Способ полировки поверхности металлических деталей

2) Авторь изобретен Григорьева В. Григорь итут электронного машиностроения,Заявитель осковскии 5 Й) СПОСОБ ПОЛИРОВКИ ПОВЕРХНОСТ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙодвергаютриала,х на в орошдкост изде О 1Изобретение относится к металлообработке и может быть применено для, повышения класса чистоты обработки металлических поверхностей большой площади произвольной формы, например медных зеркал для оптических ре эонаторов мощных лазеров.Одним из главных факторов, ограни. чивающих максимальную мощность лазеров, является стойкость зеркал резонатора под воздействием светового излучения Даже небольшое увеличение козфициента отражения поверхности зеркала позволяет уменьшить его тепловую нагрузку и,тем самым, значительно увеличить мощность лазера, ,Напротив, даже единичные дефекты на поверхности зеркал - царапины, неодно. родность материала, включения, - изэа возможности местного перегрева еркал резко снижают максимальную мощность, генерируемую лазером.Известен механический способ по" лирования, заключающийся в том, что обрабатываемую поверхность воздействию абразивного ма входящего в состав наносим щающиеся притиры-круги пас ков, либо в состав рабочей струя которой направляется лие 1. Недостатком известного способа является то что при его использовании происходит эаглаживание отдельных дефектов поверхности и микронеровностей, например тонких длинных выступов, которые при нагреве во время работы опять поднимаются, отрываются и т,д. Кроме того, полируемая поверхность неизбежно загрязняется внедряющимися в нее частицами абразивного материала.Известен также способ полировки поверхности металлических деталей, заключающийся в облучении поверхности детали электронным потоком в вакууме 214ности, находящейся в вакууме, образуется по меньшей мере мономолекулярныйслой сорбированных остаточных газов,в том числе и кислорода, с поверхностной плотностью молекул порядка10 1/м на один монослой. Окисная19пленка образуется снова, причем наиболее энергетично окисляются группыатомов металла, слабосвязанные с основной поверхностью, т.е. выступы.Для ускорения повторного образованияокисной пленки деталь подогревается,причем нагрев может производитсяэлектронным потоком, используемым дляполировки,Далее образовавшийся слой разлагается следующим импульсом электронного потока и при многократном повторении описанного процесса, отличающегося избирательным действием по отношению к выступающим микронеровностями,поверхность детали выравнивается,Вследствие молекулярного режима движения частиц в вакууме, молекулы металла образующиеся при диссоциацииокислов и покидающие поверхность детали, двигаясь прямолинейно, удаляются от детали и оседают на окружающих ее частях установки.Интервал времени между импульса"ми й, определяющий частоту их следования, должен удовлетворять соотношение Т = (1-10)с, где- время,необходимое для образования мономолекулярного слоя на поверхности детали, Величина ь приближенно вычисляется по известной формуле.-бЮгде М - молекулярный вес газа, кг/кмоль;Т - температура газа, К;Р - давление газа, Па.Процесс не критичен к длительностиимпульса, плотности тока и энергииэлектронов, но наибольшая скоростьполировки достигается при энергииэлектронов 10-100 кэВ и выполнении1 условия фи = (1-3) ГКл/м 3 гдеплотность тока электронного потока,А/м ; Ф - длительность импульса, с,2. 40 При повышении температуры детали скорость образования монослоя молекул кислорода уменьшается, а скорость окисления поверхности детали увеличивается, Экспериментально установлено, что оптимальной является гсмператуЭ 961002Недостатки известного способа состоят в том, что он требует подогрева полируемой детали до температуры,близкой к температуре плавления, чтосопряжено с усложнением установки,энергетическими затратами и приводитк короблению деталей большого размера сложной формы, а также в появлении волн на поверхности расплава вопасности расплавления целиком дета Олей из материалов с высокой теплопроводностью медь, серебро) и в увеличении размеров зерна обрабатываемого материала. Кроме того, способнеприменим для полировки деталей слож-д, йой формы,Целью изобретения является повышение качества полировки поверхностиобрабатываемых деталей сложной формыи больших размеров.20Указанная цель достигается тем,что согласно способу полировки поверхности металлических деталей, заключающемуся в облучении поверхности детали электронным потоком в вакууме,облучение осуществляют в частотно-импульсном режиме при парциальном давлении кислорода над обрабатываемой. поврехностью 1,3 10"; 1,3 10 " Па,причем промежуток времени между им 30пульсами Т выбирают из соотношенияТ = (1-10)Г где Г - время образования монослоя молекул кислорода надповерхностью детали.