發(fā)布時(shí)間：2018-03-20 04:31

  本文選題：K9光學(xué)玻璃　切入點(diǎn)：拋光液　出處：《中國(guó)科學(xué)院研究生院（光電技術(shù)研究所）》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：K9光學(xué)玻璃作為現(xiàn)代光學(xué)制造工程中常見的典型光學(xué)材料,廣泛應(yīng)用于民用和國(guó)防領(lǐng)域。隨著光學(xué)系統(tǒng)精度要求不斷提高,光學(xué)元件表面粗糙度要求也在不斷提高。拋光液作為化學(xué)機(jī)械拋光過程中不可缺少的元素,在光學(xué)玻璃加工中占有重要位置,其性能是決定光學(xué)元件拋光表面質(zhì)量的重要因素,拋光液的分散性好壞直接決定著參與拋光過程的磨料粒子的粒徑大小。本文在傳統(tǒng)拋光方法的基礎(chǔ)上,針對(duì)拋光液的分散性對(duì)表面粗糙度影響兩方面展開理論研究和實(shí)驗(yàn)性研究。研究成果成功應(yīng)用于小口徑平面K9光學(xué)玻璃工件拋光,最終獲得小于0.3nm的表面粗糙度值。1)建立了單顆粒磨料拋光過程模型,并根據(jù)光滑粒子動(dòng)力學(xué)(SPH)原理,利用ANSYS/LS-DYNA模擬仿真了單顆粒磨料拋光K9光學(xué)玻璃元件的過程。并針對(duì)仿真實(shí)驗(yàn)做了相應(yīng)的拋光實(shí)驗(yàn),理論結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果相互吻合,得到了K9光學(xué)玻璃工件表面粗糙度與磨料粒徑之間的關(guān)系。而拋光液的分散性又直接決定著參與拋光磨料粒徑的大小,所以對(duì)于表面粗糙度與磨料粒徑關(guān)系的研究對(duì)后續(xù)研究拋光液分散性具有重要的意義。2)根據(jù)單顆粒磨料拋光仿真結(jié)果,利用表面粗糙度計(jì)算原理和數(shù)值統(tǒng)計(jì)學(xué)原理,計(jì)算出仿真模擬中單元表面粗糙度值。建立了單元表面粗糙度與顆粒粒徑以及壓入深度之間的關(guān)系數(shù)值模型,并通過模擬表面單元與表面環(huán)帶以及整個(gè)表面之間的關(guān)系建立了模擬表面粗糙度與顆粒粒徑之間的數(shù)值關(guān)系模型。3)提出通過圖像灰度值處理方法表征拋光液分散性,研究各種拋光液的分散性情況�；谘趸嫅腋∫红o電穩(wěn)定機(jī)制,通過添加六偏磷酸鈉分散劑來(lái)調(diào)節(jié)拋光液分散性,六偏磷酸鈉用量為3%wt時(shí)拋光液分散性最好;在六偏磷酸鈉用量3%wt時(shí),拋光液在偏酸性或偏堿性條件下分散性要明顯好于偏中性條件�；谘趸嫅腋∫嚎臻g位阻穩(wěn)定機(jī)制,通過添加阿拉伯樹膠分散劑來(lái)調(diào)節(jié)拋光液分散性,阿拉伯樹膠用量為1%wt時(shí)拋光液分散性最好;在阿拉伯樹膠用量1%wt時(shí),各種p H值拋光液分散性相差不大,在偏酸性或偏堿性條件下略好于偏中性條件。4)通過拋光實(shí)驗(yàn)研究,K9光學(xué)玻璃工件表面粗糙度與拋光液分散性之間的關(guān)系取決于拋光液的酸堿性。拋光液在偏酸性和偏堿性條件下,拋光工件表面粗糙度值與拋光液分散性沒有直接的關(guān)系;拋光液在中性條件下,拋光工件表面粗糙度值與拋光液分散性關(guān)系為:拋光液分散性越好,拋光工件表面粗糙度值越好;
[Abstract]:As a typical optical material in modern optical manufacturing engineering, K9 optical glass is widely used in civil and national defense fields. As an indispensable element in the process of chemical and mechanical polishing, polishing liquid occupies an important position in optical glass processing, and its performance is an important factor to determine the surface quality of optical elements. The dispersity of the polishing liquid directly determines the particle size of the abrasive particles involved in the polishing process. The theoretical and experimental studies on the effect of the dispersion of the polishing liquid on the surface roughness were carried out. The results were successfully applied to the polishing of small aperture plane K9 optical glass workpiece. Finally, the surface roughness value of less than 0.3 nm was obtained. The model of single particle abrasive polishing process was established, and according to the principle of smooth particle dynamics (SPH), The process of polishing K9 optical glass element with single particle abrasive is simulated by ANSYS/LS-DYNA, and the corresponding polishing experiment is done for the simulation experiment. The theoretical results are in good agreement with the experimental results. The relationship between surface roughness and abrasive particle size of K9 optical glass workpiece is obtained. Therefore, the study on the relationship between surface roughness and abrasive particle size is of great significance for further study on the dispersion of polishing liquid. 2) according to the simulation results of single particle abrasive polishing, the calculation principle of surface roughness and the principle of numerical statistics are used. The numerical model of the relationship between the surface roughness of the element and the particle size and the depth of indentation is established. The numerical model of the relationship between surface roughness and particle size is established by simulating the relationship between surface elements and surface bands and the whole surface. 3) the image gray value processing method is proposed to characterize the dispersion of the polishing liquid. Based on the electrostatic stabilization mechanism of cerium oxide suspension, the dispersity of the polishing liquid is adjusted by adding sodium hexametaphosphate dispersant. The dispersity of the polishing liquid is the best when the amount of sodium hexametaphosphate is 3 wt. When the amount of sodium hexametaphosphate was 3wt, the dispersion of the polishing liquid was better than that of neutral solution under the condition of partial acidity or alkalinity. Based on the steric stability mechanism of cerium oxide suspension, When the amount of Arabic gum is 1wt, the dispersity of polishing liquid is the best, and when the amount of Arabic gum is 1wt, the dispersity of all kinds of pH polishing fluids is not different. The relationship between the surface roughness of optical glass workpiece and the dispersity of polishing solution depends on the acidity and basicity of the polishing liquid. And alkalinity, The surface roughness of polished workpiece has no direct relation with the dispersity of polishing liquid, and the relationship between the surface roughness value of polished workpiece and the dispersity of polishing liquid is as follows: the better the dispersion of polishing liquid, the better the surface roughness value of polishing workpiece is. The surface roughness value of polished workpiece is better;
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院研究生院（光電技術(shù)研究所）
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TQ171.684

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本文編號(hào)：1637531