آسیب زیرسطحی عناصر نوری

رندر آسیب زیرسطحی

2 روش های اندازه گیری آسیب های زیرسطحی

از آنجایی که آسیب های زیرسطحی را نمی توان نادیده گرفت، باید به طور موثر توسط سازندگان قطعات نوری کنترل شود. به منظور کنترل موثر آن، شناسایی و تشخیص دقیق اندازه آسیب های زیرسطحی بر روی سطح جزء ضروری است، از اوایل قرن گذشته، مردم روش های مختلفی را برای اندازه گیری و ارزیابی اندازه توسعه داده اند. از آسیب زیرسطحی قطعه، با توجه به نحوه درجه تأثیرگذاری بر قطعه نوری، می توان آن را به دو دسته تقسیم کرد: اندازه گیری مخرب و اندازه گیری غیر مخرب (تست غیر مخرب).

روش اندازه‌گیری مخرب همانطور که از نامش پیداست، نیاز به تغییر ساختار سطحی عنصر نوری است تا آسیب‌های زیرسطحی که مشاهده آن آسان نیست، آشکار شود و سپس از میکروسکوپ و ابزارهای دیگر برای مشاهده استفاده شود. روش اندازه گیری، این روش معمولا زمان بر است، اما نتایج اندازه گیری آن قابل اعتماد و دقیق است. روش‌های اندازه‌گیری غیرمخرب که باعث آسیب اضافی به سطح قطعه نمی‌شوند، از نور، صدا یا امواج الکترومغناطیسی دیگر برای شناسایی لایه آسیب زیرسطحی استفاده می‌کنند و از میزان تغییرات خاصی که در لایه ایجاد می‌شود برای ارزیابی اندازه استفاده می‌کنند. در SSD، چنین روش هایی نسبتا راحت و سریع هستند، اما معمولاً یک مشاهده کیفی هستند. با توجه به این طبقه بندی، روش های تشخیص فعلی برای آسیب های زیرسطحی در شکل زیر نشان داده شده است:

طبقه بندی و خلاصه روش های تشخیص آسیب زیرسطحی

شرح مختصری از این روش های اندازه گیری به شرح زیر است:

الف- روش های مخرب

الف) روش پرداخت

قبل از ظهور پولیش مغناطیسی، کارگران نوری معمولاً از پرداخت مخروطی برای تجزیه و تحلیل آسیب زیرسطحی اجزای نوری استفاده می کردند، یعنی سطح نوری را در امتداد یک زاویه مایل برش می دادند تا یک سطح داخلی مایل ایجاد شود و سپس سطح مایل را پرداخت می کردند. عموماً اعتقاد بر این است که پولیش آسیب اصلی زیرسطحی را تشدید نمی کند. ترک‌های لایه SSD به وضوح از طریق خوردگی غوطه‌وری با معرف‌های شیمیایی آشکار می‌شوند. عمق، طول و سایر اطلاعات لایه آسیب زیرسطحی را می توان با مشاهده نوری سطح شیبدار پس از غوطه وری اندازه گیری کرد. بعداً دانشمندان روش گودی گودی را اختراع کردند که عبارت است از استفاده از ابزار پولیش کروی برای صیقل دادن سطح پس از آسیاب کردن، بیرون انداختن گودال، عمق گودال باید تا حد امکان عمیق باشد، به طوری که تجزیه و تحلیل شود. از کنار گودال می تواند اطلاعات آسیب زیرسطحی سطح اصلی را به دست آورد.

روش های رایج برای تشخیص آسیب زیرسطحی عناصر نوری

پولیش مغناطیسی (MRF) تکنیکی است که از یک نوار سیال مغناطیسی برای صیقل دادن اجزای نوری استفاده می کند که با پرداخت سنتی آسفالت/پلی اورتان متفاوت است. در روش پولیش سنتی، ابزار پولیش معمولاً نیروی نرمال زیادی را روی سطح نوری اعمال می کند، در حالی که Mr Polishing سطح نوری را در جهت مماسی حذف می کند، بنابراین Mr Polishing ویژگی های آسیب زیرسطحی اصلی سطح نوری را تغییر نمی دهد. بنابراین می توان از Mr Polishing برای صیقل دادن شیار روی سطح نوری استفاده کرد. سپس ناحیه پرداخت برای ارزیابی اندازه آسیب زیرسطحی سطح نوری اصلی تجزیه و تحلیل می شود.

