基于無水環(huán)境熔融石英玻璃固結(jié)磨粒拋光特性研究
發(fā)布時間:2021-05-10 21:40
當(dāng)前例如民用光學(xué)、半導(dǎo)體、光通信、大型激光核聚變裝置、天文望遠鏡等科學(xué)和工業(yè)領(lǐng)域?qū)Ω呔鹊墓鈱W(xué)元件的需求越來越大。熔融石英玻璃具有較低的熱膨脹系數(shù)和較大的熱慣性,憑借其良好的物理和化學(xué)性能被廣泛應(yīng)用于制造窗口和屏蔽片。傳統(tǒng)的熔融石英玻璃加工路線主要是“精密/超精密磨削+確定性數(shù)控拋光”,在確定性數(shù)控拋光階段目前主要采用的游離磨粒拋光技術(shù),主要由三因素構(gòu)成:拋光液、拋光墊、工件。游離磨粒拋光能獲得極高表面質(zhì)量(Ra<lnm)、極少亞表面缺陷的光學(xué)元件,但也具有一些不足,例如由于加工環(huán)境是有水或者溶液環(huán)境,拋光后的工件表面會存在幾nm到幾百nm的水合層,需要又增加新的工序去除,提高了工藝成本;游離拋光過程中磨粒的利用率只有不到0.5%,造成大量浪費等等諸多問題。針對這些不足,本文提出一種將磨料固結(jié)成拋光輪并在無水環(huán)境下對熔融石英玻璃進行加工的方法,通過該方法能在20min內(nèi)將熔融石英玻璃的粗糙度Ra從200nm降低到]0nm以下,最終能獲得粗糙度Ra小于2 nm,加工效率能達到4.2um/h,略高于游離磨粒拋光技術(shù)(4 um/h),表面無水合層的高質(zhì)量表面。本文的主要研究內(nèi)容如下:(...
【文章來源】:廈門大學(xué)福建省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:86 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
Abstract
第一章 序論
1.1 課題來源背景及意義
1.1.1 課題來源
1.1.2 課題目的及意義
1.2 常見的光學(xué)元件拋光技術(shù)簡介
1.2.1 小磨頭拋光技術(shù)
1.2.2 應(yīng)力盤拋光技術(shù)
1.2.3 離子束拋光技術(shù)
1.2.4 磁流變拋光技術(shù)
1.2.5 氣囊拋光技術(shù)
1.3 固結(jié)磨粒拋光技術(shù)
1.3.1 游離磨粒加工的缺陷
1.3.2 固結(jié)磨粒拋光的研究現(xiàn)狀
1.4 主要研究內(nèi)容
第二章 固結(jié)磨粒拋光輪的制備
2.1 拋光輪組成成份材料
2.2 拋光輪的制作工藝
2.3 拋光輪成份比例對拋光效果的影響
2.3.1 成份配比試驗探究
2.3.2 試驗條件
2.3.3 實驗結(jié)果與分析
2.4 磨料的合理選擇驗證性實驗
2.5 本章小結(jié)
第三章 固結(jié)磨粒拋光的材料去除和表面質(zhì)量
3.1 固結(jié)磨粒拋光的工藝原理及實驗裝置
3.1.1 工藝原理和實驗裝置
3.1.2 機床壓力校正
3.2 拋光過程的化學(xué)分析
3.2.1 實驗探究
3.2.2 去除原理
3.3 壓力和轉(zhuǎn)速對固結(jié)磨粒拋光的影響
3.3.1 對比實驗設(shè)置
3.3.2 實驗結(jié)果及分析
3.4 定點拋光實驗
3.5 本章小結(jié)
第四章 固結(jié)磨粒拋光的熱分析
4.1 溫度測量系統(tǒng)
4.2 熔融石英玻璃的加工溫度
4.3 拋光溫度的數(shù)學(xué)模型
4.3.1 工件的溫度分析
4.3.2 拋光輪的溫度分析
4.3.3 熱量分配
4.4 本章小結(jié)
第五章 固結(jié)磨粒拋光的亞表面缺陷
5.1 亞表面缺陷
5.1.1 表面/亞表面缺陷的形成
5.1.2 亞表面缺陷常用的檢測方法
5.2 磁性復(fù)合流體拋光技術(shù)及其應(yīng)用
5.3 亞表面缺陷的量化
5.3.1 表面磨削
5.3.2 整面拋光
5.3.3 MCF定量拋光
5.4 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
6.1 總結(jié)
6.2 展望
參考文獻
致謝
碩士期間科研成果
【參考文獻】:
期刊論文
[1]改性酚醛樹脂在磨料磨具中的應(yīng)用研究[J]. 羅浩川. 超硬材料工程. 2018(04)
[2]自由曲面結(jié)構(gòu)磁性拋光去除試驗研究[J]. 林龍僑,王振忠,陳世平. 航空制造技術(shù). 2017(12)
[3]神光-Ⅲ主機裝置成功實現(xiàn)60TW/180kJ三倍頻激光輸出[J]. 鄭萬國,魏曉峰,朱啟華,景峰,胡東霞,張小民,粟敬欽,鄭奎興,王成程,袁曉東,周海,陳波,王健,馬平,許喬,楊李茗,代萬俊,周維,王方,許黨朋,謝旭東,馮斌,彭志濤,郭良福,陳遠斌,張雄軍,劉蘭琴,林東暉,黨釗,向勇,陳曉東,張維巖. 強激光與粒子束. 2016(01)
[4]軸對稱非球面磨削表面粗糙度和波紋度的分布特性[J]. 林曉輝,馬凱威,黃海濱,許喬. 強激光與粒子束. 2015(09)
[5]光學(xué)元件磨削加工亞表面損傷檢測研究[J]. 胡陳林,畢果,葉卉,李洪友. 人工晶體學(xué)報. 2014(11)
[6]磨削加工光學(xué)元件亞表面損傷探究[J]. 葉卉,楊煒,胡陳林,畢果,彭云峰,許喬. 強激光與粒子束. 2014(09)
