Билет 6

1. Стекло металлические зеркала. Способы соединения стекла с металлом.

В ряде устройств применяются оптические зеркала, которые в процессе эксплуатации подвергаются значительным нагрузкам от действия центробежных и других динамических сил. Конструкция таких деталей должна сочетать высокие оптические свойства отражающих поверхностей с высокой прочностью материала на разрыв. Наиболее полно отвечают предъявленным требованиям стекло металлические зеркала, которые соединяют в себе высокие конструктивные свойства и технологичность изготовления. Сочетание прочной оптической детали и удобство оправы в одной конструкции позволяет снизить массу в 3-4 раза.

Конструкция: основание детали изготавливают из металла в виде плоского или сферического зеркала. Для уменьшения массы при сохранении достаточной жесткости конструкции предусматривают глухие облегчающие ячейки различной формы. Рабочей поверхностью детали является тонкий слой стекла 0,2-0,3, нанесенный методом спекания. В качестве материала основания зеркал применяют титановые сплавы, которые имеют относительно низкую плотность и высокую механическую прочность и низкий ТКЛР, хорошо спекается со стеклом, вследствие хорошей адгезии пленок окислов титана к стеклу прочность сцепления стекла с титаном превышает прочность сцепления стекла с другими сплавами. В качестве напекаемого слоя используется стекло К8, фотостекла. Заготовки стеклянных пластин не должны иметь свилей и пузырей. Соотношение ТКЛР стекла и сплава следующее: ТКЛР стекла дожен быть меньше ТКЛР металла

Технология изготовления. Технология изготовления стеклометаллических зеркал состоит из нескольких операций. Обработку основания зеркала выполняют в две операции. Первая операция – предварительная механическая обработка всех элементов основания зеркала с шероховатостью поверхности, спекаемой со стеклом, не грубее R_z = 20 мкм, так как чистка более грубых поверхностей затруднительна. Оставшиеся направленные следы обработки приводят к неплотному сцеплению металла со стеклом на месте микропустот. Вторая операция – нормализующий отжиг основания зеркала для снятия внутренних напряжений, возникших после механической обработки.

Обработку заготовки стеклянной пластины осуществляют в две операции. Первая операция – грубое шлифование поверхностей до толщины 2 – 3 мм и боковых поверхностей с выдерживанием тех же габаритных размеров, что и у основания зеркала. Вторая операция – тонкое шлифование и полирование обеих поверхностей до шероховатости не грубее R_z = 0,1 мкм. После обработки контролируют свили и пузыри в проходящем свете. Точность формы и чистоту не нормируют. Изготовление детали включает семь операций:

1. чистку и обезжиривание спекаемых поверхностей;

2. нагревание в электрической печи заготовок в наложенном одна на другую состоянии до температуры спекания с отступлениями не более Т_си ±5 °С, выдерживание при этой температуре и охлаждение вместе с печью;

3. предварительное шлифование до толщины слоя стекла 0,5 – 0,6 мм при шероховатости поверхности не грубее R_z = 20 мкм;

4. термоциклическая обработка заготовки зеркала в целях стабилизации ее размеров и снятия остаточных напряжений в слое стекло – металл. Эта операция состоит из трех циклов попеременного нагрева и охлаждения. Затем стабилизирующее старение заготовки с нагревом, выдерживанием и охлаждением на воздухе;

5. окончательная обработка посадочных мест под подшипники и других, элементов конструкции. Если в процессе эксплуатации зеркало должно подвергаться значительным центробежным нагрузкам, то осуществляется балансировка;

6. тонкое шлифование до толщины слоя стекла 0,2 – 0,3 мм и полирование с погрешностью поверхности N = 1 и ΔN = 0,3 и чистотой III класса;

нанесение отражающего покрытия в вакууме.