الف) روش چسباندن بلوک

از این روش برای آزمایش آسیب های زیرسطحی نیز استفاده شده است. در واقع یک نمونه مربعی با همان شکل و جنس انتخاب کنید، دو سطح نمونه را پولیش کنید و سپس با استفاده از چسب، دو سطح صیقلی نمونه را به هم بچسبانید و سپس کناره های دو نمونه را به صورت همزمان آسیاب کنید. زمان پس از آسیاب، از معرف های شیمیایی برای جداسازی دو نمونه مربعی استفاده می شود. اندازه آسیب زیرسطحی ناشی از مرحله سنگ زنی را می توان با مشاهده سطح صیقلی جدا شده با میکروسکوپ ارزیابی کرد. نمودار شماتیک فرآیند روش به شرح زیر است:

نمودار شماتیک تشخیص آسیب زیرسطحی به روش چسب بلوک

این روش محدودیت های خاصی دارد. از آنجایی که سطح چسبنده وجود دارد، وضعیت سطح چسبنده ممکن است به طور کامل آسیب واقعی زیرسطحی در داخل مواد را پس از سنگ زنی منعکس نکند، بنابراین نتایج اندازه گیری تنها می تواند وضعیت SSD را تا حدی منعکس کند.

الف) اچ شیمیایی

در این روش از عوامل شیمیایی مناسب برای فرسایش لایه آسیب دیده سطح نوری استفاده می شود. پس از تکمیل فرآیند فرسایش، آسیب زیرسطحی با شکل سطح و زبری سطح جزء و تغییر شاخص نرخ فرسایش ارزیابی می‌شود. معرف های شیمیایی رایج عبارتند از: اسید هیدروفلوئوریک (HF)، آمونیوم هیدروژن فلوراید (NH4HF) و سایر عوامل خورنده.

ب) روش مقطع

نمونه تشریح می شود و از یک میکروسکوپ الکترونی روبشی برای مشاهده مستقیم اندازه آسیب زیرسطحی استفاده می شود.

ج) روش اشباع رنگ

از آنجایی که لایه سطحی عنصر نوری زمین حاوی تعداد زیادی ریزترک است، رنگ هایی که می توانند تضاد رنگی با بستر نوری یا کنتراست با زیرلایه ایجاد کنند، می توانند به مواد فشار داده شوند. اگر بستر از مواد تیره تشکیل شده باشد، می توان از رنگ های فلورسنت استفاده کرد. آسیب های زیرسطحی را می توان به راحتی به صورت نوری یا الکترونیکی بررسی کرد. از آنجایی که ترک ها معمولاً بسیار ریز و در داخل ماده هستند، زمانی که عمق نفوذ نفوذ رنگ کافی نباشد، ممکن است عمق واقعی ریزترک را نشان ندهد. به منظور به دست آوردن عمق ترک تا حد امکان دقیق، تعدادی روش برای آغشته کردن رنگ ها پیشنهاد شده است: پیش پرس مکانیکی و پرس ایزواستاتیک سرد، و استفاده از میکروآنالیز پروب الکترونی (EPMA) برای تشخیص آثار رنگ در غلظت های بسیار پایین.

ب، روش های غیر مخرب

الف) روش برآورد

روش تخمین عمدتاً عمق آسیب زیرسطحی را با توجه به اندازه اندازه ذرات ماده ساینده و اندازه زبری سطح جزء برآورد می کند. محققان از تعداد زیادی آزمایش برای ایجاد رابطه متناظر بین اندازه ذرات ماده ساینده و عمق آسیب زیرسطحی و همچنین جدول تطبیق بین اندازه زبری سطح جزء و زیرسطح استفاده می‌کنند. آسیب سطحی آسیب زیرسطحی سطح اجزای فعلی را می توان با استفاده از مکاتبات آنها تخمین زد.

