عملية التلميع الميكانيكية لقرص كربيد السيليكون: وضع الأساس لسطح عالي الجودة- Trojan (Suzhou) material technology Co., Ltd.

في مجال المواد عالية التقنية، أصبح كربيد السيليكون (SiC) المادة المفضلة في العديد من التطبيقات المتطورة نظرًا لخصائصه الفيزيائية والكيميائية الممتازة، وخاصة صلابته العالية للغاية. خاصة في المناسبات التي تتطلب دقة عالية ومقاومة تآكل عالية، مثل الآلات الدقيقة والفضاء وتصنيع أشباه الموصلات وغيرها من المجالات، تلعب أقراص كربيد السيليكون دورًا لا غنى عنه. ومع ذلك، فإن الصلابة العالية لكربيد السيليكون تجلب أيضًا تحديات كبيرة لمعالجته، وخاصة تلميع السطح.

إن التلميع الميكانيكي، باعتباره أول عملية لتلميع قرص كربيد السيليكون، له أهمية بديهية. بعد التشكيل الأولي لأقراص كربيد السيليكون، غالبًا ما تكون هناك عيوب مثل الطبقات الخشنة والشقوق الدقيقة والمسام على السطح. ولا تؤثر هذه العيوب على المظهر فحسب، بل قد تتسبب أيضًا في تدهور الأداء أو حتى الفشل أثناء الاستخدام. ولذلك، فإن إزالة هذه العيوب السطحية من خلال التلميع الميكانيكي لتحقيق سطح أملس ومسطح هو المفتاح لتحسين الأداء العام لأقراص كربيد السيليكون.

يكمن جوهر التلميع الميكانيكي في الاحتكاك بين عجلة التلميع وسطح قطعة العمل. ولذلك، فإن اختيار مادة عجلة التلميع المناسبة، وضبط السرعة المناسبة وتطبيق الضغط المناسب هي المفتاح لضمان تأثير التلميع.
مادة عجلة التلميع: يجب أن تتوافق مادة عجلة التلميع مع صلابة كربيد السيليكون، مما يضمن قوة قطع كافية لإزالة الطبقة الخشنة السطحية مع تجنب الضرر المفرط لقطعة العمل. تشتمل مواد عجلة التلميع الشائعة على مواد فائقة الصلابة مثل الماس ونيتريد البورون المكعب (CBN)، والتي يمكن أن تعمل على سطح كربيد السيليكون بكفاءة ودقة.
السرعة والضغط: تعد سرعة وضغط عجلة التلميع من العوامل المهمة التي تؤثر على تأثير التلميع. قد تؤدي السرعة العالية جدًا إلى تآكل عجلة التلميع بسرعة كبيرة وزيادة الضغط الحراري على سطح قطعة العمل؛ قد لا تؤدي السرعة المنخفضة جدًا إلى إزالة الطبقة الخشنة السطحية بشكل فعال. لذلك، من الضروري ضبط سرعة عجلة التلميع بدقة وفقًا للمادة والحجم وحالة السطح لقرص كربيد السيليكون. في الوقت نفسه، يعد تطبيق الضغط المناسب أيضًا هو المفتاح، مما يضمن الاتصال الكافي بين عجلة التلميع وسطح قطعة العمل، وتجنب الضغط الزائد الذي يسبب تشوه أو تلف قطعة العمل.

