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研究生: 林建宏
Chien-Hong Lin
論文名稱: 奈米粉末強化高分子導輪應用於線鋸製程之研究
Study on the Application of Nanoparticle Reinforced Polymer Wire Guides in Wire Sawing Process
指導教授: 鍾俊輝
Chun-Hui Chung
口試委員: 陳炤彰
Chao-Chang Chen
許春耀
Chun-Yao Hsu
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工程學院 - 機械工程系
Department of Mechanical Engineering
論文出版年: 2015
畢業學年度: 103
語文別: 中文
論文頁數: 86
中文關鍵詞: 線鋸加工鍍鑽石線奈米高分子導輪
外文關鍵詞: Wire saws, Diamond plated wire processing, Nano-polymer guide wheels
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  • 本研究主要目的以熱壓製作聚氨酯(PU)、環氧樹脂(EPOXY)以及聚氨酯添加二氧化鈦(PU/TiO2)和聚氨酯添加石墨粉(PU/Graphite)之奈米高分子複合材料導輪(Wire guide roller) 披覆層應用於線鋸鋸切(Wire Sawing)製程,並對四款材質導輪其機械性質及導輪磨耗型態行為作探討,研究使用聚氨酯之主因是其具有良好力學性能和耐磨耗性能,期望再藉由添加填充物提升其強度及阻尼效果,另外在選用質地較硬之環氧樹脂和三款材質做比較。實驗上使用研究室所開發之小型複線式線鋸機進行四款導輪實驗,實驗後以光學顯微鏡(OM)觀察PU、EPOXY、PU/TiO2及PU/Graphite之導輪其溝槽磨耗變化差異,分別觀察溝槽幾何形狀變化、磨耗面積,來評斷其導輪耐磨耗程度之優異性,並對四款導輪所切下之晶片表面粗糙度趨勢進行探討。研究結果顯示PU/TiO2之導輪具有最佳之抗磨耗性,且切割之晶片品質僅次於PU/Graphite導輪,可提升線鋸加工之表現。


    This study compares four different polymer materials as wire guides in wire sawing process. The four materials are EPOXY, Polyurethane (PU), PU reinforced by nano-TiO2, and PU reinforced by nano-Graphite. Polyurethane has good damping property and wear resistance. This is the reason why the industries wire guides. In order to enhance the performance of wire sawing, this study investigated wire sawing process with the guides made of these four materials. The wear of wire guides was observed by optical microscope and quantified by image process. In addition, the surface roughness silicon chip was measured. The results show the PU reinforced by nano-TiO2 was outperformed in wear resistance, although the surface roughness was slightly worse than PU reinforced by nano-Graphite. Therefore, PU/TiO2 has the potential to improve the performance of wire sawing process.

    目錄 摘要……I ABSTRACTII 致謝……III 表索引…..VII 圖索引….VIII 第1章緒論1 1.1研究背景1 1.2研究目的與方法3 1.3論文架構3 第2章文獻回顧5 2.1線鋸切割技術5 2.2二氧化鈦及石墨高分子複合材料之磨耗及機械特性10 第3章實驗規劃與實驗設備介紹13 3.1動態機械分析儀(DMA)測試15 3.1.1動態機械分析原理[24]15 3.1.2試片模具18 3.1.3試片製作19 3.1.4動態機械分析儀(DMA)20 3.2導輪製作21 3.2.1導輪模具設計21 3.2.2導輪之組成成分24 I.聚氨酯(Polyurethane)基材24 II.環氧樹脂(Epoxy)基材24 III.二氧化鈦(TiO2)粉末25 IV.石墨(Graphite)粉末26 3.2.3熱壓實驗流程27 3.3線鋸切割實驗30 3.3.1切削參數設定30 3.3.2小型複線式線鋸機31 3.4實驗耗材34 I.單晶矽晶錠34 III.鑽石線36 IV.混合型之環氧化物接著劑37 V.犧牲材38 3.5量測方法39 3.5.1導輪溝槽磨耗觀測及磨耗面積測量39 3.5.2表面粗糙度量測41 3.5.3晶片表面形貌觀察41 3.5.4硬度量測42 3.6量測儀器42 3.6.1攜帶型表面粗度計42 3.6.2表面干涉儀(CCI)43 3.6.3光學顯微鏡(OM)44 3.6.4掃描式電子顯微鏡(SEM)45 3.6.5蕭氏硬度計(Shore A/ Shore D)46 3.6.6Lab View (NI Vision Assistant 2012)47 第4章實驗結果與討論48 4.1機械性質分析48 4.1.1硬度測試(Hardness)結果48 4.1.2動態機械性質分析49 4.2導輪溝槽幾何形狀磨耗分析56 4.2.1熱壓溝槽幾何形狀56 4.2.2磨耗溝槽幾何形狀比較59 4.2.3溝槽磨耗面積分析62 4.2.4溝槽深度變化量64 4.3表面粗糙度與表面形貌觀察64 4.3.1表面粗糙度量測分析64 4.3.2表面形貌觀察71 4.4密度值量測73 第5章結論74 參考文獻76 附錄A 表面粗糙度79 附錄B 程式碼84 附錄C石墨粉檢驗表86

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