反应烧结碳化硅机械抛光的实验和有限元研究

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21世纪是探索太空的世纪,在探测用的光学系统中反射镜是核心部件之一。反射镜的性能决定了该光学系统的性能,许多发达国家越来越重视对反射镜的研究。研究发现,碳化硅陶瓷材料具有化学性质稳定、热稳定性高、比刚度较大、热变形系数小等特性,是制造光学系统元件的首选材料。用来制造反射镜的碳化硅材料有多种,对比发现反应烧结碳化硅最具优势。  由总积分散射理论得,反射镜表面的粗糙度值与其反射能力息息相关,粗糙度值越低反射能力越强。为了得到符合要求的高精度的碳化硅反射镜,通常利用环形抛光技术对碳化硅反射镜进行抛光加工。  为了探究反应烧结碳化硅环形抛光的基本规律,本文从仿真和实验两方面进行研究。基于Preston方程和刚体接触模型,从理论研究了影响环形抛光材料去除量的因素和试件与抛光盘接触面接触压强的分布情况。  利用ABAQUS有限元仿真软件建立环形抛光模型,改变抛光盘转速、抛光垫弹性模量等分别得到仿真结果发现:在环形抛光过程,试件下表面的接触压强分布不均,在中心处较均匀在边缘处突然增大,影响抛光面的表面质量。  控制单一变量,进行环形抛光实验。试验表明,采用聚氨酯抛光垫、金刚石悬浮液、设定抛光盘转速140r/min、抛光时间150min。在此参数下加工效果最好。
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