Обробка акустооптичних монокристалів парателуриту. Процес розрізання та шліфування монокристалів. Найбільш ефективних режимних параметрів для операцій з урахуванням найвищих показників продуктивності, без втрати якості поверхні, що піддається обробці.
При низкой оригинальности работы "Особливості механічної обробки акустооптичних монокристалів парателуриту і тетраборату літію", Вы можете повысить уникальность этой работы до 80-100%
Особливість технологічних процесів механічної обробки монокристалів, отриманих методом витягування з розплаву, полягає у складності або неможливості використання традиційних процесів їх обробки та інструментів, що пояснюється специфічними фізико-механічними властивостями матеріалів та особливостями формування їх внутрішньої будови. Тому вивчення особливостей механічної обробки ОД з монокристалів, отриманих методом витягування з розплаву, і розробка методів контролю якості робочих поверхонь на різних стадіях механічної обробки АО деталей для функціональної електроніки є актуальним і має важливе значення. Звязок роботи з науковими програмами, планами, темами: Дисертаційна робота виконувалась у відповідності до державних науково-дослідних тем № 0101U004588 Інституту надтвердих матеріалів НАН України 2001 - 2004 р.р., № 0103U000891 „Розробка технологічних основ отримання матеріалів для функціональної електроніки та вивчення їх фізико-хімічних і фізичних властивостей” 2003 - 2005 р.р.; № 0100U000876 „Фізико-хімічні основи одержання складних оксидних і халькогенідних матеріалів в різних фазових станах та дослідження їх фізичних властивостей” 2000 - 2002 р.р., Інституту електронної фізики НАН України; проекту УНТЦ № 576 "Розробка фізико-хімічних основ та технологій напівпровідникових матеріалів функціональної електроніки”, 1999 - 2000 р.р. Метою дисертаційної роботи було дослідження особливостей механічної обробки поверхонь монокристалів парателуриту і тетраборату літію та визначення методів обробки, наслідком яких є підвищення продуктивності обробки, зниження витрат абразивів та гарантованого досягнення необхідних показників якості оптичних деталей з урахуванням екологічності обробки. Для оцінки порушеного шару оброблюваної поверхні монокристалів методами рентгенодифрактометричного сканування И/2И (И - кут Брега) та скануванням по куту И при фіксованому в максимумі відбиття куті 2И (метод гойдання) вперше отримані залежності ширин рефлексів двох порядків для Cu Кв випромінювання від поверхонь монокристалів парателуриту та тетраборату літію, зорієнтованих за різними кристалографічними площинами, та встановлено, що метод гойдання є більш інформативним, оскільки є більш чутливим до загального стану оброблюваної поверхні монокристалів для усіх процесів його механічної обробки (розрізання, шліфування, полірування), що дозволило розробити метод контролю оброблюваних поверхонь монокристалів та ефективно використовувати його для оцінки їх якості, де традиційні методи оцінювання є малоінформативними.В розділі показано, що для подальшого ефективного практичного використання таких монокристалів в якості ОД необхідне детальне дослідження умов технологічного циклу механічної обробки з урахуванням їх фізико-хімічних властивостей і одержання якісних монокристалів із відтворюваними параметрами та поглиблене дослідження стану їх поверхні, який суттєво залежить від особливостей механічної обробки. Третій розділ присвячено дослідженням особливостей процесів розрізання та шліфування монокристалів та визначенню найбільш ефективних режимних параметрів для цих операцій з урахуванням найвищих показників продуктивності, без втрати якості поверхні, що піддається обробці Як встановлено нашими дослідженнями при застосуванні алмазних кругів форм 1А1R та АКВР для розрізання досліджуваних монокристалів внаслідок жорсткої фіксації на ріжучому інструменті абразивного матеріалу та підвищених теплових процесів монокристали або повністю руйнувались (розколювались), або в них утворювались тріщини, що унеможливлювало подальшу обробку. Застосування наведених вище положень та розробленого ріжучого інструменту дозволило підвищити продуктивність розрізання до 2,5 разів, зменшити витрати абразивного матеріалу майже у 2 рази та забезпечити необхідну якість різки. монокристал розрізання шліфування поверхня Статистична обробка результатів досліджень засвідчила, що залежності швидкостей розрізання від тиску мають вигляд V = 0,28 21,19 P - 10,03 P2 для парателуриту та V = 0,36 12,19 P - 5,29 P2 для ТБЛ, аналіз коефіцієнтів яких свідчить, що швидкість розрізання парателуриту майже в 2 рази більша, ніж для ТБЛ.
