗.不同光陷阱的形貌决定了光的不同多次反射路径而具有不同的反射效果.为了研究光陷阱形貌及光线入射角对减反射效果的影响,提出了数值仿真计算的方法跟踪每一条光线的反射过程计算加权出射系数.从而可以计算分析复杂形貌绒面的减反射效果并给出合理的优化方法,为制备高性能绒面结构提供理论依据.当光陷阱尺寸小于入射光线波长时,发生镜反射,将该尺寸的结构平滑处理.然后从光陷阱的深径比、高度、密度等方面计算分析光在不同入射角的情形下的加权出射系数.提出了理想的绒面光陷阱形貌,及获得最佳反射效果的入射角度.最后计算碱腐蚀及电火花加工产生的两种典型绒面的加权出射系数,并利用实验测量值验证了该计算方法.     

单晶硅电火花铣削维持电压测定及蚀除机理研究

提出一种以电火花放电加工技术对半导体硅材料进行铣削加工的方法,建立了半导体放电加工电路模型,测量了半导体放电加工放电通道的维持电压,其值为18V.在此基础上,从放电能量和ANSYS仿真两个方面对单晶硅电火花铣削的蚀除机理进行了研究.通过单位能量蚀除量的计算,并与45钢比较,得出单位能量单晶硅的蚀除量是45钢的4倍,由此提出了单晶硅蚀除是热蚀除和热应力剥落综合作用的结果;通过仿真分别计算出单脉冲放电温度场和热应力场的蚀除量,其热应力剥落是热蚀除的4.6倍,与基于能量计算的分析结果基本吻合.最后实验验证了分析结果的正确性.     

半导体电火花线切割微接触式放电高效切割机理研究

与金属电火花加工不同,由于半导体材料特殊的电特性,在进行半导体电火花线切割加工时,在电极丝与工件接触甚至已经被工件顶弯的状态下依然可以进行火花放电,蚀除工件材料,并且在微接触状态的切割效率还大大提高.研究分析认为:这主要是由于接触势垒和体电阻的存在,导致两极间在微接触时极间电压依旧维持在一个较高值,从而能在与微接触点不同的其他区域产生火花放电.分析了微接触式放电状态下效率提高的机理,认为切割效率的提高主要是由于脉冲放电本身利用效率的提高和侧边放电几率的降低所导致的用于正常蚀除的整体脉冲利用率提高.对微接触状态下的加工精度进行了研究,认为在微接触状态下进行切割加工时,应调整补偿量,以维持较好的加工尺寸精度.