Несколько вопросов по материалу для ГЗ

[Ivan7enych]

при равномерном охлаждении меняется только фокусное расстояние, которое исправляется юстировкой. Так почему?

Не только фокусное. Если в металле есть внутренние напряжения - они исказят зеркало. То есть закаливать сталь нельзя категорически, нужна хорошо отожженная - но такая сталь становится по свойствам наподобие пластилина. Малейший удар - и зеркало погнуто...

[Дмитрий Маколкин]

я так и не понял чем сталь не подходит для ГЗ....... хоть убей....

Подходит. Если сможете отполировать с оптической чистотой и оптической точностью.

Основная проблема - трудность полировки.

[Дмитрий Маколкин]

меняется только фокусное расстояние, которое исправляется юстировкой

Не юстировкой, а фокусировкой. Юстировка - это другое.

[Androniy]

я так и не понял чем сталь не подходит для ГЗ....... хоть убей....

Подходит. Если сможете отполировать с оптической чистотой и оптической точностью.
Основная проблема - трудность полировки.

Значит все-таки подходит... Необходимость отжига понятна. Сложности полировки тоже понятны. Я пока пытаюсь уяснить теоретическую возможность применения альтернативных материалов.

А что касательно других материалов?
Есть другие материалы хотябы отдаленно пригодные для изготовления ГЗ?
Какими характеристиками они должны соответствовать? Какой должен быть КТР?

2 Дмитрий Маколкин, простите не очень силен в терминологии, спасибо что поправили. Кстати, из вашего ответа следует, что при улучшенной термостабилизации другие материалы вполне могут подойти для изготовления зеркал.

[ROVIAN]

А что касательно других материалов?
Есть другие материалы хотябы отдаленно пригодные для изготовления ГЗ?

оптический ситалл   СО 115М

[Алексей Юдин]

Сделал зеркало из нержавейки и покрывать ничем не надо, покрытие не поцарапается (твердость стали больше, чем у алюминиевого покрытия), а если что и поцарапается, то отполировать снова можно. КТР всего в 4 раза больше, чем у пирекса, например.

Точно так же покрывать алюминием - отражение у нержавейки хреновое. Да и механические свойства у неё весьма плохи - жёсткость прежде всего, ну и вес, конечно. А КТР надо соотносить с теплопроводностью - а тут нержавейка среди сталей тоже не на высоте. Насчёт "не поцарапается", очень легко, по сравнению с алюминием с защитой. Ну и шлифуется и полиуется она плохо.

[kryptonik]

... По тому, что написано тут на 3х страницах я так и не понял чем сталь не подходит для ГЗ....... хоть убей.... Температурное расширение немногим больше, чем у стекла, бОльшая теплопроводность приводит к равномерности охлаждения, а при равномерном охлаждении меняется только фокусное расстояние, которое исправляется юстировкой. Так почему?

Да что можно на трех листах написать? Есть такая наука материаловедение. Ее не просто надо почитать, но и почувствовать. Взять сталь, получить на ней точность в сотки и микроны, требуемые в машиностроении, не так и просто, требуется соблюдать определенную технологию. А у нас оптика.
Как мы будем делать зеркало? Возьмем лист проката, газорезкой вырежем круг, токарь обточит и грубо придаст сферу. Отшлифуем и отполируем, получим чудное зеркало, а через неделю выбросим, потому как зеркало превратится в корыто. В прокате куча напряжений, которые постепенно снимаются, и форма начнет гулять. Если профессионал в данной области, можно делать и из стали. И то придется повозиться, доходить свои умом. Тут советуют отжигать. А режимы? Кто их подберет, чтобы получился нужный результат, вся информация под машиностроение. А в стали процессов разных происходит куча. Стекло другое дело, из него зеркала делают веками, накоплен опыт, который подробно изложен в литературе.
С прочими материалами еще хуже.

[ROVIAN]

Стронг К.Л.   Самодельный телескоп - рефлектор с алюминиевым зеркалом. 

[Дмитрий Маколкин]

А что касательно других материалов?
Есть другие материалы хотябы отдаленно пригодные для изготовления ГЗ?
Какими характеристиками они должны соответствовать? Какой должен быть КТР?

Есть замечательная книга Максутова "Изготовление и исследование астрономической оптики". Там вопрос выбора материала для зеркал разобран очень детально и на весьма доступном уровне. страницы 25 - 39: http://www.astrolib.ru/files/1/maksutov.pdf

Стоит добавить, что тогда ещё не был разработан такой материал, как ситалл, а кварц был очень дорог, поэтому Максутов столь много внимания уделил металлическим зеркалам.

[Androniy]

... По тому, что написано тут на 3х страницах я так и не понял чем сталь не подходит для ГЗ....... хоть убей.... Температурное расширение немногим больше, чем у стекла, бОльшая теплопроводность приводит к равномерности охлаждения, а при равномерном охлаждении меняется только фокусное расстояние, которое исправляется юстировкой. Так почему?