План
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ
Список литературы
Лавріненко В.І., Проц Л.А.. Встановлення закономірностей формування поверхонь монокристалів парателуриту при їх поліруванні // Резание и инструмент в технологических системах - 2002. - Вып. 61. - С. 116 - 119.
Лавриненко В.И., Проц Л.А., Соломон А.М., Пуга П.П. Привлечение методов рентгеновской дифракции для оценки качества обработанной поверхности монокристаллов парателлурита // Сверхтвердые материалы - 2003. - № 4 - С. 52 - 60.
Лавріненко В.І., Проц Л.А. Вплив кристалографічної орієнтації монокристалів парателуриту та тетраборату літію, отриманих методом витягування з розплаву, на макрорельєф поверхонь при механічній обробці // Сверхтвердые материалы - 2005. - № 2. - С. 52 - 59.
Лавріненко В.І., Проц Л.А. Дослідження особливостей процесу розрізання монокристалів тетраборату літію та парателуриту, вирощених методом витягування з розплаву // Процеси механічної обробки в машинобудуванні: Зб. наук. пр. ЖДТУ. - Житомир: ЖДТУ. - 2005. - Вип.1. - С. 130 - 137.
Лавріненко В.І., Проц Л.А. До питання розробки технології тонкого шліфування монокристалів парателуриту та тетраборату літію // Вісник інженерної академії України. - 2001. - №3. - С. 379 - 382.
Лавріненко В.І., Проц Л.А. Особливості тонкого шліфування монокристалів силленіту та евлітіну // Машиностроение и техносфера на рубеже ХХІ века. - Донецк: Дон ГТУ. - 2001. - Т.1. - С. 252 - 256.
Лавриненко В.И., Лещук И.В., Проц Л.А. Исследование абразивных возможностей оксидных спеченных инструментальных материалов // Сб. ст. междунар. науч.-техн. конф. "Процессы абразивной обработки, абразивные инструменты и материалы" Шлифабразив - 2001. - Волжский: ВИСИ філіал ВОЛГГАСА. - 2001. - С. 23 - 26.
Лавриненко В.И., Проц Л.А. К вопросу об оценке обработанной поверхности монокристаллов парателлурита //Физические и компьютерные технологии. Тр. 9 междунар. науч.-техн. конф. - Харьков: ХНПК „ФЕД”. -2004. - С. 25 - 26.
Лавріненко В.І., Проц Л.А. Розробка мастильно-охолоджувальних рідин для прецизійної обробки монокристалів парателуриту та тетраборату літію // Сб. докладов Межд. науч.-техн. семинара „Новые материалы и инструменты”. - Киев: АТМ Украины. - 2005. - С. 60 - 65.
Проц Л.А., Изучение морфологии полированных поверхностей монокристаллов парателлурита и тетрабората лития // „Эффективность реализации научного, ресурсного и промышленного потенциала в современных условиях". Мат. 4-й ежегод. пром. конф. с международ. участием и выставки. п. Славське, Карпати. - Киев: УНЦ “НТТ”. -2004. - С. 199 - 200.
Проц Л.А., Шпирко Г.Н., Лавриненко В.І. Алмазна обробка елементів акустооптичних пристроїв на основі оксидних монокристалів парателуриту та тетраборату літію // Матер. междунар. научн.-техн. конф. „Сверхтвердые инструментальные материалы на рубеже тысячелетий: получение, свойства, применение”. - Київ. К: ИСМ України. - 2001. - С. 200 - 201.
