物理实验用无胶斑激光靶研制

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1、物理实验用无胶斑激光靶研制摘要： 文章简述了无胶斑激光靶的制备工艺。原先的平面靶是将靶杆直接放到金圆盘靶平面上用胶粘接，现在是金圆盘本身长出连接金丝，使金丝与靶杆用胶粘接，从而避免了金圆盘表层有胶。在电火花加工过程中，工具和工件之间的脉冲火花放电产生局部，瞬间的高温把金属材料逐步蚀除掉，因此工具与工件之间无相互作用力。在微细加工方面有独特的优势。重要的是一次加工成型，既保证了加工精度，又提高了加工效率，省时省力。无胶斑激光靶的研制成功，消除了激光靶表面上的胶斑，同时也提高了激光靶的装配质量，使激光靶的制造精度得以提高，为物理实验提供了条件。abstract: this article brie

2、fly states the preparation process of laser target without glue spot. for the original plane target, the rod is bonded to the plane. for the improved target, the disk comes into connection-used gold wire. and the gold and the rod are bonded together, so as to avoid the glue left on the plane surface

3、. in the electric spark process, the pulse spark between the tool and the workpiece discharges. and the produced local and instantaneous high temperature erodes the metal little by little. so the tool and the workpiece do not contact each other, which is advantage in micro machining. the important t

4、hing is one-time-molding, which not only ensures the processing precision, and also improve the processing efficiency, and saves time and effort. the successful development of the laser target without glue spot improves the assembly quality of laser target, makes the manufacturing precision of the l

5、aser target improved, and provides the conditions for the physics experiment.关键词： 激光靶；电火花加工；柱腔；狭缝key words: laser target；electrical discharge machining；column cavity；slit中图分类号：tn24 文献标识码：a 文章编号：1006-4311（2012）11-0029-021 无胶斑激光靶的制备过程根据物理实验的需求，我们制备了平面和腔靶两类无胶斑激光靶，它们的制备均需要多步过程来完成，主要分为前期制备，腐蚀和装配三大步骤。11 平

6、面类无胶斑激光靶的制备 平面类无胶斑激光靶的前期制备，首先是加工电极，选择电极材料，可供选择的电极材料有黄铜，紫铜，石墨，铸铁，钢，铜钨，银钨等，我们最终选择紫铜作为电极材料，紫铜电极质地细密，加工稳定性好，相对电极损耗较小，适应性广，尤其适用于制造精密模具,其缺点为精车，精磨等机械加工困难。电极的车削分为粗车和精车两部分进行，由于紫铜电极精车，精磨等机械加工困难，因此选择紫铜电极的粗车削是必要的，利用普通车床加工电极外圆，并为下一步电极的精加工预留加工余量。电极的精车削，利用精密数控车床车削电极的外部尺寸，为平面类无胶斑激光靶加工电极的电加工提供精度保证。其次是电极的电加工以及电极内腔的电加

7、工，采用数控电火花成型机床，分别选择加工条件c830，c300，c100，c953对电极内腔进行加工，使加工电极内腔尺寸等于平面类无胶斑激光靶尺寸加放电间隙。加工条件参数见表1所示。平面类无胶斑激光靶加工电极狭缝的电加工，特制备加工电极狭缝的两次电极，采用数控线切割机床加工成0.15毫米厚的两次电极，将已加工好的平面类无胶斑激光靶加工电极内腔，正确地安装在数控电火花成型机床工作台上，再将0.15毫米厚的两次电极安装在数控电火花成型机床的主轴旋转头上，同时锁定数控电火花成型机床的主轴，选择加工条件c953进行狭缝加工，使狭缝宽度等于平面类无胶斑激光靶凸台宽度尺寸加放电间隙，并且使狭缝深度控制在1

8、毫米至2毫米之间。加工条件参数见表2所示。平面类无胶斑激光靶底衬的制备，首先，选择平面类无胶斑激光靶底衬的材料，通过多次实验，目前最适合用紫铜底衬，利用精密数控车床车削紫铜底衬平面，然后再抛光紫铜底衬平面，使其表面粗糙度达到300纳米以内。平面类无胶斑激光靶底衬的溅射，在溅射开始前，必须清洗紫铜底衬表面，一般情况下，用弱酸清洗，以便增加附着力，以免在进行平面类无胶斑激光靶电加工时金层脱落，然后溅射4微米厚的金层。平面类无胶斑激光靶的切割，首先，采用数控电火花成型机床，选择加工条件c830，c100，c300，c600，取消数控电火花成型机床抬刀设置，加工深度控制在0.1毫米至0.12毫米之间，