...
Как мы будем делать зеркало? Возьмем лист проката, газорезкой вырежем круг, токарь обточит и грубо придаст сферу. Отшлифуем и отполируем, получим чудное зеркало, а через неделю выбросим, потому как зеркало превратится в корыто. В прокате куча напряжений, которые постепенно снимаются, и форма начнет гулять. Если профессионал в данной области, можно делать и из стали. И то придется повозиться, доходить свои умом. Тут советуют отжигать. А режимы? Кто их подберет, чтобы получился нужный результат, вся информация под машиностроение. А в стали процессов разных происходит куча. Стекло другое дело, из него зеркала делают веками, накоплен опыт, который подробно изложен в литературе.
С прочими материалами еще хуже.

Существуют табличные данные по режимам закалки, отпуска и отжига для разных видов стали. Общий смысл я понял. Видимо теоретически изготовить можно, но на практике высока вероятность допустить технологические нарушения, которые окажутся критическими для оптической системы.

[Дмитрий Маколкин]

высока вероятность допустить технологические нарушения, которые окажутся критическими для оптической системы

К тому же контроль внутренних напряжений в стекле прост и нагляден, а в металле - нет.
Ну и полировка металла с оптической чистотой - отдельная песня. Это и микротрещины на границе кристаллических зерен, и образование точек если есть 2 и более твердые фазы, это и шаржирование поверхности абразивом при шлифовке.
Металлические зеркала в оптике прижились в приложениях для силовых лазеров, где тепловая нагрузка очень велика и стекло просто треснет от теплового удара. Вот там медные зеркала вполне уместны.

[kryptonik]

Тем по «альтернативным материалам» не меньше десятка. Многим кажется, что процесс изготовления зеркал можно упростить. На практике все усложняется многократно. Правда, было сообщение, что кто-то сделал таки металлическое зеркало. Можно поискать. Но человек очень грамотный. Я после института на заводе тоже делал стальные зеркала, но до стадии телескопа они не дошли. Помню была куча проблем с гальваникой, хром был какой-то пористый, с трещинами. Пришлось отдавать на другой завод, там сделали красиво, с подслоем из меди и никеля, но толщины не хватило.

[БВЭ]

    Наряду со стеклянными зеркалами мною сделано 254мм ньютоновское зеркало из алюминиевого сплава АМг5; 200мм зеркало для кассегрена из чистого алюминия (по крайней мере, так сказали на металлургическом заводе, где брал в своё время заготовки из 2-х дисков  200 Х 25мм); вторичное зеркало для кассегрена из сплава АМг5, и отдельная песня – 150мм зеркало ньютона из нержавейки 1Х18Н10Т.
   Зеркало из нержавейки было изготовлено первым, на заре моего увлечения телескопостроением в 1966 году в Самаре и чуть было не отбило у меня охоту навсегда заниматься этим делом. Благо, кое что подсказал  мне и, где надо, пристыдил меня большой энтузиаст, но одиночка в телескопостроении ныне покойный Кудряшов Виктор Васильевич.  Он вообще сделал 3 зеркала из нержавейки 110мм, 140мм и 180мм. После изготовления все они алюминировались, чтобы повысить коэффициент отражения.
    Коротко о получившихся зеркалах.
Наиболее удачным получилось изготовленноев 1974 году 200мм зеркало для кассегрена. Оно было переполировано в  2010 году  и до момента переполировки сохраняло свою параболоидальную форму. Зеркало из АМг5 диаметром 254мм через три года после изготовления несколько «помутнело» , видимо от воздействия влаги на неоднофазную структуру. Нужно было его сразу после изготовления алюминировать, как и стеклянное.
Кое – что о технологии изготовления.
1. Все зеркала из алюминиевых сплавов проходили специальную термообработку для снятия внутренних напряжений после того, как была выфрезерована черновая сфера.
2.  Шлифовка производилась на шлифовальнике из того же материала с последовательным уменьшением размера зерна до М5.
3. Предварительная полировка производилась абразивом М5 до исчезновения следов шлифовки, с добавлением отмученной и растертой окиси хрома на последних этапах. Смола – 50% гудрона и 50% канифоли.
На этом этапе уже нужно применять теневые испытания, чтоб не наделать грубых ошибок и направить процесс в нужную сторону.
4. Окончательная полировка на новом полировальнике 70% гудрона и 30% канифоли с применением отмученной и растертой между двумя стёклами влажной окиси хрома. Окись хрома берётся акварельной кисточкой со стекла и наносится на полировальник. Полировать нужно под сферу.
5. Для ретуши полировальник формуется специально рассчитанной трёхлепестковой маской и ретушь производится штрихом 7-10 мм  при вращающемся примерно 2об/мин полировальнике и закреплённом от свободного вращения зеркале. Короткий штрих необходим из – за того, что при нормальном штрихе в радиальном направлении смола полировальника не успевает менять кривизну под надвигающуюся асферическую поверхность зеркала и отрывается от него. При определённой величине образующегося зазора зёрна окиси хрома начинают перекатываться как свободный абразив, и в отличие от твёрдого стекла, портят мягкую поверхность алюминиевого сплава, - она как бы покрывается загаром.
6. Зеркала из алюминиевых сплавов достаточно хорошо отражают свет, но их всё равно нужно алюминировать, чтобы «закупорить» границы кристаллов, где, обычно и возникает коррозия, и зеркало со временем «слепнет».
   Металлические зеркала хоть и не бьются, но деформируются от ударов, поэтому требуют не менее бережного обращения, чем стеклянные.
Достоинство металлических зеркал – малое время отстойки.  254 ньютон при выносе из квартиры на мороз около 15 градусов остывает за полчаса и годен для наблюдения планет.
  При всём изложенном, работа эта не для новичков. Нужны качественные, хорошо отожжённые и искусственно состаренные заготовки из таких сплавов, которые хорошо принимают полировку (АМг5, АМг6, чистый алюминий). Не годятся совершенно в качестве материалов шинопроводы и заготовки из Д16 или силумина. Процесс шлифовки идёт раз в десять медленнее стекла и требует высокой однородности абразива. Всю работу нужно выполнять на шлифовальном станке, хотя бы и простейшем самодельном, но с электроприводом, так как избежать ошибок или задиров вручную почти невозможно из за мягкости материала и смолы.

