Главная arrow Поиск
Select language:
 ENG
 RUS
Крупнейший производитель оптического стекла на территории РФ
Качество прежде всего !
Заготовки для астрономической оптики из оптического ситалла СО 115М Печать E-mail

М.А.Абдулкадыров, С.И.Аннушкин, В.М.Герасимов, В.И.Молев, В.В.Румянцев, А.В.Самуйлов

     Оптический ситалл СО 115М, обладающий уникальными тепловыми свойствами, находит применение во многих областях науки и техники. Особенно широко ситалл используется в областях, где требуется высокая стойкость или полная нечувствительность к тепловому удару и пониженная тепловая деформируемость конструкционных элементов.

     Для создания телескопических зеркальных систем наземного и космического базирования широко используются зеркала из оптического ситалла СО 115М. Для изготовления оптических деталей астрономической оптики используют заготовки из оптического ситалла СО 115М, к которым предъявляются самые разнообразные требования по качеству. Физико-химические свойства ситалла СО 115М приведены в (1).

     В настоящей работе сделана попытка оптимизировать требования к качеству заготовок, исходя из многолетнего опыта их изготовления.

     Требования к качеству заготовок складываются из двух основных групп: требования к заготовке и требования к материалу.

     Требования к заготовке. Требования к заготовке включают в себя: форма заготовок, размеры заготовок, фаски, обработка поверхностей заготовок, наличие сколов, выколок и других поверхностных дефектов, выбор критической и некритической зон, выбор рабочей стороны заготовки, масса заготовок.

     Требования к материалу заготовок. Требования к материалу заготовок включают в себя: коэффициент термического линейного расширения (ТКЛР), однородность заготовки по КТЛР, точность измерения КТЛР, пузыри (включения), свили, двулучепреломление.

     Форма заготовок. Оптический ситалл СО 115М в основном выпускается в заготовках, имеющих форму дисков, квадратных или прямоугольных пластин. При необходимости могут быть произведены заготовки нестандартных форм. Современное оборудование и инструмент позволяют создавать все основные геометрические формы заготовок. Помимо обычных дисков и пластин могут производиться заготовки в форме эллипса, многогранника. Помимо плоских поверхностей могут производится заготовки со сферическими поверхностями либо с одной стороны, либо с обеих сторон.

     Для прохождения лучей от вторичных зеркал в заготовках могут быть сделаны центральные отверстия. При необходимости могут быть произведены заготовки и с внеосевыми отверстиями. Для крепления опорных элементов и изготовления облегченных зеркал в заготовках путем высверливания создают глухие отверстия разной конфигурации.

     Форма заготовки определяется назначением детали и конструкцией изделия.

     Размеры заготовок. Размеры заготовок определяются конструкцией детали и припусками на обработку. Заготовки по размерам можно разделить на две группы: заготовки со стандартными размерами (выпускаются серийно) и заготовки со специальными размерами (выпускаются по специальным заказам).

     Размеры заготовок приведены в таблице 1. Предельные отклонения размеров заготовок приведены в таблице 2.

     Для заготовок с заложенной сферой или подготовленных к полировке предельные отклонения размеров приведены в таблице 3.

     По специальным требованиям могут быть выполнены заготовки любого размера и с более жесткими предельными отклонениями размеров.

     Фаски. Заготовки поставляются с фасками для защиты от повреждения их краев. Размеры фасок определяются конструкцией деталей и их функциональным назначением.

     Обработка поверхностей заготовок. Две взаимно противоположные поверхности заготовок, одна из которых является рабочей, могут быть отполированными, шлифованными или фрезерованными алмазным инструментом.

     Боковые поверхности заготовок могут быть шлифованными, фрезерованными или опиленными. Требования к обработке поверхностей указываются при заказе.

     Сколы, выколки и другие поверхностные дефекты. Посечки, заколы, сколы и выколки на поверхностях заготовок, нарушающие прочность заготовки, не допускаются и должны быть зашлифованы.

     На кромках и габаритных поверхностях допускаются сколы и выколки длиной до 2% от максимальной длины кромки (поверхности). Допустимая глубина сколов и выколок приведена в таблице 4.

