Skip to main content
main-content

Tipp

Weitere Artikel dieser Ausgabe durch Wischen aufrufen

05.07.2019 | Ausgabe 3/2019

Advances in Manufacturing 3/2019

Key machining characteristics in ultrasonic vibration cutting of single crystal silicon for micro grooves

Zeitschrift:
Advances in Manufacturing > Ausgabe 3/2019
Autoren:
Jun-Yun Chen, Tian-Ye Jin, Xi-Chun Luo

Abstract

Structured complex silicon components have been widely used in solar cells, biomedical engineering and other industrial applications. As silicon is a typical brittle material, ultrasonic vibration cutting (UVC) is a promising method to achieve better cutting performance than conventional techniques. High-frequency 1D UVC possesses higher nominal cutting speed and material removal rate than many 2D/3D UVC systems, and thus, it has great development potential in industrial applications of structured silicon components. However, few researchers have applied 1D UVC to the cutting of structured silicon surfaces, since its main drawback is tool marks imprinted by the vibration on machined surface. In this study, to uncover the key machining characteristics under the condition of 1D UVC, a series of tests involving diamond cutting grooves were first performed on the silicon surface. The machined surface and chips were subsequently measured and analyzed to evaluate the critical undeformed chip thickness, surface characteristics, and chip formation. Regarding the main drawback of 1D UVC, a novel theoretical model was developed for predicting the length of tool marks and evaluating the impact of tool marks on the surface finish. The results demonstrated that the critical undeformed chip thickness of silicon reached 1 030 nm under a certain vibration amplitude and that an array of micro grooves was generated at the plastic region with a surface roughness (Ra) as low as 1.11 nm. Moreover, the micro topography of the continuous chips exhibited discontinuous clusters of lines with diameters of dozens of nanometers, only composed of polysilicon. The novel theoretical model was able to predict the length of tool marks with low error. Thus, the impact of tool marks on the surface finish can be reduced and even eliminated with help of the model.

Bitte loggen Sie sich ein, um Zugang zu diesem Inhalt zu erhalten

Sie möchten Zugang zu diesem Inhalt erhalten? Dann informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 69.000 Bücher
  • über 500 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Umwelt
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Maschinenbau + Werkstoffe
  • Versicherung + Risiko

Testen Sie jetzt 30 Tage kostenlos.

Springer Professional "Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 50.000 Bücher
  • über 380 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Umwelt
  • Maschinenbau + Werkstoffe




Testen Sie jetzt 30 Tage kostenlos.

Literatur
Über diesen Artikel

Weitere Artikel der Ausgabe 3/2019

Advances in Manufacturing 3/2019 Zur Ausgabe

Premium Partner

    Marktübersichten

    Die im Laufe eines Jahres in der „adhäsion“ veröffentlichten Marktübersichten helfen Anwendern verschiedenster Branchen, sich einen gezielten Überblick über Lieferantenangebote zu verschaffen. 

    Bildnachweise