Clearly, the cure depth increased rapidly at the beginning with a drop after 50 s to remain stable at 2 and 1.5 mm. In our experiment, the top layer cured rapidly within the first 50 s because the surface resin absorbed the ultraviolet light energy from the UV bulb immediately, and then the photopolymerization process occurred in which the top layer of resin transformed from liquid to solid state. After the chemical reaction, the cured resin generated a solid film that covered the uncured resin. For light penetration in turbid media such as composite resin, the intensity of light is decreased due to absorption and scattering [14]. In the experiment, the cured resin film, the diamond abrasive powder, the nanoparticle filler, and the resin itself are all factors that affect the light penetration. Therefore, with the cure time increasing in experiment, less and less ultraviolet light penetrated through the resin mixture, permitting less energy to be absorbed by the uncured resin in photopolymerization. The depth difference between mixture with nanoparticle and mixture without nanoparticle is due to the UV energy absorption and refraction by the Al2O3 nanoparticles.
From former researchers’ studies, the thickness of cured resin is not directly proportional to exposure time due the decrease of UV energy penetration in the composites. If 70% of the UV energy is absorbed in the top 0.01″ of coating, then 70% of the remainder or 7% of the initial amount will be absorbed in the second. Thus, a twofold increase in the cure depth requires a tenfold increase in UV intensity [15]. If we just increase the cure time in the curing process, the top layer would absorb too much energy and the surface temperature would be much higher than the thermal limit.
Micromachining is a precision process and the thickness loss of the machining tools, such as lapping plate and polishing pad, could be small – even to a nanoscale – therefore, a millimeter-scale thickness is acceptable in manufacturing of those machining tools. In addition, the curing process can be done on both sides of the workpiece to increase the cure depth if needed.
Nanoscale fillers increase the polymer mixture in both elasticity and strength, and the stress curve comparison shows the improvement (see Figure 8.33). The tensile strain increased almost two times compares to the nonfiller resin, and it means that the material elongation in tensile test increased significantly. When abrasive particles are added into the UV resin, the polymer structure defect takes place due to the size of these microparticles. Therefore, pure resin has better mechanical properties than the abrasives mixture. In our experiment, Al2O3 nanoparticles added as filler into the mixture did not greatly affect polymer structure. Moreover, the nanoparticles have high specific surface energy, while monomer molecules have dipole moments and nanoparticles direct monomers during the polymerization process. A polymer crystal is formed because of the ordered structure, by which the material strength and elasticity improve. On the other hand, the uniformly distributed nanoparticles in polymer act as crystallization centers and increase the resin strength [15].
Figure 8.33.
Stress curves of nanoparticle–mixed resin.
Figure options
Figure 8.34 gives an illustration of the resin-bonded lapping process mechanism. Particle 1 and 4 move freely, removing the material by scraping and rolling, which is basically the conventional lapping process that has a lower material removal rate and causes workpiece surface damage. The embedded particle 2 acts as a small cutting tool within the process and obviously, it is comparatively more efficient.
Figure 8.34.
Fixed-abrasive lapping processes.
Figure options
With the material strength improvement, the amount of abrasive particles rolling within the gap between machining tool and workpiece is reduced. The abrasive particle is hard to remove from the polymer, which means they work a longer lifetime as an embedded particle. For this reason, the machining efficiency of the abrasive tools can be improved. Even if the particles drop off from the polymer, the nanoparticle mixture polymer receives less damage due to the stronger bending strength. Meanwhile, some of the free abrasive particles can be embedded in the resin by lapping load because of the soft and elastic material features.
Figure 8.35 and Figure 8.36 show the microscopy of these two mixtures after lapping under the same conditions. Much more surface damage can be seen in the non-nanoparticle mixture because of its weak material properties. When the embedded particles drop off from the polymer, some of the materials around the particle are removed at the same time, and then the rough surface causes more damage on the workpiece.
Figure 8.35.
Microscopy of the nanoparticle mixture.
Figure options
Figure 8.36.
Microscopy of the mixture without nanoparticles.
Figure options
For the nanoparticle mixture, the particle removes little material due to the strong resin polymerization caused by those nanoparticles, and then leaves only a small pit on the surface. These small pits provide room for grain, chips, and fluid during the process and affect the hydrodynamic performance between the workpiece and lapping plate in a good way.
Lapping Performance
The improvement of the nanoparticle–mixed resin shows the benefits in mechanical properties and manufacturing of the plate. The more important aspect is that when we look at the detail of the figures, the roughness of the MA resin plate with nanoparticle remains low after 30 min. On the other hand, the roughness of MA resin plate without nanoparticles decreases gently and remains stable after 60 min or even later. The comparison can be clearly seen in Figure 8.37.
