【摘要】：非接觸式大氣等離子體加工是一種適用于難加工硬脆材料的加工方法。用于空間、地面望遠鏡以及大口徑強激光光學(xué)組件的光學(xué)元件的加工。這種方法具有較高的材料去除效率且不引入亞表層損傷,能夠有效提升激光慣性約束聚變光學(xué)系統(tǒng)中的光學(xué)元件的使用壽命,降低成本。本文提出了ICP(inductively coupled plasma)大氣等離子體加工系統(tǒng)的總體設(shè)計方法和搭建過程中主要的問題。并對等離子體系統(tǒng)的設(shè)計和搭建以及加工系統(tǒng)的集成工作做了大量工作并進行詳細的闡述�？偨Y(jié)了大氣等離子體加工的快速保形去除工藝出現(xiàn)的問題并給出有效的解決辦法。本文首先介紹了等離子體的概念,并根據(jù)大氣壓下的等離子體放電方式對等離子體進行了分類,簡述了電感耦合等離子體的產(chǎn)生條件以及大氣壓下等離子體加工的去除機理。應(yīng)用上述原理,對即將進行搭建的加工系統(tǒng)進行總體設(shè)計和規(guī)劃。加工系統(tǒng)主要由機床本體和等離子體系統(tǒng)兩大子系統(tǒng)構(gòu)成,本文指出子系統(tǒng)搭建過程以及集成過程中需要關(guān)注基本功能、系統(tǒng)兼容、人機交互和現(xiàn)場集成四方面要求并對每方面需要關(guān)注的具體問題進行詳細闡述。然后,根據(jù)加工系統(tǒng)的總體設(shè)計,對兩大子系統(tǒng)之一的等離子體系統(tǒng)進行系統(tǒng)設(shè)計及加工系統(tǒng)的集成。等離子體系統(tǒng)的每個模塊的設(shè)計和搭建均滿足加工系統(tǒng)對于基本功能、系統(tǒng)兼容、人機交互和現(xiàn)場集成這四個方面的要求。加工系統(tǒng)的集成部分主要針對等離子體系統(tǒng)的內(nèi)部集成、等離子體系統(tǒng)與機床本體的集成和加工系統(tǒng)的現(xiàn)場集成三個層次,并針對這三個層次做了較為詳細的介紹。最后,本文論述了大氣等離子體射流加工的局部不均勻刻蝕問題和邊緣效應(yīng)問題。經(jīng)過大量的工藝實驗發(fā)現(xiàn),基于化學(xué)反應(yīng)去除機理的大氣等離子體射流加工技術(shù)會使局部刻蝕效率過快,從而在表面形成規(guī)則的圓狀凹坑。本文從表面溫度和表面化學(xué)成分角度分析了刻蝕坑的產(chǎn)生原因,并給出了規(guī)避此類缺陷的有效辦法。邊緣效應(yīng)產(chǎn)生的直接原因是邊緣的材料去除效率相對較低。影響大氣等離子體去除效率的主要因素是等離子體射流的流場和刻蝕反應(yīng)區(qū)的溫度。本文從熱和流場的角度對闡述了產(chǎn)生邊緣效應(yīng)的原因。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TH706

【參考文獻】

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