[发明专利]一种光学玻璃磨粒加工亚表面裂纹损伤分布特征检测方法

说明书

本发明公开了一种光学玻璃磨粒加工亚表面裂纹损伤分布特征检测方法，采用表层抛光技术，可以更快速有效的去除试样磨粒加工后的表面材料，使隐藏在亚表面下较大深度的裂纹充分暴露出来，便于对大面积裂纹形貌的观察以及分布特征的检测，提高了检测效率；采用氢氟酸化学蚀刻技术，根据腐蚀深度与裂纹扩展后的宽度之间的关系，判断裂纹特定方向上是否成等速腐蚀，可反推出化学蚀刻前裂纹沿着垂直于试样亚表面向下的真实深度，进而可以准确的得到试样总亚表面裂纹深度。本发明通过结合表层抛光技术和化学蚀刻技术，实现了光学玻璃磨粒加工后亚表面大面积较深裂纹分布特征的快速、高效、准确检测。

技术领域

本发明涉及光学玻璃磨粒加工过程中亚表面裂纹损伤检测技术，特别涉及一种基于表层抛光去除和化学蚀刻结合的光学玻璃磨粒加工亚表面裂纹损伤分布特征检测方法。

背景技术

随着光学领域事业的快速发展，光学元件在光学系统中的应用越来越广泛，其制造过程中的要求也越来越高，除了要保证较高的加工精度外，对亚表面质量要求也极为严格。光学玻璃作为光学元件主要应用材料，一般为难加工硬脆材料，具有硬度较高、断裂韧性较低等力学特性。磨粒加工作为光学玻璃制造的重要阶段，加工后工件亚表面易产生微裂纹、划痕、残余应力等损伤缺陷，其亚表面裂纹损伤分布特征对于磨粒加工机理研究起到关键作用。同时，裂纹最大深度的准确检测为后续工艺提供依据，决定了后续工艺加工效率。因此，如何快速、高效、准确的对亚表面较深裂纹的分布特征进行检测，对光学元件制造工艺具有十分重要的意义。

目前针对光学元件亚表面损伤检测技术，国内外学者做了大量的研究工作，主要包括非破坏性检测和破坏性检测。

常用的非破坏性检测如声学显微镜法、激光散射法、激光共聚焦扫描法等，基本原理为以声学和光学等知识为基础，利用材料内部缺陷对声、光等作用实现对亚表面损伤层的无损检测。虽然，非破坏性检测能够在不破坏工件的条件下实现亚表面损伤层快速检测，但由于其测量深度和分辨率有限，无法准确测出单个裂纹的形态，获得大面积裂纹的分布特征，因此，在光学元件亚表面损伤检测应用中具有一定局限性。中国专利号CN201410317669.3公开了姜晨等人的《基于声发射信号光学工件亚表面损伤深度预测方法》，通过建立光学元件亚表面损伤深度与声发射信号关系模型，标定相关模型常数后利用声发射信号进行亚表面损伤深度在线预测。由于该方法测量精度受到所建模型限制，只能得到平均的损伤层深度，无法对裂纹分布形态，尤其是对结构强度和后续加工影响较大的大深度裂纹进行观测和分析。