Диссертация (1090422), страница 17
Текст из файла (страница 17)
2.12, приводило куменьшению нормальных напряжений в соединении, и, соответственно, увеличи-90вало процент выхода годных резонаторов при проведении ТВО. После ТВО этизаглушки снимались с плоского зеркала. В настоящее время эта операция не проводится, т.к. увеличилась прочность оптического контакта при сборке резонаторов, что, в свою очередь, привело к увеличению допустимой разности в ТКЛР соединяемых деталей.Кроме того, была рассчитана допустимая прочность соединения в зависимости от разности ТКЛР сопрягаемых деталей (рис.
2.13).Рис. 2.13. Зависимость допустимой прочности ОК соединения "плоское зеркало - корпус" отразности ТКЛР соединяемых деталей.Из приведенного графика видно, что прочность ОК при существующей технологии находится практически на пределе (иногда все же возникают нарушениясоединения), поэтому желательно увеличить прочность ОК. В результате дальнейших исследований было установлено, что разница в ТКЛР может составлятьдо ≈ 5·10-7 1/°С (см. главу 3).Кроме плоских и сферических зеркал, были рассчитаны напряжения, возникающие при соединении пьезозеркал (ПЗ) с корпусом (см. рис. 2.14).91Рис.
2.14. Упрощенная модель соединения "ПЗ - корпус" методом ОК.В данном случае величина отрывающих напряжений достигает примерно0,43 МПа (при h2 = 1,4 мм, d1 = 30 мм, d2 = 18 мм, d3 = 50 мм) при разности вТКЛР между соединяемыми деталями 3,5·10-7 1/°С.В настоящее время ведутся работы по оптимизации конструкции ПЗ для увеличения диапазона системы регулировки периметра ЛГ.
Для оптимизации планируется увеличение толщины мембраны привода ПЗ. В результате исследованийбыло установлено, что величина отрывающих напряжений практически не зависит от толщины мембраны ПЗ (при h2 = 1,0 - 1,4 мм).Также одной из проблем пьезокорректоров является искривление зеркальнойповерхности при работе устройства (для чего мембрана была перенесена дальшеот основания). Подобный эффект также рассматривался при расчетах и былоустановлено, что изменение толщины мембраны пьезокорректора с 1,4 до 1,0 ммтакже практически не отразится на искривлении диэлектрической зеркальной поверхности.Аналогично плоским и сферическим зеркалам для пьезокорректоров былапосчитана допустимая прочность соединения в зависимости от разности ТКЛРсопрягаемых деталей (рис.
2.15).92Рис. 2.15. Зависимость допустимой прочности ОК соединения "ПЗ - корпус" отразности ТКЛР соединяемых деталей.Из анализа представленных графиков следует, что напряжения, возникающие при нагреве соединения "ПЗ - корпус" в результате ТВО (ΔT =160°C), несколько ниже, чем для случая плоских зеркал, поэтому нарушение такого соединения происходит реже, что хорошо согласуется с практическими данными.2.8.
Статистическое исследование влияния неплоскостностисопрягаемых деталей на качество ОКНеплоскостность сопрягаемых поверхностей оказывает огромное влияниена прочность ОК, что убедительно доказал Лисицын [29], который установил, чтосила упругости, вызываемая неплоскостностью соединяемых поверхностей, может составлять более 30% от прочности соединения.Поэтому целью данного раздела настоящей работы является установлениезависимости качества оптического контакта от величин неплоскостности сопрягаемых оптических деталей для оптимизации критерия отбора годных изделий.
Это93позволит уменьшить количество нарушений соединения, обусловленных проведением ТВО.В качестве объекта исследования были выбраны оптические элементы приборов, выпускаемых на предприятии, соединенных методом оптического контакта[73]. Проверка параметра неплоскостности проводилась перед посадкой деталейна ОК. Все измерения проводились на фазоизмерительной интерферометрическойсистеме «Mark-III» фирмы «Zygo» (Германия). Длина волны излучения составляла 0,6328 мкм. Рассматривалось соединение двух деталей: корпус резонатора лазерного гироскопа – блок электродов (рис. 2.16).Блок электродов представляет собой оптическую деталь, где поверхность,предназначенная для посадки на оптический контакт, имеет форму кольца свнешним диаметром, равным 45 мм, и внутренним диаметром, равным 22 мм.Блок электродов устанавливается на массивный корпус.
Обе детали выполнены изситалла СО-115М. Посадочная поверхность имеет сложную форму и, кроме того,в конструкции блока электродов предусмотрено наличие металлических деталей,ТКЛР которых в сотни раз превышает ТКЛР основного конструкционного материала.а)Рис. 2.16. Внешний вид контактных поверхностей оптических элементов:а – корпус, б – блок электродов.б)94Все исследуемые детали удовлетворяли требованиям по неплоскостности,установленным в КД.
