在半导体、光伏、精密制造等战略新兴产业中,金刚石微粉、多晶硅、碳化钨等超硬材料的加工始终是制约行业发展的技术瓶颈。传统研磨设备因动力不足、压力控制粗放,常导致材料破损率高、粒度分布不均,甚至引发设备过热?;?。然而,上海净信推出的臼式研磨仪JXJS-200,凭借其仿生手工研磨技术、180W大功率电机与智能压力调节系统,成功攻克了超硬材料的加工难题,在某半导体企业的多晶硅研磨测试中,实现了设备的连续稳定运行,研磨效率较传统设备有效提升了40%,为制造业提供了关键技术支撑。
仿生设计:复刻手工研磨智慧,破解超硬材料加工悖论
超硬材料的加工存在天然矛盾:过大的压力会导致材料脆裂,而压力不足则无法实现有效粉碎。净信研发团队从传统石磨工艺中汲取灵感,创新性地采用“偏心锥面运动+弹性压力补偿”仿生设计。其臼式研磨仪的核心在于模拟手工研磨中“推、压、揉、搓”的复合动作——研钵以30-160转/分钟的转速自转,带动臼杵沿锥面轨迹公转,同时通过内置压缩弹簧实现轴向压力的动态调节。
以金刚石微粉加工为例,当硬度达HV10000的金刚石颗粒进入研磨腔时,臼杵首先以50N的初始压力进行表面粗磨,随着颗粒棱角被磨平,弹簧系统自动将压力提升至120N进行精细抛光。这种“刚柔并济”的加工方式,使最终产品粒度分布范围控制在10-20μm,较传统球磨机收窄60%,且成品率从72%提升至91%。
动力革命:180W大功率电机突破能效极限
针对多晶硅等高脆性材料的加工痛点,净信工程师对动力系统进行了系统的改造。传统研磨仪多采用60-100W电机,在处理硬度达HV1500的多晶硅块时,常因功率不足导致电机过热停机。臼式研磨仪搭载的180W进口加长版电机,通过优化定子绕组结构与散热通道设计,在持续输出30-160转/分钟可调转速的同时,将工作温度稳定控制。
在某光伏企业的实证测试中,该设备单批次可处理200ml多晶硅颗粒,更关键的是,其设备创新的“压力-转速联动算法”可根据材料硬度自动匹配最佳参数:当检测到研磨阻力上升时,系统可在短时间内将转速从80转/分钟提升至120转/分钟,同时将臼杵压力从80N降至60N,确保加工过程既高效又安全。
智能调控:三轴可调刮板实现“零残留”加工
超硬材料加工的另一难题是样品残留。传统设备因刮板与研钵间隙固定,常导致10%-15%的样品滞留腔体,既造成材料浪费,又可能引发交叉污染。臼式研磨仪采用聚氨酯/聚四氟乙烯复合刮板,配合三轴限位调节装置,可实现精密定位。
在某硬质合金企业的碳化钨加工现场,操作人员通过触摸屏将刮板压力设定为30N,设备即自动调整刮板与研钵壁的夹角至15°,确保每一粒直径≤5μm的微粉都能被导出。经计量检测,单批次加工后的残留量低于0.2%,较传统设备降低90%。
全场景适配:从实验室到生产线的无缝衔接
臼式研磨仪JXJS-200的??榛杓剖蛊渚弑缚缌煊蛴τ媚芰ΑF溲胁Р捎梅勒鹚芰贤饪怯肭度胧桨沧敖峁?,可承受-196℃液氮冷冻研磨的温差;顶盖配备的丙烯酸玻璃观察窗与LED照明系统,支持研究人员实时监测加工过程;而防溅射薄膜型键盘则确保在冷冻样品处理时,控制面板不会因冷凝水短路。
目前,该设备已形成完整的产品矩阵:JXJS-200A(玛瑙研钵)适用于电子微粉加工,JXJS-200B(氧化锆研钵)专攻医药中间体研磨,JXJS-200C(不锈钢研钵)则服务于食品添加剂检测。
综上,上海净信JXJS-200系列臼式研磨仪以仿生手工研磨技术破解超硬材料加工难题。其通过“偏心锥面运动+弹性压力补偿”设计,模拟手工研磨的复合动作,搭配180W大功率电机与智能压力调节系统,在金刚石微粉、多晶硅等加工中可实现连续稳定运行,同时可有效提升材料样品的研磨效率,降低样品残留量,并在半导体、光伏等领域得到了广泛应用。
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