Проц Л.А., Юрійчук О.М., Чичура І.І. Рентгенівська дифракція для оцінки якості обробленої поверхні монокристалів тетраборату літію // Тези доповідей. Конференція молодих учених і аспірантів ІЕФ-2005. Ужгород. - 2005. - С. 112.
Лавріненко В.І., Проц Л.А. Підбір структурних складових абразивних суспензій для обробки монокристалів парателуриту та тетраборату літію // Мат. XIV Межд. науч-техн. семинара. “Высокие технологии: тенденции развития”. - Харьков-Алушта: НТУ “ХПИ”. - 2005. - С. 73 - 74.
анотація
Проц Л.А. Особливості механічної обробки акустооптичних монокристалів парателуриту і тетраборату літію. - Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.03.01 - „Процеси механічної обробки, верстати та інструменти”. Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля Національної академії наук України, Київ, 2006.
Дисертаційна робота присвячена дослідженням особливостей механічної обробки акустооптичних монокристалів парателуриту і тетраборату літію, наслідком яких є підвищення продуктивності обробки, зниження витрат абразивів та гарантоване досягнення необхідних показників якості оптичних деталей з урахуванням екологічності обробки. Наукову основу рішень склала концепція спрямованої зміни дії абразивного впливу вільного абразиву в зоні обробки та розробка на цій основі ефективних процесів механічної обробки монокристалів (від розрізання до полірування) та нових інструментів і пристроїв. Розроблено технологічний регламент процесу виготовлення оптичних деталей з монокристалів, ріжучий інструмент, методику застосування абразивів та складові абразивної суспензії, режими процесів шліфування і полірування, метод контролю якості кристалів, спосіб і пристрій для вирощування кристалів з урахуванням їх оброблюваності та спосіб безпечного зберігання токсичних відходів.
Prots L.A. Peculiarities of the Machining of Paratellurite and Lithium Tetraborate Acoustooptical Single Crystals.- Manuscript.
Thesis submitted for the Candidate of Science Degree (Technical Sciences), specialized field 05.03.01 - "Machining Processes, Machines and Tools". V.M. Bakul Institute for Superhard Materials, the National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv, 2006.
The present work is dedicated to the studies of peculiarities of the machining of paratellurite and lithium tetraborate acoustooptical single crystals which result in higher machining rate, lower abrasive consumption and guaranteed attainment of the required quality of optical elements’ surface taking into account an ecological aspect. The scientific basis of the work was the concept of a directional variation of the effect of abrasive action of an unbounded abrasive in the machining region and the development of efficient processes of machining of the above single crystals (from cutting to polishing), new tools and devices. The technology for producing optical elements from single crystals as well as cutting tools, methods of abrasive material applications and constituents of an abrasive suspension have been developed. Grinding and polishing conditions, a method of the crystal quality control, a way and a device for growing the crystals with account of their machinability as well as the method of the safe conservation of toxic waste have been devised.
Проц Лариса Анатольевна. Особенности механической обработки акустооптических монокристаллов парателлурита и тетрабората лития. - Рукопись.
Диссертация на соискание научной степени кандидата технических наук по специальности 05.03.01 - „Процессы механической обработки, станки и инструменты”. Институт сверхтвердых материалов им. В.Н. Бакуля Национальной академии наук Украины, Киев, 2006.
Диссертационная работа посвящена исследованиям особенностей механической обработки поверхностей монокристаллов парателлурита и тетрабората лития (ТБЛ), направленных на повышение производительности обработки, снижение затрат абразивных материалов и гарантированное достижение необходимых показателей качества оптических деталей (ОД) с учетом экологичности обработки.
Научную основу диссертационной работы составляет концепция направленного изменения воздействия зерен свободного абразива в зоне обработки и разработка на этой основе эффективных процессов механической обработки монокристаллов парателлурита и ТБЛ, а также новых инструментов и устройств для получения ОД с необходимыми показателями обработанных поверхностей.
Изучены особенности процессов резки выращенных заготовок монокристаллов, установлены условия их эффективного и качественного разрезания за счет использования схемы перекатывания зерен в зоне обработки, разработан специальный режущий инструмент, применение которого повышает производительность разрезания до 2,5 раз и снижает затраты абразивов до 2-х раз.
Исследованы особенности процессов шлифования свободным абразивом монокристаллов и показано, что для достижения минимального дефектного поверхностного слоя обрабатываемой поверхности изменить, по сравнению с процессом разрезания, концепцию абразивного воздействия абразивных зерен путем реализации схемы частичного их закрепления в шлифовальном инструменте и повышения однородности абразивных зерен за счет седиментации. Установлено, что дополнительно, для эффективной реализации предложенной концепции при шлифовании монокристаллов парателлурита в состав смазывающе-охлаждающих технологических суспензий необходимо добавлять пропиленгликоль и калиевые соли стеариновой кислоты, а для шлифования ТБЛ этиленгликоль и калиевые соли стеариновой кислоты. Применение таких подходов позволяет повысить противодавление в зоне обработки, для компенсации негативного воздействия на поверхность, чувствительных к силовым нагрузкам монокристаллов, возросших при новой концепции нормальных сил от действия абразивных зерен, и улучшить удержание зерен в зоне обработки, что позволило при шлифовании монокристаллов снизить затраты абразивов в 1,8 - 2,4 раза, повысить выход годных заготовок для дальнейшего их использования в качестве оптических деталей до 80 % и получить поверхности с показателями шероховатости Ra= 0,04 - 0,08 мкм та Rmax = 0,20 - 0,50 мкм, как основы для дальнейшего качественного полирования. Для оценки качества обрабатываемой поверхности монокристаллов методами рентгенодифрактометричного сканирования И/2И и качания получены зависимости ширин рефлексов от Cu Кв - излучения от поверхностей монокристаллов парателлурита и ТБЛ, сориентированных по разным кристаллографическим плоскостям. Установлено, что метод качания более информативен, поскольку более чувствителен к общему состоянию обработанной поверхности, что позволило разработать запатентованный рентгенодифрактометрический метод исследования качества обработанных поверхностей монокристаллов бесконтактным способом и эффективно применять его для их оценки, когда традиционные методы малоинформативны.
Изучены особенности процесса полирования монокристаллов и показано, что для формообразования плоских поверхностей, с высокой геометрической точностью, положение о необходимости закрепления абразивных зерен в полировальном инструменте необходимо скоректировать путем использования инструментов с более мягким основанием (смоляным), целенаправленной коррекцией абразивосодержащего слоя инструмента с соответствующим изменением технологических режимов процессов полирования.
Методом атомно-силовой микроскопии показано, что наиболее качественные показатели шероховатости поверхности и ее микрорельефа при одинаковых условиях обработки характерны для кристаллографических плоскостей (110), а худшие - для плоскостей (001) и установлено, что для монокристаллов ТБЛ, выращенных с меньшей скоростью вытягивания, вдоль плоскости (100) микрорельеф более равномерен. Это позволило разработать запатентованные способ и устройство для выращивания кристаллов направленной кристаллизацией расплава и установлены эффективные режимы выращивания монокристаллов и конфигурации сориентированных затравок, необходимых для получения оптически качественных кристаллов с кристаллографическими гранями, поверхности которых легче поддаются механической обработкой.
Для решения экологических проблем механической обработки предложено способ обеззараживания токсических отходов монокристаллов парателлурита, который основан на введении ингибитора взаимодействия двуокиси теллура с водой, в результате чего предотвращается процесс восстановления теллура с образованием теллуроводорода.
На основе исследований разработаны практические рекомендации и технологический регламент на процесс механической обработки акустооптических монокристаллов парателлурита и ТБЛ, а результаты разработок прошли опытно-промышденную проверку и внедрение.