Figure 8.37.
Roughness comparisons between plates with and without nano-Al2O3
อย่างชัดเจน , การรักษาความลึกเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วที่เริ่มต้นด้วยการวางหลัง 50 จะยังคงมีเสถียรภาพที่ 2 และ 1.5 มม. ในการทดลองของเรา ชั้นบนหายอย่างรวดเร็วภายในครั้งแรก 50 เพราะพื้นผิวเรซินดูดซับรังสีอัลตราไวโอเลตพลังงานแสงจากหลอดไฟทันทีแล้วกระบวนการ photopolymerization เกิดขึ้นที่ชั้นบนสุดของเรซินเหลว เพื่อเปลี่ยนจากสถานะของแข็ง หลังจากการเกิดปฏิกิริยาทางเคมี การรักษา เรซินแข็งขึ้นฟิล์มที่ครอบคลุม uncured ยาง . ทะลุทะลวงแสงในสื่อขุ่นเช่นเรซินคอมโพสิต , ความเข้มของแสงจะลดลง เนื่องจากการดูดซึมและกระจาย [ 14 ] ในการทดลองการรักษายางฟิล์มเพชรผงขัด , อนุภาคนาโนฟิลเลอร์และเรซินเองเป็นปัจจัยทั้งหมดที่มีผลต่อการซึมแสง ดังนั้นด้วยการรักษาเวลาเพิ่มขึ้นในการทดลองน้อยลงอัลตราไวโอเลตแสงทะลุผ่านเรซินผสมให้พลังงานน้อยกว่าจะถูกดูดซึมโดยยาง uncured ใน photopolymerization .ความลึกต่างกัน และผสมกับอนุภาคนาโนผสม โดยอนุภาคนาโนเกิดจากการดูดซับพลังงานแสงและการหักเหของแสง โดยอนุภาค Al2O3 .
จากอดีตนักวิจัยการศึกษา , ความหนาของหาย เรซิน ไม่ได้สัดส่วนโดยตรง เนื่องจากเวลาการลดการแทรกซึมของพลังงานแสงในคอมโพสิต ถ้า 70 % ของ UV พลังงานถูกดูดซึมในด้านบน 001 เพลงเคลือบแล้ว 70% ส่วนที่เหลือหรือ 7% ของปริมาณเริ่มต้นจะถูกดูดซึมในวินาที ดังนั้น การเพิ่มทวีคูณในการรักษาความลึกต้องเพิ่มขึ้นเป็นสิบเท่า แสง [ 15 ] ถ้าเราเพิ่มการรักษาเวลาในการบ่มกระบวนการ ชั้นบนจะดูดซับพลังงานมากเกินไป และอุณหภูมิจะสูงกว่า
จำกัดความร้อนmicromachining เป็นกระบวนการวัดความหนา ความเสียหายของเครื่องจักรเครื่องมือ เช่น จานขัดและขัดแผ่น อาจจะเล็กไปสำหรับ nanoscale ยิ่งขึ้น ดังนั้น มม. ขนาดความหนาเป็นที่ยอมรับในการผลิตของเครื่องจักรเครื่องมือ นอกจากนี้ ขั้นตอนการบ่มสามารถทำทั้งสองด้านของชิ้นงานเพื่อเพิ่มความลึก
รักษาถ้าจำเป็นสารโพลีเมอร์นาโนสเกลเพิ่มส่วนผสมทั้งความยืดหยุ่นและความแข็งแรงและความเครียดโค้ง ( ดูรูปเปรียบเทียบแสดงให้เห็นการปรับปรุง 8.33 ) ความเครียดแรงดึงเพิ่มขึ้นเกือบ 2 เท่าเมื่อเทียบกับ nonfiller เรซินและก็หมายความว่าวัสดุยืดตัวในการทดสอบแรงดึงเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ เมื่ออนุภาคเล็กจะถูกเพิ่มลงในยูวี เรซินโครงสร้างโพลิเมอร์ข้อบกพร่องเกิดขึ้นเนื่องจากขนาดของไมโครเหล่านี้ ดังนั้น เรซินบริสุทธิ์เชิงกลดีกว่ากว่า abrasives ผสม ในการทดลองของเรา , Al2O3 นาโนเพิ่มเป็นสารตัวเติมลงในส่วนผสมไม่มีผลต่อโครงสร้างของพอลิเมอร์ นอกจากนี้ นาโนจะมีพลังงานผิวจำเพาะสูงโมเลกุลมีขั้ว และช่วงเวลาในขณะที่เมอร์นาโนเมอร์โดยตรงในระหว่างกระบวนการพอลิเมอไรเซชัน พอลิเมอร์ผลึกเกิดขึ้นเพราะคำสั่งโครงสร้างที่ใช้วัสดุที่แข็งแรงทนทานและมีความยืดหยุ่นดีขึ้น บนมืออื่น ๆ , กระจายอย่างสม่ำเสมอในการกระทำเช่นศูนย์นาโนโพลีเมอร์ และเรซิน การเพิ่มความแข็งแกร่ง [ 15 ] .