يلعب سائل التلميع أيضًا دورًا مهمًا في عملية التلميع الميكانيكية. فهو لا يقوم فقط بتشحيم سطح التلامس بين عجلة التلميع وقطعة الشغل، ويقلل من حرارة الاحتكاك والتآكل، ولكنه يساعد أيضًا في إزالة التفاوت المجهري للسطح من خلال التفاعلات الكيميائية أو الإجراءات الفيزيائية.
تركيبة سائل التلميع: يجب اختيار تركيبة سائل التلميع بعناية وفقًا لخصائص مادة كربيد السيليكون. بشكل عام، يجب أن يحتوي سائل التلميع على كمية مناسبة من المواد الكاشطة والمواد الخافضة للتوتر السطحي والمخازن المؤقتة والمكونات الأخرى. تُستخدم المواد الكاشطة للعمل مباشرة على سطح كربيد السيليكون لإزالة الطبقة الخشنة؛ تساعد المواد الخافضة للتوتر السطحي على تقليل التوتر السطحي وتحسين كفاءة التلميع؛ تُستخدم المخازن المؤقتة لضبط الرقم الهيدروجيني لسائل التلميع لحماية سطح قطعة العمل من التآكل.
استخدام سائل التلميع: عند استخدام سائل التلميع، يجب التحكم بدقة في تركيزه ودرجة حرارته ومعدل التدفق والمعلمات الأخرى. قد يؤدي التركيز العالي جدًا إلى أن يصبح سائل التلميع لزجًا للغاية ويؤثر على تأثير التلميع؛ قد لا يلعب التركيز المنخفض جدًا دوره بشكل كامل في التشحيم والتلميع المساعد. التحكم في درجة الحرارة مهم أيضًا. قد تؤدي درجة الحرارة المرتفعة جدًا إلى تحلل المكونات الموجودة في سائل التلميع أو فشلها. يجب تعديل معدل التدفق ديناميكيًا وفقًا لسرعة عجلة التلميع وحالة سطح قطعة العمل.

التلميع الميكانيكي هو عملية معقدة ودقيقة تتطلب رقابة صارمة على معلمات العملية لكل رابط لضمان اتساق واستقرار تأثير التلميع.
تصميم العملية: تصميم عملية تلميع معقولة وفقًا لمتطلبات المواد والحجم والسطح لقرص كربيد السيليكون. بشكل عام، يتضمن ثلاث مراحل: التلميع الخشن، والتلميع المتوسط، والتلميع الناعم. يتم استخدام عجلات تلميع مختلفة وسوائل تلميع ومعلمات عملية في كل مرحلة لإزالة الطبقة السطحية الخشنة تدريجيًا وتحسين تشطيب السطح واستواءه.
المراقبة والتعليقات عبر الإنترنت: أثناء عملية التلميع، يتم استخدام تقنية المراقبة المتقدمة عبر الإنترنت للكشف عن خشونة واستواء ولمعان سطح قطعة العمل في الوقت الفعلي. وفقًا لنتائج المراقبة، يتم تعديل المعلمات مثل السرعة والضغط وتركيز سائل التلميع لعجلة التلميع في الوقت المناسب لضمان تلبية تأثير التلميع للمتطلبات.
مراقبة وتقييم الجودة: بعد التلميع، يخضع قرص كربيد السيليكون لفحص وتقييم شامل للجودة. بما في ذلك فحص خشونة السطح والتسطيح واللمعان والبنية المجهرية والجوانب الأخرى للتأكد من أن جودة التلميع تلبي متطلبات التصميم ومعايير الاستخدام.

التلميع الميكانيكي هو الخطوة الأولى في عملية التلميع أقراص كربيد السيليكون ، وأهميته واضحة بذاتها. من خلال اختيار مادة عجلة التلميع المناسبة، وضبط السرعة المناسبة وتطبيق الضغط المناسب، واستخدام سائل التلميع الذي يتوافق مع خصائص مادة كربيد السيليكون، يمكننا تدريجيًا إزالة الطبقة الخشنة والتفاوت المجهري على سطح كربيد السيليكون القرص لتحقيق سطح أملس ومسطح وعالي الجودة. لا تضع هذه العملية أساسًا متينًا لعملية التلميع اللاحقة فحسب، بل تعمل أيضًا على تحسين الأداء العام وعمر الخدمة لقرص كربيد السيليكون. مع التطور المستمر للعلوم والتكنولوجيا، لدينا سبب للاعتقاد بأن تكنولوجيا التلميع الميكانيكية ستلعب دورًا مهمًا في المزيد من المجالات وستساهم بشكل أكبر في معالجة وتطبيق المواد عالية التقنية.