     Рабочая сторона заготовки. Рабочей стороной заготовки называется сторона, на которой будет осуществляться формирование оптической поверхности. Рабочая (лицевая) сторона заготовки выбирается исходя из условия наименьшего среднего значения КТЛР и (или) наименьшего содержания дефектов материала (пузыри, включения, свили).

     Критическая (рабочая) зона заготовок. Критической (рабочей) зоной заготовки является зона у рабочей (лицевой) стороны заготовки, к которой предъявляются повышенные требования по дефектам и включениям.

     Глубина расположения критической зоны в основном составляет 15-30мм от рабочей поверхности и, как правило, уточняется при заказе.

     Некритическая (нерабочая) зона заготовок. Некритическая зона - зона заготовки вне критической зоны. За пределами критической зоны все дефекты, не ведущие к разрушению, не нормируются. При необходимости могут быть установлены требования к качеству некритической зоны по дефектам (максимальный размер пузырей (включений) и их количество в 100см3).

     Масса заготовок.Масса заготовок определяется их размерами и формой.

     КТЛР Наиболее важным и значительным свойством оптического ситалла СО 115М является малая величина КТЛР.

     Заготовки из ситалла (диски, пластины и др.) могут поставляться со средней величиной КТЛР в диапазоне температур от минус 60 до 60oC, указанной в таблице 5.

     При отсутствии каких-либо ограничений заготовки из ситалла по КТЛР поставляются 4 класса. Заготовки с меньшими допусками по КТЛР (класса 1-3) поставляются по специальному заказу. При необходимости заготовки могут быть изготовлены с любым КТЛР.

     Оптический ситалл СО 115М имеет незначительное расширение во всем температурном диапазоне. Особенно низким является КТЛР в диапазоне комнатных температур.

     Однородность по КТЛР. Оптический ситалл СО 115М обладает высокой однородностью по КТЛР в пределах объема заготовки (блока, диска, пластины). Однородность по КТЛР гарантируется в пределах, указанных в таблице 6, для заданного объема заготовки.

     Точность измерения КТЛР. КТЛР является важнейшим параметром ситалла и определяется с очень высокой точностью. Точность измерения КТЛР в диапазоне от минус 60 до 60oC составляет +/- 1.10-8 /oC, сходимость результатов измерений составляет +/- 5.10-9 /oC.

     Пузыри (включения). В ситалле присутствуют пузыри и в незначительной степени включения. Пузыри и включения не оказывают никакого влияния на функциональные свойства ситалла, если они находятся в объеме заготовки. Вероятность того, что отдельные пузыри и включения будут лежать на поверхности заготовки, мала и снижается за счет определения уровня объема материала, в котором находится рабочая поверхность. В заготовке определяется рабочая (критическая) зона, к которой предъявляются строгие требования.

     При контроле заготовок из ситалла учитываются все пузыри (включения) диаметром более 0,1мм. За диаметр включения (пузыря) неправильной формы принимается размер, полученный как среднее арифметическое значение результатов измерений наибольшей и наименьшей осей. Требования к пузырям (включениям) со средним размером более 0,1мм для рабочей зоны заготовки указаны в таблице 7.

     За пределами рабочей зоны все дефекты, не ведущие к разрушению, не нормируют. При необходимости, по требованию заказчика для некритической зоны могут быть также установлены требования к пузырям (включениям): максимальный диаметр пузыря (включения) и минимальное количество пузырей в 100см3.

     Свили. В ситалле встречаются области, которые имеют ограниченное пропускание. Состав материала в этих областях лишь незначительно отличается от состава основного объема. Такие области называют свилями. Обычно свили имеют нитевидную или ленточную форму. Свили могут вызывать двулучепреломление.

     Качество ситалла по свилям проверяется поляризационным методом и определяется как разность хода лучей в нм. Классы, на которые подразделяются ситаллы по наличию в них свилей, приведены в таблице 8.

     Двулучепреломление. Заготовки из ситалла подвергаются тонкому отжигу для достижения постоянного объемного напряжения материала. Напряжения в заготовке должны иметь минимальные значения и симметричное распределение. Измерение двулучепреломления в дисках проводится на расстоянии, равном 5% диаметра заготовки от ее края в рабочем направлении. Для прямоугольных пластин измерения проводятся в середине длинной стороны в направлении, перпендикулярном поверхности пластины, на расстоянии от края равном 5% от ширины пластины. При заказе могут быть установлены и другие места измерения двулучепреломления.