รูปที่ 8.33 .
ความเครียดและเส้นโค้งของอนุภาคนาโนผสมเรซิน รูปตัวเลือก
รูป 8.34 ให้ภาพประกอบของเรซินบอนด์กระทบกลไก กระบวนการ อนุภาค 1 และ 4 ย้ายอย่างอิสระ โดยขูดเอาวัสดุและการรีดซึ่งเป็นพื้นแบบกระบวนการที่มีวัสดุห่อหุ้ม ลดอัตราการกำจัดสาเหตุความเสียหายของพื้นผิวชิ้นงานฝังตัว 2 ทำหน้าที่เป็นอนุภาคขนาดเล็กเครื่องมือตัดในกระบวนการ และเห็นได้ชัดว่า มันมีประสิทธิภาพมากขึ้นกว่า
รูปที่ 8.34 .
คงขัดขัดกระบวนการ .
รูปที่ตัวเลือกกับวัสดุการปรับปรุงความแข็งแรง ปริมาณอนุภาคทรายกลิ้งภายในช่องว่างระหว่างเครื่องจักร เครื่องมือ และชิ้นงานจะลดลง อนุภาคขัดยากที่จะลบออกจากพอลิเมอร์ซึ่งหมายความว่าพวกเขาทำงานอีกต่อไปชีวิตเป็นแบบฝังตัวของอนุภาค ด้วยเหตุนี้ , เครื่องจักร ประสิทธิภาพของเครื่องมือขัดอาจจะดีขึ้น ถึงแม้ว่าอนุภาคปล่อยออกจากพอลิเมอร์ พอลิเมอร์ผสมอนุภาคนาโนได้รับความเสียหายน้อยลงเนื่องจากแรงดัด แรง ในขณะเดียวกันบางส่วนของฟรีขัดอนุภาคสามารถฝังตัวในเรซิน โดยการห่อหุ้ม โหลด เพราะนุ่มและยืดหยุ่นคุณสมบัติวัสดุ
รูป 8.35 และรูปที่ตั้งโชว์เดี่ยวของเหล่านี้สองผสมหลังจากซัดภายใต้เงื่อนไขเดียวกัน มากขึ้นผิวความเสียหายที่สามารถเห็นได้ในที่ไม่ผสม เพราะมันอ่อนมากสำหรับวัสดุ คุณสมบัติเมื่อฝังอนุภาคปล่อยออกจากพอลิเมอร์ บางส่วนของวัสดุรอบๆ อนุภาคจะถูกลบออกในเวลาเดียวกัน และพื้นผิวขรุขระทําให้เกิดความเสียหายเพิ่มเติมบนชิ้นงาน .
รูปที่ 8.35 .
กล้องจุลทรรศน์ของอนุภาคนาโนผสม
รูปที่ใช้เป็นรูปตัว .
กล้องจุลทรรศน์ของส่วนผสม โดยอนุภาค
สำหรับรูปตัวเลือกสำหรับผสมอนุภาคลบเล็กน้อยเนื่องจากวัสดุเรซินพอลิเมอแรงที่เกิดจากอนุภาคนาโนนั้น แล้ว เหลือแต่หลุมเล็ก ๆบนพื้นผิว หลุมเล็ก ๆเหล่านี้มีห้องสำหรับธัญพืช , ชิปและของเหลวในระหว่างกระบวนการ และส่งผลต่อดัชนีระหว่างชิ้นงานกับจานขัดในทางที่ดี
เสียงประสิทธิภาพการพัฒนาอนุภาคนาโนและเรซินผสมแสดงให้เห็นประโยชน์ในกลและการผลิตแผ่น ลักษณะสำคัญ คือ เมื่อเราดูที่รายละเอียดของตัวเลข ความหยาบของแม่ยางจานกับอนุภาคนาโนยังคงต่ำหลังจาก 30 นาที บนมืออื่น ๆความขรุขระของอนุภาคลดลง โดยไม่ต้องมายางจานเบา ๆ และยังคงมีเสถียรภาพหลังจาก 60 นาทีหรือแม้กระทั่งในภายหลัง การเปรียบเทียบที่สามารถเห็นได้ในรูปที่ 8.37 .
รูปที่ 8.37 .
ความหยาบเปรียบเทียบระหว่างแผ่นกับไม่ nano-al2o3
การแปล กรุณารอสักครู่..