[7]確定性拋光非球面光學(xué)元件殘余誤差的評價方法[J]. 王春錦,王振忠,潘日,謝銀輝,郭隱彪. 機械工程學(xué)報. 2014(09)
[8]大口徑光學(xué)元件氣囊拋光工具剛度可控性[J]. 王振忠,潘日,郭隱彪,張東旭,謝銀輝,王健. 強激光與粒子束. 2013(09)
[9]大口徑光學(xué)元件超精密加工技術(shù)與應(yīng)用[J]. 郭隱彪,楊煒,王振忠,彭云峰,畢果,楊平. 機械工程學(xué)報. 2013(19)
[10]邊緣效應(yīng)的去除函數(shù)模型及實驗[J]. 鄧偉杰,張峰,鄭立功. 紅外與激光工程. 2011(09)
博士論文
[1]能動磨盤加工大口徑非球面關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 劉海濤.中國科學(xué)院研究生院(光電技術(shù)研究所) 2014
[2]離軸非球面光學(xué)零件磁流變拋光關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 宋辭.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2012
[3]采用平轉(zhuǎn)動應(yīng)力盤技術(shù)加工超大口徑非球面的研究[D]. 羅霄.中國科學(xué)院研究生院(長春光學(xué)精密機械與物理研究所) 2011
[4]離子束加工技術(shù)研究[D]. 武建芬.中國科學(xué)院研究生院(長春光學(xué)精密機械與物理研究所) 2010
[5]光學(xué)鏡面離子束加工材料去除機理與基本工藝研究[D]. 焦長君.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2008
[6]光學(xué)鏡面離子束修形理論與工藝研究[D]. 周林.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2008
[7]確定性磁流變拋光的關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 彭小強.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2004
[8]離軸非球面CCOS加工過程關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 鄭立功.中國科學(xué)院研究生院(長春光學(xué)精密機械與物理研究所) 2003
[9]SiC光學(xué)材料超精密研拋關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 王貴林.中國人民解放軍國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2002
[10]計算機控制離軸非球面制造技術(shù)研究[D]. 王權(quán)陡.中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械與物理研究所 2001
碩士論文
[1]磁流變拋光的關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 尤偉偉.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2004
本文編號:3180106
【文章來源】:廈門大學(xué)福建省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:86 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
Abstract
第一章 序論
1.1 課題來源背景及意義
1.1.1 課題來源
1.1.2 課題目的及意義
1.2 常見的光學(xué)元件拋光技術(shù)簡介
1.2.1 小磨頭拋光技術(shù)
1.2.2 應(yīng)力盤拋光技術(shù)
1.2.3 離子束拋光技術(shù)
1.2.4 磁流變拋光技術(shù)
1.2.5 氣囊拋光技術(shù)
1.3 固結(jié)磨粒拋光技術(shù)
1.3.1 游離磨粒加工的缺陷
1.3.2 固結(jié)磨粒拋光的研究現(xiàn)狀
1.4 主要研究內(nèi)容
第二章 固結(jié)磨粒拋光輪的制備
2.1 拋光輪組成成份材料
2.2 拋光輪的制作工藝
2.3 拋光輪成份比例對拋光效果的影響
2.3.1 成份配比試驗探究
2.3.2 試驗條件
2.3.3 實驗結(jié)果與分析
2.4 磨料的合理選擇驗證性實驗
2.5 本章小結(jié)
第三章 固結(jié)磨粒拋光的材料去除和表面質(zhì)量
3.1 固結(jié)磨粒拋光的工藝原理及實驗裝置
3.1.1 工藝原理和實驗裝置
3.1.2 機床壓力校正
3.2 拋光過程的化學(xué)分析
3.2.1 實驗探究
3.2.2 去除原理
3.3 壓力和轉(zhuǎn)速對固結(jié)磨粒拋光的影響
3.3.1 對比實驗設(shè)置
3.3.2 實驗結(jié)果及分析
3.4 定點拋光實驗
3.5 本章小結(jié)
第四章 固結(jié)磨粒拋光的熱分析
4.1 溫度測量系統(tǒng)
4.2 熔融石英玻璃的加工溫度
4.3 拋光溫度的數(shù)學(xué)模型
4.3.1 工件的溫度分析
4.3.2 拋光輪的溫度分析
