等离子体无损快速抛光工艺研究

【摘要】大气等离子体抛光技术是新兴的、高效的、可取代传统加工方法的一种新的表面加工办法,不会造成被加工工件表面或亚表面损伤,且其成本低、无污染、适用范围也比较广。已广泛应用于精密光学元件的加工中,且成为国防、天文探测等诸多领域光学元件加工的关键技术。本文通过大气射流等离子体抛光法对工件的高效率的刻蚀抛光,来对等离子体无损快速抛光工艺进行研究,其核心是探索和研究出能够实现快速无损有效的等离子体快速抛光的方法和相关的工艺。同时研制出了基于电弧放电原理的大气射流等离子体抛光装置,并根据实际的大气射流等离子体抛光的物理刻蚀和化学刻蚀两种方式,提出了大气射流等离子体火抛方式和大气射流等离子体反应刻蚀方式两种不同的工作方式,来对石英玻璃的加工进行研究。实验结果表明：1)电弧等离子体抛光装置不仅设备简单、成本低廉、可用于对平面、凸凹面,非球面等多种形状的光学元件进行抛光,而且可兼顾火抛和反应刻蚀两种工作方式,加工效率也比较高。2)对石英玻璃的刻蚀效率高,且对石英玻璃本身的光学特性及力学性能无影响。结果如下：a.大气射流等离子体火抛方式时,氮气压力及作用距离是影响抛光效果的主要因素,其去除速率可达到5.61μm/s,表面粗糙度可达到0.0127μm；b.大气射流等离子体反应刻蚀时,六氟化硫流量及作用距离是影响抛光效果的主要因素,其去除速率可达到9.07μm/s,但其表面不均匀出现了边缘粗糙变差的问题。3)按照由点及线、由线及面的加工工艺,实现了直径为50mm平面石英玻璃的整面去除抛光。在大气射流等离子体火抛时,抛光后将元件表面粗糙度从0.33μm减小到0.13μm,减小了2.5倍,效果十分明显；在大气射流等离子体反应刻蚀时,虽也可有效的去除材料表面,但表面粗糙的均匀性问题尚未得到解决。试验达到了预期效果,为后续的研究工作奠定了一定的基础。
【作者】程媛；
【导师】惠迎雪；
【作者基本信息】西安工业大学，武器系统与运用工程，2014，硕士
【关键词】大气等离子体抛光；电弧等离子体；表面粗糙度；去除速率；

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