Improving of Surface Quality of Metal Reflector Mirrors Machined by Single Point Diamond Turning

Abstract

Совершенствование технологии алмазного точения алюминиевых сплавов имеет важное значение для расширения областей применения металлооптических изделий на основе алюминия в авиационно-космической технике. Целью настоящей работы являлось исследование влияния неоднородностей структуры поверхности исходных подложек из алюминиевого сплава на их оптические и механические характеристики и определение путей повышения качества алюминиевых зеркал-отражателей, изготавливаемых с использованием наноразмерной алмазной лезвийной обработки. Исследованные зеркала-отражатели изготавливались из алюминиевого сплава АМг2. Оптическая обработка поверхности производилась на прецизионном токарном станке со шпинделем на воздушном подшипнике с использованием специального алмазного резца с радиусом закругления лезвия менее 0,05 мкм. Анализ структуры поверхности подложек из сплава АМг2 проводился методами растровой электронной микроскопии/электронного микрозонда. Контроль качества обработки поверхности изготовленных зеркал-отражателей осуществлялся методом атомно-силовой микроскопии. Исследовались также отражательная способность и лучевая прочность данных образцов. Показано, что важной проблемой при изготовлении оптических элементов из алюминиевых сплавов является неоднородность структуры исходного материала, связанная с наличием интерметаллидных включений. Термообработка подложек из сплава АМг2 при Т ≥ 380 °С позволяет улучшить качество обработки поверхности и лучевую прочность алюминиевых зеркал как за счёт снятия механических напряжений, так и за счёт частичной гомогенизации исходного материала. Оптимальной является термообработка при максимально допустимой для сплава АМг2 температуре Т = 540 ºС, в результате которой происходит полное исчезновение интерметаллидных включений с повышенным содержанием магния. Применение высокотемпературной термообработки подложек позволяет, по сравнению с неотожжёнными образцами, снизить шероховатость поверхности с 1,5 до 0,55 нм, повысить отражательную способность зеркал на длине волны 1064 нм с 0,89 до 0,92 и повысить лучевую прочность с 3,5 до 5 Дж/см².