4.3.3 熱量分配
4.4 本章小結(jié)
第五章 固結(jié)磨粒拋光的亞表面缺陷
5.1 亞表面缺陷
5.1.1 表面/亞表面缺陷的形成
5.1.2 亞表面缺陷常用的檢測方法
5.2 磁性復(fù)合流體拋光技術(shù)及其應(yīng)用
5.3 亞表面缺陷的量化
5.3.1 表面磨削
5.3.2 整面拋光
5.3.3 MCF定量拋光
5.4 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
6.1 總結(jié)
6.2 展望
參考文獻
致謝
碩士期間科研成果
【參考文獻】:
期刊論文
[1]改性酚醛樹脂在磨料磨具中的應(yīng)用研究[J]. 羅浩川. 超硬材料工程. 2018(04)
[2]自由曲面結(jié)構(gòu)磁性拋光去除試驗研究[J]. 林龍僑,王振忠,陳世平. 航空制造技術(shù). 2017(12)
[3]神光-Ⅲ主機裝置成功實現(xiàn)60TW/180kJ三倍頻激光輸出[J]. 鄭萬國,魏曉峰,朱啟華,景峰,胡東霞,張小民,粟敬欽,鄭奎興,王成程,袁曉東,周海,陳波,王健,馬平,許喬,楊李茗,代萬俊,周維,王方,許黨朋,謝旭東,馮斌,彭志濤,郭良福,陳遠斌,張雄軍,劉蘭琴,林東暉,黨釗,向勇,陳曉東,張維巖. 強激光與粒子束. 2016(01)
[4]軸對稱非球面磨削表面粗糙度和波紋度的分布特性[J]. 林曉輝,馬凱威,黃海濱,許喬. 強激光與粒子束. 2015(09)
[5]光學(xué)元件磨削加工亞表面損傷檢測研究[J]. 胡陳林,畢果,葉卉,李洪友. 人工晶體學(xué)報. 2014(11)
[6]磨削加工光學(xué)元件亞表面損傷探究[J]. 葉卉,楊煒,胡陳林,畢果,彭云峰,許喬. 強激光與粒子束. 2014(09)
[7]確定性拋光非球面光學(xué)元件殘余誤差的評價方法[J]. 王春錦,王振忠,潘日,謝銀輝,郭隱彪. 機械工程學(xué)報. 2014(09)
[8]大口徑光學(xué)元件氣囊拋光工具剛度可控性[J]. 王振忠,潘日,郭隱彪,張東旭,謝銀輝,王健. 強激光與粒子束. 2013(09)
[9]大口徑光學(xué)元件超精密加工技術(shù)與應(yīng)用[J]. 郭隱彪,楊煒,王振忠,彭云峰,畢果,楊平. 機械工程學(xué)報. 2013(19)
[10]邊緣效應(yīng)的去除函數(shù)模型及實驗[J]. 鄧偉杰,張峰,鄭立功. 紅外與激光工程. 2011(09)
博士論文
[1]能動磨盤加工大口徑非球面關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 劉海濤.中國科學(xué)院研究生院(光電技術(shù)研究所) 2014
[2]離軸非球面光學(xué)零件磁流變拋光關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 宋辭.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2012
[3]采用平轉(zhuǎn)動應(yīng)力盤技術(shù)加工超大口徑非球面的研究[D]. 羅霄.中國科學(xué)院研究生院(長春光學(xué)精密機械與物理研究所) 2011
[4]離子束加工技術(shù)研究[D]. 武建芬.中國科學(xué)院研究生院(長春光學(xué)精密機械與物理研究所) 2010
[5]光學(xué)鏡面離子束加工材料去除機理與基本工藝研究[D]. 焦長君.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2008
[6]光學(xué)鏡面離子束修形理論與工藝研究[D]. 周林.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2008
[7]確定性磁流變拋光的關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 彭小強.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2004
[8]離軸非球面CCOS加工過程關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 鄭立功.中國科學(xué)院研究生院(長春光學(xué)精密機械與物理研究所) 2003
[9]SiC光學(xué)材料超精密研拋關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 王貴林.中國人民解放軍國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2002
[10]計算機控制離軸非球面制造技術(shù)研究[D]. 王權(quán)陡.中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械與物理研究所 2001
碩士論文
[1]磁流變拋光的關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 尤偉偉.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2004
本文編號:3180106
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