ب) توموگرافی انسجام نوری (OCT)

توموگرافی انسجام نوری که اصل اساسی آن تداخل مایکلسون است، اطلاعات اندازه گیری شده را از طریق سیگنال های تداخل دو پرتو نور ارزیابی می کند. این تکنیک معمولاً برای مشاهده بافت‌های بیولوژیکی و انجام توموگرافی مقطعی از ساختار زیرسطحی بافت استفاده می‌شود. هنگامی که از تکنیک OCT برای مشاهده آسیب زیرسطحی سطح نوری استفاده می شود، پارامتر ضریب شکست نمونه اندازه گیری شده باید برای بدست آوردن عمق ترک واقعی در نظر گرفته شود. طبق گزارش‌ها، این روش می‌تواند عیوب را در عمق 500 میکرومتر با وضوح عمودی بهتر از 20 میکرومتر تشخیص دهد. با این حال، هنگامی که از آن برای تشخیص SSD مواد نوری استفاده می شود، نور منعکس شده از لایه SSD نسبتا ضعیف است، بنابراین ایجاد تداخل دشوار است. علاوه بر این، پراکندگی سطح نیز بر نتایج اندازه گیری تأثیر می گذارد و دقت اندازه گیری باید بهبود یابد.

ج) روش پراکندگی لیزری

تابش لیزر بر روی سطح فتومتریک، با استفاده از خواص پراکندگی لیزر برای ارزیابی اندازه آسیب زیرسطحی، نیز به طور گسترده مورد مطالعه قرار گرفته است. موارد رایج عبارتند از: میکروسکوپ بازتاب داخلی کل (TIRM)، میکروسکوپ اسکن لیزری هم کانونی (CLSM) و میکروسکوپ کانفوکال قطبی متقاطع (CPCM). میکروسکوپ کانفوکال قطبی متقاطع و غیره

د) میکروسکوپ آکوستیک روبشی

میکروسکوپ آکوستیک روبشی (SAM)، به عنوان یک روش تشخیص اولتراسونیک، یک روش تست غیر مخرب است که به طور گسترده برای تشخیص عیوب داخلی استفاده می شود. این روش معمولا برای اندازه گیری نمونه هایی با سطوح صاف استفاده می شود. هنگامی که سطح نمونه بسیار ناهموار است، دقت اندازه گیری به دلیل تأثیر امواج پراکنده سطح کاهش می یابد.

3 روش های کنترل آسیب های زیرسطحی

هدف نهایی ما کنترل موثر آسیب های زیرسطحی قطعات نوری و به دست آوردن قطعاتی است که SSDS را به طور کامل حذف می کند. در شرایط عادی، عمق آسیب زیرسطحی متناسب با اندازه ذرات ساینده است، هرچه اندازه ذرات ساینده کوچکتر باشد، آسیب زیرسطحی کمتر است، بنابراین، با کاهش دانه بندی سنگ زنی و به طور کامل. سنگ زنی، شما می توانید به طور موثر درجه آسیب زیرسطحی را بهبود بخشید. نمودار پردازش کنترل آسیب های زیرسطحی به صورت مرحله ای در شکل زیر نشان داده شده است:

آسیب های زیرسطحی به صورت مرحله ای کنترل می شود
مرحله اول سنگ زنی آسیب زیرسطحی را به طور کامل بر روی سطح خالی از بین می برد و در این مرحله یک زیرسطحی جدید تولید می کند و سپس در مرحله دوم سنگ زنی، لازم است SSD تولید شده در مرحله اول را حذف کرده و آسیب زیرسطحی جدیدی ایجاد شود. دوباره پردازش به نوبه خود و کنترل اندازه ذرات و خلوص ماده ساینده و در نهایت به دست آوردن سطح نوری مورد انتظار. این نیز استراتژی پردازشی است که تولید نوری برای صدها سال دنبال کرده است.

علاوه بر این، پس از فرآیند سنگ زنی، ترشی کردن سطح جزء می تواند به طور موثر آسیب های زیر سطحی را حذف کند، در نتیجه کیفیت سطح را بهبود می بخشد و راندمان پردازش را بهبود می بخشد.

تماس:
Email:jasmine@pliroptics.com ;
تلفن/واتساپ/وی چت:86 19013265659
وب：www.pliroptics.com

افزودن: ساختمان 1، شماره 1558، جاده اطلاعاتی، چینگ بایجیانگ، چنگدو، سیچوان، چین