Для контактной поверхности блока электродов максимально допустимая величина общей ошибки N составляет 0,7 кольца, а локальнойошибки - ∆N = 0,5 кольца. Для поверхности корпусов резонаторов эти требованиянесколько жестче: N = 0,5 и ∆N = 0,3 кольца, соответственно.Под величинами Nmax и Nmin понимаются максимальное и минимальное локальные отклонения от плоскостности ∆N.Вначале рассмотрим результаты сравнения величин неплоскостности блоков электродов перед посадкой на оптический контакт. Сравнивались поверхности, которые образовали с корпусом резонатора качественное соединение, и блокиэлектродов, у которых в процессе ТВО произошло нарушение ОК.
Предполагалось, что величины неплоскостности изделий, образовавших качественное и некачественное соединения, будут различаться. Подобное наблюдение на этапе контроля оптических деталей могло позволить увеличить процент выхода годных изделий.Отметим, что статистика проводилась в 2010 году, когда нарушения ОК врезультате ТВО составляли существенную величину (≈ 30 %). В настоящее времяиз-за увеличения прочности такая проблема стала возникать значительно реже,тем не менее, по результатам статистики 2010 года оказалось возможным выявитьвлияние неплоскостности оптических деталей на качество ОК.Для анализа были произвольно взяты блоки электродов в количестве 231штук, из них 170 образовали качественное соединение и 61 некачественное. Нарис.
2.17, а-в представлены графики нормального распределения плотности вероятности образования качественного и некачественного соединения в зависимостиот величин общей и локальной неплоскостности поверхностей блоков электродов.На рис. 2.17, г представлено нормальное распределение плотности вероятностивеличины пиков-впадин PV, вычисленное как сумма абсолютных значений Nmin иNmax для каждой детали.95б)а)г)в)Рис. 2.17. Плотность вероятности распределения неплоскостности блока электродов поинтервалу допустимых значений: а общая ошибка N;б локальный максимум Nmax; в локальный минимум Nmin; г пик-впадина PV.1 детали, образовавшие качественное соединение; 2 некачественное.Воспользуемся правилом "трех сигм":( − 3 < < + 3), гдеa - математическое ожидание;s - стандартное отклонение.Известно, что не менее чем с 99,7 % достоверностью значение нормальнораспределенной величины лежит в указанном интервале (табл.
2.1).96Табл. 2.1.Блоки электродовКачественное соединениеНекачественное соединениеNNmaxNminPV(-0,26; 0,94)(0,02; 0,60)(-0,59; -0,03)(0,10; 1,15)(-0,35; 0,91)(0,05; 0,57)(-0,59; -0,04)(0,22; 1,04)Из графиков и из табл. 2.1 видно, что различие в величинах общей и местной ошибок, а также различие в соотношении пик-впадина для деталей, образовавших качественное соединение, и деталей, соединение которых нарушилось припроведении ТВО, минимально. Поэтому ужесточение требований к неплоскостности детали нецелесообразно.Аналогично сравнению неплоскостности блоков электродов проанализируем неплоскостность второй поверхности, которая участвует в бесклеевом контактном соединении, а именно, поверхности корпуса резонатора.
Для анализа были произвольно взяты детали в количестве 133 штук, из них 64 образовали качественное соединение и 69 некачественное. На рис. 2.18, ав представлены графики нормального распределения плотности вероятности корпусов резонаторов взависимости от величин общей и локальной неплоскостности. На рис. 2.18, гпредставлено нормальное распределение плотности вероятности величин пиковвпадин PV.97а)б)в)г)Рис. 2.18. Плотность вероятности распределения неплоскостности «корпусов» по интервалу допустимых значений: а общая ошибка N;б локальный максимум Nmax; в локальный минимум Nmin; г пик-впадина PV.1 детали, образовавшие качественное соединение; 2 детали, образовавшие некачественное соединение.Здесь в отличие от случая блоков электродов наблюдается явное разделениепо неплоскостности между деталями, образовавшими качественное соединение, идеталями, соединение которых нарушилось в результате ТВО. Наиболее заметныразличия на рис.
3 а, иллюстрирующем общую ошибку поверхностей.Рассчитаем интересующие нас значения для распределения корпусов аналогично блоку электродов (табл. 2.2).98Табл. 2.2"Корпуса"СоединениеNNmaxNminPVКачественное(-0,26; 0,14)(0,04; 0,29)(-0,26; -0,04)(0,10; 0,53)Некачественное(-0,40; 0,34)(-0,01; 0,38)(-0,32; -0,02)(0,08; 0,63)Из табл. 2.2 видно, что для соединений, образовавших некачественное соединение, некоторые значения общей неплоскостности "корпуса" лежат за пределами возможных значений N для качественного соединения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
