Д.Е. МАРМЫШ, канд. физ.-мат. наук доцент кафедры теоретической и прикладной механики, Белорусский государственный университет, г. Минск, Республика Беларусь, Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

В.Л. БАСИНЮК, д-р техн. наук, проф. начальник НТЦ «Технологии машиностроения и технологическое оборудование» – заведующий лабораторией приводных систем и технологического оборудования, Объединенный институт машиностроения НАН Беларуси, г. Минск, Республика Беларусь, Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

И.Д. ТЫЧИНСКАЯ, научный сотрудник лаборатории приводных систем и технологического оборудования НТЦ «Технологии машиностроения и технологическое оборудование», Объединенный институт машиностроения НАН Беларуси, г. Минск, Республика Беларусь, Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

В работе рассмотрено моделирование напряженно-деформированного состояния (НДС) тонкой кремниевой пластины при ее лезвийной обработке резцом из кубического нитрида бора. Сформулирована математическая модель НДС системы, а также модель контактного взаимодействия между пластиной и резцом. Решение механико-математической модели проводится с помощью метода конечных элементов в программном комплексе ANSYS Workbench. Проведен анализ распределения полей напряжений в области контактного взаимодействия для различных величин срезаемого припуска пластины. Установлены закономерности, связывающие величину припуска с возникающими при обработке нормальными напряжениями. Их анализ показал, что при уменьшении величин срезаемого припуска с 20 до 1,5 мкм нормальные напряжения также снижаются. Это может быть связано с тем, что при относительно малых глубинах резания угол наклона отрезка контактного взаимодействия между пластиной и резцом к оси х уменьшается и влияние на напряженное состояние напряжений σ_xx также уменьшается, а одновременно с этим возрастает влияние напряжений σ_yy. Представлены данные о проведении экспериментальной обработки трех образцов кремниевой пластины с заданными режимами резания. Численный разброс значений средней шероховатости Ra для всех образцов варьируется в диапазоне 0,25–0,55 мкм, образец с наибольшей величиной припуска имеет наибольшее численное значение по всем представленным характеристикам. Показаны логарифмическая шкала с наложением средних величин по характеристикам Ra, Rq, Rsk, Rku, математическая реконструкция 3D-рельефа по параметрам Rsk, Rku и соотношение номинальной к полной площади.

1. Трофимов, А.А. Режимы шлифования и полирования пластин из сапфира и карбида кремния, содержащих СВЧ монолитные интегральные схемы / А.А. Трофимов // Прикладная физика. — 2017. — № 3. — С. 89–95. 
2. Ha, M.-T. A review of the simulation studies on the bulk growth of silicon carbide single crystals / M.-T. Ha, S.-M. Jeong // Journal of the Korean Ceramic Society. — 2022. — Vol. 59, iss. 2. — P. 153–179. — DOI: https://doi.org/10.1007/s43207- 022-00188-y.
3. Торбило, В.М. Алмазное выглаживание / В.М. Торбило. — М.: Машиностроение, 1972. — 105 с.
4. Обработка и упрочнение поверхностей при изготовлении и восстановлении деталей / И.В. Бородавко [и др.]; под общ. ред. М.Л. Хейфеца, С.А. Клименко. — Мн.: Бел. наука, 2013. — 462 с.
5. Сироткин, О.С. Основы инновационного материаловедения: моногр. / О.С. Сироткин. — М.: ИНФРА-М, 2016. — 156 с. 
6. Радченко, М.В. Электротехническое материаловедение: учебник / М.В. Радченко. — 2-е изд., стер. — СПб.: Лань, 2023. — 116 с. 
7. Friction between silicon and diamond at the nanoscale / L. Bai, Z.-D. Sha, N. Srikanth [et al.] // Journal of Physics D: Applied Physics. — 2015. — Vol. 48, no. 25. — DOI: https://doi. org/10.1088/0022-3727/48/25/255303. 
8. Popov, V.L. Contact mechanics and friction: physical principles and applications / V.L. Popov. — Berlin: Springer, 2010. — 362 p. 
9. Александров, В.М. Введение в механику контактных взаимодействий / В.М. Александров, М.И. Чебаков. — Ростов-на-Дону: ООО «ЦВВР», 2007. — 114 с. 
10. Прочность пластин монокристаллического кремния для солнечных элементов / В.В. Шпейзман, В.И. Николаев, А.О. Поздняков [и др.] // Журнал технической физики. — 2020. — Т. 90, вып. 1. — С. 79–84. — DOI: https://doi. org/10.21883/JTF.2020.01.48665.148-19. 
11. Mechanical strength problem of thin silicon wafers (120 and 140 μm) cut with thinner diamond wires (Si kerf 120 → 100 μm) for photovoltaic use / H. Sekhar, T. Fukuda, K. Tanahashi [et al.] // Materials Science in Semiconductor Processing. — 2020. — Vol. 119. — DOI: https://doi.org/10.1016/j.mssp.2020.105209). 
12. Carton, L. Mechanical properties of thin silicon wafers for photovoltaic applications: Influence of material quality and sawing process: diss. … for the degree of Dr. of Philosophy / Louise Carton; Université de Lyon. — Lyon, 2020. — 240 p. 
13. Кремний // TYDEX. — URL: https://www.tydexoptics.com/ pdf/ru/Silicon_ru.pdf (дата обращения 15.05.2025). 
14. Experimental and numerical study on thin silicon wafer CO₂ laser cutting and damage investigation / K. Moghadasi, K.F. Tamrin, N.A. Sheikh [et al.] // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. — 2024. — Vol. 132, iss. 9–10. — P. 4857–4884. — DOI: https://doi.org/10.1007/ s00170-024-13675-9. 
15. Огородников, А.И. Параметрическое компьютерное моделирование механической обработки хрупких материалов для интеграции в автоматизированную систему технологической подготовки производства: автореф. дис. … канд. техн. наук: 05.13.12 / Огородников Алексей Игоревич; Уральский федер. ун-т им. первого Президента России Б.Н. Ельцина. — Екатеринбург, 2021. — 24 с.