9、进行平面类无胶斑激光靶的切割加工。加工条件参数见表3所示。平面类无胶斑激光靶的切割加工完成后，接下来是平面类无胶斑激光靶的腐蚀，目前我们采用硝酸腐蚀，将硝酸溶液漫过铜底衬及柱腔，时间控制在10小时至15小时之间，将溶解下来的平面类无胶斑激光靶，进行清水冲洗，再用丙酮清洗干净。最后进行平面类无胶斑激光靶的装配，将制备出的带凸台的平面类无胶斑激光靶，与靶杆装配，其中首次采用了半圆靶支撑，使靶支撑与平面类无胶斑激光靶凸台的连接更合理，更牢固，更精确，使其装配精度达到8微米。在无胶斑激光靶研制前，对于标准靶杆和平面类激光靶的装配，不仅使平面类激光靶表面不可避免地产生胶斑，同时标准靶杆和平面类激光靶之间

10、的接触，全部都是线和面接触，而无胶斑激光靶的装配采用了半圆靶支撑，使其形成面和面接触，因此方便了装配，提高了装配精度。12 腔靶类无胶斑激光靶的制备 腔靶类无胶斑激光靶前期制备，首先是腔靶类无胶斑激光靶芯轴加工，可供选择的腔靶类激光靶芯轴材料有黄铜，紫铜，不锈钢，硬铝等。最终选择紫铜为腔靶类激光靶芯轴材料，最主要的是因为电镀金的原因，通过大量实验得出，只有紫铜材料为腔靶类激光靶芯轴材料，才能保证腔靶内表面的质量。腔靶类无胶斑激光靶的加工分为整体式和组合式两类，整体式腔靶类无胶斑激光靶的加工，首先是整体式腔靶类无胶斑激光靶芯轴的加工，利用精密数控车床车削腔靶类激光靶芯轴，使腔靶类激光靶芯轴和两侧

11、锥形屏蔽片成一整体。整体式腔靶类无胶斑激光靶芯轴电镀金，按尺寸精度要求厚度电镀金。整体式腔靶类无胶斑激光靶芯轴的切断加工，按尺寸精度要求切断镀金层，利用精密数控车床车削腔靶镀金层。组合式腔靶类无胶斑激光靶的加工，组合式腔靶类无胶斑激光靶芯轴的加工，利用精密数控车床车削腔靶类激光靶芯轴。组合式腔靶类无胶斑激光靶纯金连接件的加工，利用数控线切割机床切割纯金连接件。将纯金连接件固定在腔靶类激光靶芯轴上，组合式腔靶类无胶斑激光靶芯轴电镀金，按尺寸精度要求厚度电镀金。组合式腔靶类无胶斑激光靶芯轴的切断加工，按尺寸精度要求切断镀金层，利用精密数控车床车削腔靶镀金层。柱腔类无胶斑激光靶的切割加工完成后，接下

12、来是柱腔类无胶斑激光靶的腐蚀，目前我们采用硝酸腐蚀，将硝酸溶液漫过铜底衬及柱腔，时间控制在10小时至15小时之间，将溶解下来的柱腔类无胶斑激光靶，进行清水冲洗，再用丙酮清洗干净。最后是腔靶类无胶斑激光靶的装配，柱腔类无胶斑激光靶，首次采用了半圆靶支撑，使靶支撑与柱腔类无胶斑激光靶凸台的连接更合理，更牢固，更精确，使其装配精度达到8微米。在无胶斑激光靶研制前，对于标准靶杆和柱腔类激光靶的装配，不仅使柱腔类激光靶表面不可避免地产生胶斑，同时标准靶杆和柱腔类激光靶之间的接触，全部都是线和面接触，而无胶斑激光靶的装配采用了半圆靶支撑，使其形成面和面接触，因此方便了装配，提高了装配精度。2 无胶斑激光靶

13、的测量与检验2.1 平面类及柱腔类无胶斑激光靶检验 平面类无胶斑激光靶表面100%无胶斑。柱腔类无胶斑激光靶表面100%无胶斑。2.2 平面类及柱腔类无胶斑激光靶的测量 平面类无胶斑激光靶的平行度小于6微米，垂直度小于4微米，达到年度合同要求。柱腔类无胶斑激光靶的平行度小于8微米，垂直度小于6微米，达到年度合同要求。3 结论无胶斑激光靶的研制成功，消除了激光靶表面上的胶斑，同时也提高了激光靶的装配质量，使激光靶的制造精度得以提高，为核爆模拟打靶实验提供了条件。带凸台的平面类无胶斑激光靶（见图1），实现了最佳制备工艺，实用性强。柱腔类无胶斑激光靶（见图2）的研制，采取了两种截然不同的方法，一种是组合式腔靶类无胶斑激光靶，另一种是整体式腔靶类无胶斑激光靶，尤其是整体式腔靶类无胶斑激光靶，不仅解决了胶斑问题，同时也为将来更大能量的激光靶研制打下了基础。参考文献：1王振龙.微细加工技术m.北京；国防工业出版社，2005.2贾宝贤，王振龙，赵万生.基于特种加工的微小孔加工技术j.电加工与模具，2005（2）；1-5.3曹风国.电火花加工技术m.北京：化学工业出版社，2005.4章永健.用加工型腔模的常用工艺j.模具工业，2004（5）：47-515赵万生.电火花加工技术m.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2000.6赵万生.先进电火花加工技术m.北京：国防工业大学出版社，2003.