     Допускаемое двулучепреломление в заготовках приведено в таблице 9.

     Особые (дополнительные) требования к качеству заготовок. Изделия астрономической оптики являются уникальными и, как правило, являются единичными изделиями. К заготовкам астрономической оптики из ситалла заказчиками могут быть предъявлены дополнительные (особые) требования.

     ОАО "Лыткаринский завод оптического стекла" всегда готово рассмотреть основные и дополнительные требования к заготовкам из оптического ситалла СО 115М и максимально удовлетворить потребности заказчика.

список использованной литературы

1. Самуйлов А.В., Румянцев В.В., Молев В.И., Аннушкин С.И.. Физико-химические свойства оптического ситалла СО 115М (АстроситаллR) "Контенант", 2002, N4, с.24-31.

таблица 1. Размеры заготовок (мм).

наименование размераразмер
стандартныйспециальный
диаметрдо 2000до 6000
сторонадо 1000до 2000
толщинадо 300до 500

таблица 2. Предельные отклонения размеров заготовок (мм).

наименование размерапредельное отклонение размера заготовки диаметром (с наибольшей стороны)
до 500от 500 до 2000свыше 2000
диаметр диска или длина стороны пластины+/- 5+10 / -5+15 / -5
эллиптичность и конусность дисков5810
толщина+5+10 / -5+15 / -8
разнотолщинность по краю51015

таблица 3. Предельные отклонения размеров заготовок с заложенной сферой (мм).

наименование размерапредельные отклонения размера заготовки диаметром (стороной)
до 500от 500 до 2000свыше 2000
диаметр диска или длина стороны пластины+/- 2,0+/- 4,0+/- 6,0
плоскостность0,40,81,3
профиль сферической поверхности0,82,03,2

таблица 4. Глубина сколов (выколок) (мм).

поверхность размераглубина выколки (скола) при диаметре (стороне) заготовки
до 500от 500 до 2000свыше 2000
рабочая358
цилиндрическая или боковая; нерабочая51015

таблица 5. Классы оптического ситалла СО 115М по КТЛР.

класс1234
Среднее значение КТЛР alpha, 10–7 град–1 в интервале температур от минус 60 до 60oC+/- 0,2+/- 0,5+/- 1,0+/- 1,5

таблица 6. Однородность КТЛР.

объем заготовки, м3однородность КТЛР delta alpha, 10-7 град–1
до 20,05
до 40,1
до 80,2

таблица 7. Предельно допустимые требования к пузырям (включениям) в рабочей зоне заготовки.

требования к пузырям (включениям)класс пузырности
1234
максимальная площадь пузырей (включений) на 100см3, мм20,30,51,02,0
максимальное среднее число пузырей (включений) на 100см2, шт.3,04,05,05,0
Максимальный средний диаметр пузырей (включений), мм, для заготовок диаметром (стороной):----
до 500мм0,30,50,71,0
от 500 до 2000мм0,50,71,02,0
свыше 2000мм0,71,02,03,0

таблица 8. Двулучепреломление, вызванное свилями.

диаметр (сторона) заготовки, ммдвулучепреломление, вызванное свилями, в зависимости от класса, нм/см
1234
до 500мм15---
от 500 до 2000мм30304565
свыше 2000мм----

таблица 9. Двулучепреломление в заготовках из ситалла.
диаметр (сторона) заготовки, ммдвулучепреломление в заготовках в зависимости от класса, нм/см
12
максимальноесреднеемаксимальноесреднее
до 500мм6586
от 500 до 2000мм1081210
свыше 2000мм12101512
 
 
Rambler's Top100 Рейтинг@Mail.ru
ОАО "ЛЗОС" 140080, г.Лыткарино, Мос.обл., Россия, ул.Парковая, д.1.
телефон/факс: (007-495) 552-32-95 / 552-17-90 e-mail: office@lzos.ru
© 2017 ЛЗОС - Лыткаринский Завод Оптического Стекла