[Дмитрий Маколкин]

мною сделано 254мм ньютоновское зеркало из алюминиевого сплава АМг5, 200мм зеркало для кассегрена из чистого алюминия (по крайней мере, так сказали на металлургическом заводе, где брал в своё время заготовки из 2-х дисков  200 Х 25мм), вторичное зеркало для кассегрена из сплава АМг5, и отдельная песня – 150мм зеркало ньютона из нержавейки 1Х18Н10Т.

Подскажите пожалуйста, а с облегченными конструкциями Вы дело не имели?
У металлического зеркала вполне логично удалить часть материала, сделав ячейки с задней стороны.
Для стекла это довольно трудно, а для металла - вполне изготовимо. Или до таких изысканий дело не дошло?

И ещё, Вы не пробовали сплав В95?

[БВЭ]

Заготовка из 1Х18Н10Т имела толщину 20 мм при диаметре 150мм. На глубину 14 мм с тыльной стороны были выфрезерованы 6 углублений, образующих рёбра жесткости ввиде шестилучевой звезды. У краёв был оставлен ободок в 4мм толщиной вокруг всего зеркала. Структура ввиде звезды при изменениях температуры в теневой картине не проявлялась. В гараже лежит ещё одна заготовка из нержавейки диаметром 280 мм тоже фрезерованная и с выфрезерованным углублением сферы, но обработка нержавейки идёт раз в 40 медленнее стекла, то есть это будет не работа, а любительский "подвиг". Поэтому заготовка ждёт, пока я окончательно не кончу работать в связи с уходом на пенсию.
Сплав В95 не пробовал в работе. В его состав входит цинк, что нежелательно для полируемости. Но если он принимает полировку, то, наверное, вполне может использоваться.

[Грехов Михаил]

АМг5 Это далеко не чистый алюминий. Хреновый материал. Для поделок, не более того.  Технически чистый алюминий-это АД-1 (не менее 99% алюминия в сплаве). В АМг5 его 92-94%. 

Что то мне не верится, что чистый алюминий отлично шлифуется и полируется до зеркального блеска и способен этот блеск сохранять.

[ROVIAN]

АМг5 Это далеко не чистый алюминий. Хреновый материал. Для поделок, не более того.  Технически чистый алюминий-это АД-1 (не менее 99% алюминия в сплаве). В АМг5 его 92-94%. 

Что то мне не верится, что чистый алюминий отлично шлифуется и полируется до зеркального блеска и способен этот блеск сохранять.

Зачем блеск сохранять ? Зеркало аллюминируется с защитой. Влага иначе влияет.

[Грехов Михаил]

А.... понятно.  Всё равно странно. Отполировать алюминий без царапин не удастся скорее всего. Это мягкий материал. и трудность его полировки сравнима с полировкой флюорита. Свежая алюминиевая поверхность покрывается тут же окислом Al2O3 и становится серой и матовой как не полируй (ну свойство есть такое у алюминия). Как на такую наносить зеркальный слой? будет ли прочным?

Но получается, что единственное, чем славно металлическое зеркало - быстрое остывание.  Ну может вкупе сразу удобно сделать какие-либо отверстия для разгрузки и фиксации.

Спрашивается. Если сделать зеркало из фрезерованного ситалла? Или же добиться быстрого остывания впрыском/оребрением поверхности?

[БВЭ]

АМг5 Это далеко не чистый алюминий. Хреновый материал. Для поделок, не более того.  Технически чистый алюминий-это АД-1 (не менее 99% алюминия в сплаве). В АМг5 его 92-94%.

А я и не утверждал, что АМг5 чистый алюминий. Просто он полируется до зеркальности, на что способны не все сплавы алюминия. А механические его свойства - ну я же не танк собирался делать...
 

[Грехов Михаил]

А если очень крупно сфотографировать поверхность и отражение в ней лампы накаливания? Хочется оценить рассеивание света и царапины.