Способ полировкиповерхностей металлических деталей осуществляетсяследующим образом,Под воздействием электронного потока пленка окислов, имеющаяся на поверхности металла диссоцирует наатомарный кислород и металл, Приэтом, диссоциация в первую очередь1происходит на наиболее нагретых участках, т.е. на остриях и выступах микронеровностей. Кроме того, выступы бом 45бардируются вторичными электронами,что также стимулирет разложение окисной пленки. Атомы металла, образующиеся при диссоциации окислов, слабосвязаны с кристаллической решеткойосновного массива. Значительная частьих покидает поверхность металла и,сдвигаясь в вакууме по прямолинейным траекториям, атомы удаляются отнее и оседают на окружающих детальчастях установки.ИПо окончании импульса потока наповерхности полируемой детали, как ина любой, не слишком нагретой поверх- /ра 150-300 С.5 96100Наибольшей производительности процесса соответствует область высоких .температур и высоких параллельных давлений кислорода..Так как толщина окисной пленки 5 на поврехности еще не прошедшей обработку детали существенно превышает толщину слоя, удаляемого за один импульс, лучший эффект достигается когда обработка начинается при минималь ном содержании кислорода в остаточных газах. Лишь после того, как начальная пленка окислов удалена, парциальное давление кислорода увеличивают. К концу обработки, для получе ния поврехности свободной от окислов, парциальное давление кислорода снова снижают до минимально возможного.При увеличении давления остаточных газов, включая кислород, до 10 (О,1-) Па (большие давления для меньших размеров микронеровностей), молекулярный характер движения газа и атомов металла переходит в вязкостный, полного удаления продуктов диссоциа ю ции окисной пленки не происходит, и процесс замедляется.П р и м е р. Образец в виде диска Ф 30 мм из меди МБ 00 после механической обработки и полировки имел з размер микронеровностей в пределах 0,1-0,2 мкм. После нагрева образца до 400 С и выдержки в бумасляном вакууме в ;ечение 4 ч при давлении 1-2) 10 мм рт.ст, на поверхности диска появигнсь микровыступы длиной 1-6 мкм, расположенные под различными углами. Затем образец облучается в течение 3 ч. при 280 ОС электронным2 потоком с плотностью тока 0,1 А/см энергией электронов 80 кэВ, длительностью и частотой следования импуль-. сов 1 мс и 20 Гц, Парциальное давление кислорода в конце обработки составляет 8-10 ТоР . После обработки микровыступы исчезают, а размер микро- неровностей уменьшается до 0,01- 0,06 мкм. г 6Использование предлагаемого способа обеспечивает удаление микронеровностей и повышение частоты поверхности обрабатываемых деталей тримерно на один класс. При сравнении с известными способами электроннолучевой полировки оплавлением предлагаемый способ не требует нагрева обрабатываемой детали до температуры близкой к температуре плавления не вызывает рекристаллизации обрабатываемого материала и пригоден для полировки деталей больших размеров со сложной конфигурацией поверхности.:Предлагаемый способ пригоден для полировки всех металлов, образующих при взаимодействии с кислородом поверхностную пленку окислов меди, железа, алюминия, цикрония. формула изобретенияСпособ полировки поверхности металлических деталей, заключающийся в облучении поверхности детали электронным потоком в вакууме, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения качества полировки поверхности деталей сложной формы и больших размеров, облучение осуществляют в частотно-импульсном режиме при нормальном давлении кислорода над обрабаф тываемой поверхностью от 1,3 10 до 1,3-10 Па, причем промежуток времени между импульсами Т выбирают из соотношенияТ = (1-1 О)где- время образования монослоя молекул кислорода на поверхности детали.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Масловский В.В., Дудко П.Д.Полирование металлов и сплавов. МСоставитель 3. Александров Редактор Г. Ус Техред Т.фанта Корректор Л. Бокшан Заказ 7302/68 Тираж 761 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035 Москва, ЖРаушская наб. д. 4/ филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная