Розробка моделей та інженерних методів розрахунків характеристик екстремального термовпливу на поверхню виробів з оптичної кераміки. Дослідження та аналіз залежностей температури в зоні впливу стрічкового електронного потоку на оптичні матеріали.
Аннотация к работе
НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ “КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ” УДК 621.338.27:537.221 Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук Вдосконалення технології електронної обробки та якості оптичних виробів Спеціальність 05.03.07 - процеси фізико-технічної обробки Яценко Ірина Вячеславівна Київ - 2006 Дисертацією є рукопис. Використання ІЧ-оптико-механічних приладів в умовах надзвукового обдуву потоком повітря зі швидкостями до М = 5...6 (М - число Маха) призводить до ударних термічних навантажень їх поверхонь із подальшим руйнуванням. Одним зі способів вирішення цих проблем є використання стрічкового електронного потоку (СЕП) для полірування й зміцнення поверхонь виробів з оптичних матеріалів. Зокрема, у роботах Дудка Г.В., Лісоченка В.М., Ващенка В.А., Канашевича Г.В. та ін. були показані можливості застосування рухомих СЕП: для полірування оптичного скла й одержання поверхонь високої чистоти й гладкості при зменшенні дефектних приповерхневих шарів, які містять подряпини, риски, локальні горбки, западини, тріщини та інші дефекти; для зміцнення поверхневих шарів оптичної кераміки на глибину до декількох десятків мікрометрів. Однак широке використання СЕП в оптичному приладобудуванні, особливо в галузі сучасних нанотехнологій, стримується через: відсутність даних про поводження оптичних виробів в екстремальних умовах експлуатації та методів прогнозування критичних умов їх експлуатації; відсутність систематизованих даних про вплив на теплофізичні процеси в модифікованих шарах оптичних матеріалів технологічних параметрів СЕП; відсутність математичних й експериментально-статистичних моделей, що дозволяють у режимах діалогу й реального часу проводити розрахунки параметрів технологічних процесів електронної обробки з метою створення автоматизованих систем проектування й керування технологічними процесами електронної обробки. Дисертаційна робота виконана відповідно до планів науково-дослідних робіт Черкаського державного технологічного університету відповідно до державних науково-дослідних тем: “Створення континуальних механіко-математичних моделей і основ аналізу функціональних параметрів і синтезу пєзоелектричних перетворювачів поліморфного типу, у тому числі з аморфними й алмазоподібними плівками” (2000 - 2003 рр., номер державної реєстрації 0100U004418); “Технологічні основи одержання металевих покриттів на виробах мікрооптики й наноелектроніки електронно-променевим методом” (2003 - 2005 рр., номер державної реєстрації 0103U003689). Для досягнення зазначеної мети в дисертаційній роботі поставлені і вирішені задачі: – розроблені моделі та інженерні методи розрахунків: характеристик екстремального термовпливу на поверхню виробів з оптичної кераміки в умовах експлуатації; характеристик процесів нагрівання, термозміцнення та поверхневого оплавлення оптичних матеріалів залежно від параметрів СЕП і допустимих діапазонів їх зміни; технологічних характеристик електронної обробки оптичних матеріалів залежно від параметрів СЕП; – проведені експериментальні дослідження: із зондування СЕП і встановлення емпіричних залежностей між його енергетичними характеристиками та керованими параметрами; щодо залежностей температури в зоні впливу СЕП на оптичні матеріали, товщин оплавлених шарів на їх поверхнях і технологічних характеристик їх електронної обробки від параметрів СЕП; із визначення ділянок на поверхні виробів з оптичних матеріалів, що піддаються руйнуванню залежно від різних режимів зовнішнього термовпливу; – розроблено спеціалізоване програмне забезпечення у вигляді двох пакетів прикладних програм, орієнтованих на ПЕОМ класу IBM, для створення бази даних щодо впливу процесів екстремального термовпливу на оптичні елементи при їх експлуатації, а також параметрів СЕП на теплофізичні та технологічні характеристики електронної обробки оптичних матеріалів; – створено методологію, що дозволяє на базі створених математичних, експериментально-статистичних моделей і програмного забезпечення прогнозувати критичні умови експлуатації та допустимі параметри режимів електронної обробки оптичних матеріалів на ПЕОМ класу IBM в режимах діалогу й реального часу. Зазначені результати роботи були використані при розробці виробів мікрооптики, оптоелектроніки, інтегральної й волоконної оптики, оптико-механічних приладів ІЧ-області спектра, що дало змогу: виключити деформацію поверхні виробів з оптичного скла К-8 потоком речовини, що випаровується, та порушення їх геометричної форми в результаті розтікання розплаву уздовж поверхні; підвищити механічну стійкість поверхні оптичної кераміки КО-2 до ударних навантажень на 50...80 % через збільшення її мікротвердості в 1,1...1,6 разу та товщини зміцнених шарів в 1,5...3,4 разу; підвищити стабільність та надійність виробів з оптичної кераміки КО-2 в умовах експлуатації шляхом усунення послаблених ділянок на їх поверхнях, які можуть піддаватись руйнуванню при надзвуковому обдуві потоком повітря. термовплив оптичний інженерний Крім того, основні результати