微晶玻璃亚表面损伤深度测量技术及控制试验研究

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1、数控加工技术cNcMAc州№TEcHN吼oGY微晶玻璃亚表面损伤深度测量技术及控制试验研究ExperimentalStudyonMeasurementandControllingoftheDepthofSubsurfaceDamageofGlass．Ceramic中航工业西安飞行自动控制研究所向勇任杰白满社陈勇陈静张晋宽【摘要】针对微晶玻璃材料研磨加工引入的亚表面损伤层．综合使用磁流变抛光斑点技术和HF酸差动化学蚀刻速率法测量亚表面裂纹层深度和亚表面残余应力层厚度，针对微晶玻璃材料抛光加工引入的亚表面损伤，采用蚀刻台

2、阶高度变化率法对其进行了准确测量。基于研磨、抛光产生的亚表面损伤深度准确检测的基础上，提出一种超低亚表面损伤复合加工工艺。将复合工艺与传统工艺加工试件的亚表面损伤深度进行了对比，试验结果表明，复合工艺对亚表面损伤抑制效果非常明显，试验证实了提出的复合工艺可以实现微晶玻璃超低亚表面损伤加工。关键词：亚表面损伤残余应力研磨抛光磁流变抛光【ABSTRACTlForthesubsurfacedamagelayerofglass-ceramicmaterialsingrindingprocess，acombinedmethod

3、ofMRFspottechniqueandHFaciddifferentialchemicaletchratemethodisproposedtomeasurethedepthofsubsurfacecracklayerandthicknessofresidualstresslayer,Forthesubsurfacedamagelayerofglass-ceramicmaterialsinpolishingprocess，amethodofetchbenchheightchangeisproposedtomeasu

4、rethedepthofsubsurfacelayer．Acombinedmethodofsuper-lowsub—surfacedamageisproposedonthebasisofaccuratedetec-tionofsubsurfacedamagedepthcausedbylappingandpolishing．Throughcomparisonbetweenthedepthofsub—surfacedamageprocessedbycombinedmethodandtradi—tionalmetllod．

5、theresultshowedthatcombinedmethodforthesuppressioneffectofsubsurfacedamageismoreob—vious，thesuper-lowsub-surfacedamageofglass—ceramicisacquiredbythecombinedmethodisprovedthroughtheexperiment．Keywords：SubsurfacedamagesResidualstressGrindingPolishingMagneto-rheol

6、ogicalfinishingDOI：10．16080／j．issnl671—833x．2015．19．018微晶玻璃光学元件在国防军事技术领域的应用越18航空制造技术·2015年第19期来越广泛，不但对光学元件表面质量要求越来越高，其亚表面质量也越来越受到关注川。光学元件在磨削、研磨和抛光加工过程中，都会引入亚表面损伤，亚表面损伤包括缺陷层和变形层，缺陷层包括微裂纹、划痕、杂质等，变形层主要是裂纹尖端应力场产生的残余应力区，又被称为亚表面残余应力层【2】。缺陷层中的亚表面裂纹会降低光学零件的使用寿命、长期稳定性、成

7、像质量、镀膜质量和抗激光损伤阈值13-91。而亚表面残余应力层中的拉应力，可能在后续的加工过程中引发裂纹。如何对微晶玻璃光学零件亚表面损伤进行准确检测及控制已成为光学加工领域的研究热点。如何定量检测及表征在加工过程中产生的亚表面损伤分布及深度是控制亚表面损伤的前提。国内外的许多科研院所及高校对光学材料的亚表面损伤检测技术也开展了相关研究[10-15]。亚表面损伤的检测方法很多，可分为破坏性检测方法和非破坏性检测方法。破坏性检测方法主要有择优蚀刻法、截面显微法、恒定化学蚀刻速率法和磁流变抛光斑点技术”61等，非破坏性检

8、测方法主要有超声显微成像技术、散射扫描层析技术、x射线检测法和声发射检测法等。目前，正在研究中的无损加工方法”71主要有弹性发射加工(ElasticEmissionMachining，EEM)、浮法抛光(FloatPolishing)、磁流变抛(Magneto—RheologicalFinishing，MRF)、离子束抛光(IonBeamFig