反应烧结碳化硅超声线锯切割试验研究

宋洪侠; 曾国伟; 晁胜豪; 郭晓光; 董志刚; 王毅丹

doi:DOI：10.16579/j.issn.1001.9669.2025.09.015

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反应烧结碳化硅超声线锯切割试验研究

更新时间：2025-09-22

- 反应烧结碳化硅超声线锯切割试验研究
- Test study on ultrasonic wire saw cutting of reaction bonded silicon carbide
- 机械强度 2025年47卷第9期页码：164-173
- 作者机构：
  
  大连理工大学高性能精密制造全国重点实验室，大连 116024
- 作者简介：
  
  宋洪侠，女，1966年生，黑龙江望奎人，硕士，教授；主要研究方向为虚拟样机数字化设计方法、工程图学教学与应用、精密及特种加工技术；E-mail：hxsong@dlut.edu.cn。
- 基金信息：
  
  国家重点研发计划(2022YFB3403401)
- DOI：DOI：10.16579/j.issn.1001.9669.2025.09.015
  中图分类号：
- 收稿日期：2025-03-26，
  
  纸质出版日期：2025-09-15
- 稿件说明：
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宋洪侠，曾国伟，晁胜豪，等. 反应烧结碳化硅超声线锯切割试验研究［J］. 机械强度，2025，47（9）：164-173.

SONG Hongxia，ZENG Guowei，CHAO Shenghao，et al. Test study on ultrasonic wire saw cutting of reaction bonded silicon carbide［J］. Journal of Mechanical Strength，2025，47（9）：164-173.
宋洪侠，曾国伟，晁胜豪，等. 反应烧结碳化硅超声线锯切割试验研究［J］. 机械强度，2025，47（9）：164-173. DOI： DOI：10.16579/j.issn.1001.9669.2025.09.015.

SONG Hongxia，ZENG Guowei，CHAO Shenghao，et al. Test study on ultrasonic wire saw cutting of reaction bonded silicon carbide［J］. Journal of Mechanical Strength，2025，47（9）：164-173. DOI： DOI：10.16579/j.issn.1001.9669.2025.09.015.

摘要

反应烧结碳化硅（Reaction Bonded Silicon Carbide

RB-SiC）因其优异的热稳定性、耐辐射性以及化学惰性，被广泛应用于核能和光学领域核心构件的制造。但是，RB-SiC材料具有硬度高、脆性大等特点，传统加工方法难以保证其加工质量和效率。超声金刚石线锯切割（锯切）技术作为硬脆材料的高效加工方法，已在单晶Si、单晶SiC等硬脆材料的加工中成功应用。然而，该技术在RB-SiC材料的切削试验和工艺的研究还有待开展。为此，首次开展了RB-SiC的超声锯切试验研究，搭建了超声锯切RB-SiC平台，对比分析了平行与垂直超声振动方向的加工表面质量，研究了超声振幅、线速度、进给速度参数对表面粗糙度及表面微观形貌的影响规律。试验结果表明，超声锯切在提高表面质量等方面具有显著优势。随着振幅由3 μm提高到7 μm，表面粗糙度值降低了17.4%，表面划痕和凹坑数量随之减少；相较于垂直进给方向，平行进给方向的超声锯切更能有效提高RB-SiC材料的表面质量。本研究可为RB-SiC材料超声锯切工艺研究提供指导。

Abstract

Reaction bonded silicon carbide (RB-SiC) is widely used for manufacturing core components in nuclear energy and optics due to its excellent thermal stability

radiation resistance and chemical inertness. However

RB-SiC is highly hard and brittle

making it difficult to ensure processing quality and efficiency with traditional methods. Ultrasonic diamond wire saw cutting technology

as an efficient machining method for hard brittle materials

has been successfully applied in the processing of single crystal Si

single crystal SiC

and other hard brittle materials. However

the cutting test and process research of this technology in RB-SiC materials need to be carried out. To this end

the ultrasonic sawing test of RB-SiC was carried out for the first time. The ultrasonic wire saw cutting RB-SiC platform was built. The surface quality of parallel and vertical ultrasonic vibration directions was compared and analyzed. The effects of ultrasonic amplitude

line speed and feed speed parameters on surface roughness and surface micro-morphology were studied. Results demonstrate ultrasonic sawing has significant advantages in improving surface quality. Increasing the amplitude from 3 μm to 7 μm reduces surface roughness value by 17.4% and decreases the number of surface scratches and pits. Compared to the vertical feed direction

ultrasonic vibration sawing in the parallel feed direction is more effective in improving the surface quality of RB-SiC materials. This study can provide guidance for the research of ultrasonic sawing process of RB-SiC materials.

关键词

Keywords

references

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