Диссертация (1090422), страница 15
Текст из файла (страница 15)
Эксперименты проводились с использованиемпресса поляризационно-оптической установки УП-7. Образцы собирались по тремтехнологиям:1)На "кольцо" наносился чистый метиловый спирт (eclipse), "диск" про-тирался по стандартной спиртовой технологии, принятой в оптическом производстве, этиловым спиртом.2)На "диск" наносился eclipse, "кольцо" протиралось этиловым спиртомпо стандартной технологии.3)"Диск" промывался чистой деионизованной водой (≈60°С), "кольцо"протиралось по стандартной спиртовой технологии этиловым спиртом.Предварительно "кольца" отжигались в вакуумной печи при температуре450°С по технологии, принятой на производстве ЛГ.77В результате эксперимента было установлено, что технология финишнойочистки поверхностей перед сборкой практически не влияет на прочность оптического контакта, поэтому далее образцы будут рассматриваться только как 2 различные группы: прошедшие и не прошедшие ТВО. Кроме того, установлено, чтотехнология финишной очистки поверхности также не влияет на проведение ТВО.На рис.
2.5 представлены результаты определения прочности для каждогообразца. Первые 8 образцов предварительно не проходили ТВО, а образцы №№ 9– 16 предварительно прошли ТВО.Рис. 2.5. Результаты натурных испытаний соединения "кольцо" – "диск":1 – до проведения ТВО; 2 – после проведения ТВО.Таким образом, до температурных воздействий прочность соединения составила (0,58 ± 0,02) МПа, а после обработки – (0,67 ± 0,04) МПа.После проведения ТВО прочность соединения увеличилась, в среднем, на16 %. Столь небольшое увеличение прочности и расхождение с работами [9, 25,46, 47], где показано, что при подобной обработке может возникать сильная ковалентная связь, говорит о том, что для оптического контакта в рассматриваемыхнами условиях не происходит образования подобной связи.
К тому же, как говорилось выше, удаление воды из контактного промежутка в случае ситалла будет78происходить медленнее, чем в случае чистого кремния, покрытого тонкой окисной пленкой, из-за невозможности окисления кремния молекулами воды.После проведения экспериментов контактные поверхности образцов былитакже проверены по параметрам неплоскостности, шероховатости, микротвердости и внешнего вида.
Было установлено, что качество поверхности после разрыва(даже после проведения ТВО) не изменяется. Кроме того, при нарушении оптического контакта при проведении ТВО также не было обнаружено никаких выколокна поверхности, свидетельствующих об образовании сильной ковалентной связимежду поверхностями. Следовательно, увеличение прочности, наблюдаемое после проведения ТВО, вызвано уменьшением слоя воды между поверхностями ирелаксацией остаточных поверхностных напряжений.Кроме того, было установлено, что различие в микротвердости соединяемыхобразцов (650-850 кГс/мм2) не влияет на прочность получаемой сборки.Помимо этого в результате проведенных исследований было установлено,что наличие в области контакта дефектов, например, частиц пыли, образующихбесконтактные пространства диаметром не более 1 мм2 (0,22% от общей площадиконтакта), или небольших царапин (зацепов от пинцета) приводит к незначительному снижению прочности сборки ( 10%).Из проведенных исследований видно, что прочность соединения образцов,собранных после финишной очистки поверхности различными методами, в томчисле, полученных при очистке с помощью eclipse, практически не отличаютсямежду собой.
Следовательно, eclipse (чистый метиловый спирт) сам по себе неучаствует в создании соединения, но, тем не менее, существенно облегчает позиционирование поверхностей друг относительно друга.Для уточнения полученных результатов был проведен эксперимент по определению влияния ТВО на сборку образцов, финишная очистка которых заключалась только в мойке и сушке на центрифуге при подаче деионизованной воды.Как и при определении прочности существующего соединения, для исследуемых деталей проводилась процедура ТВО. Первые 4 образца предварительно непроходили ТВО, а образцы №№ 5 – 8 предварительно прошли ТВО.79Результаты исследований представлены на рис.
2.6.Рис. 2.6. Результаты натурных испытаний соединения "кольцо" – "диск":1 – без ТВО; 2 – с использованием ТВО.В результате эксперимента было установлено, что прочность сборок образцов, не прошедших операцию ТВО, составила (1,14 0,18) МПа, а для прошедших ТВО - (1,42 0,14) МПа. При этом упрочнение соединения после ТВО составило ~ 25 % против 16% при предварительном отжиге поверхности. Это можетсвидетельствовать о том, что механизм упрочнения аналогичен описанному выше.
Увеличение прочности (по сравнению с контактом отожженной инеотожженной детали) связано, по-видимому, с большей гидрофильностью соединяемых поверхностей и, соответственно, с большим количеством поверхностных ОН-групп.2.4. Методы упрочнения соединенияДля улучшения качества исследуемого соединения проводились эксперименты с целью повышения его прочности. В первую очередь, это касалось использования альтернативных технологий финишной очистки. К таким технологиям от-80носится, например, технология плазменной очистки поверхности (на воздухе). Ксожалению, оказалось, что подобный метод неприменим для наших целей, т.к.
неудаляет таких распространенных загрязнений как, например, отпечатки пальцев,либо приводит к нарушению поверхности. Кроме того, исследовалась финишнаяочистка деталей в эфирах, но в этом случае также не удалось добиться требуемойчистоты поверхности. Помимо этого, после обработки эфирами поверхность становится гидрофобной и остается такой даже после нескольких недель нахожденияв воде. Следовательно, на поверхности образуется пленка, мешающая гидратации,что, как показали исследования, негативно сказывается на качестве ОК.Также были проведены исследования прочности ОК при введении 25% раствора NaOH в контактный промежуток между сопрягаемыми деталями. Мы неимели специального оборудования для дозирования соединительной смеси, из-заэтого наблюдалось активное растекание жидкости из-за слишком избыточного инеравномерного нанесения.
Кроме того, соединение происходит не мгновенно, а втечение некоторого времени, что также предполагает наличие специальнойоснастки. Тем не менее, нами была достигнута прочность выше 3 МПа, что доказывает перспективность данного метода. Его главным недостатком является неразборность.Наиболее технологически простым способом упрочнения является выдержкапри повышенной температуре в течение некоторого времени. На рис.
2.7 представлены результаты натурных испытаний пар образцов, прошедших и не прошедших процедуру упрочнения. Нагрев и выдержка проводились в муфельнойпечи при температуре 100°С в течение 120 часов. Скорость нагрева составляла3 °/мин.81Рис. 2.7. Результаты натурных испытаний соединения "кольцо" – "диск":1 – до упрочнения; 2 – после упрочнения.Из рис. 2.7 видно, что подобная методика повысила прочность соединения ≈16 %. Испытания также проводились в одном цикле.
Прочность соединения безупрочнения составила (1,18 0,05) МПа, после упрочнения (1,37 0,07) МПа.Представленный метод является простым, технологичным и не приводит к разрушению контактных поверхностей. Очевидно, что температуру и время выдержки можно менять в зависимости от параметров технологического процесса.2.5. Прочность ОК ситалла ClearceramВ настоящее время в связи с все возрастающими требованиями к параметрамЛГ остро стоит вопрос о переходе к новому конструкционному материалу. Используемый в настоящее время ситалл СО-115М перестал удовлетворять современным требованиям по таким параметрам как ТКЛР, свильность, однородностьсвойств от партии к партии (более подробно см.
главу 3). В связи с этим был проведен ряд экспериментов по установлению прочности на отрыв перспективногоматериала - аналога ситалла СО-115М - стеклокерамики Clearceram (Япония). Методика экспериментов аналогична методике, представленной в разделе 2.4, с использованием разрывной машины EZ-LX (Shimadzu). Результаты испытаний82представлены на рис. 2.8. Подготовка образцов к испытаниям происходила в одном цикле (химическая очистка, обезгаживающий отжиг, сборка, разрыв), чтопозволяет, не учитывая влияние различных факторов, сравнивать прочностныехарактеристики соединения. При этом также было проверено влияние отжига450°С, используемого на одном из технологических этапов для одной из собираемых деталей ("кольцо"), на свойства ОК. Сборка проводилась после финишнойочистки, которая заключалась только в мойке и сушке на центрифуге при подачедеионизованной воды.Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
