Телескопостроение. Абразивы
Некоторые люди заметили, что я давно не выкладывал ничего по теме телескопостроения, интересовались, не заброшен ли проект. Проект не заброшен, и даже не приостановлен - но по факту почти не движется, и тому есть вполне разумные причины: лето, гости, маленькие дети, летающе по дому мячи, и прочий подобный движ. Так что я доволен хотя бы тем, что стеклышко удалось припрятать, и ребенок его не разбил.
Несмотря на это, немножко околотелескопных работ я провел. И кроме этого, я сейчас посмотрел предыдущий пост по этой теме - и обнаружил, что часть материала не выложено.
Первое - тонкую шлифовку закончил. Что самое трудное в тонкой шлифовке? Самое трудное - это подготовка абразива. Купить абразив относительно не сложно, и стоит он достаточно дешево, где-то по 30..50грн за полкило. Проблема в том, что для нормальной шлифовки зеркала нужен абразив с как можно более одинаковым размером зерна. Правильно это называется "размер фракции". Если в абразиве попадается более крупное по отношению к остальным зерно, то оно успевает наделать царапин на поверхности заготовки, и потом эти царапины нужно зашлифовывать, причем так, чтобы не наделать новых царапин. А для этого нужен однородный абразив. Тут есть такая невезуха. Вообще, абразив, если он сделан на заводе нормально, должен быть однороден. Но мы живем в реальном мире, и на практике так не получается. С завода абразив идет мешками примерно такого размера как мешки цемента - где-то по 25кг. Для зеркала нужно несколько чайных ложек. То есть, никто не станет покупать абразив для зеркала мешками. А когда покупаешь на развес, то это означает, что тебе лопаткой зачерпывают абразив из мешка. Обычно - одной лопаткой из всех мешков, в результате чего крупинки из одного мешка попадают в другой. Для изготовления всяких точильных камней это ок, и это означает, что если мешок не новый, то 99% что абразив в нем уже загрязнили фракциями другого размера. Для зеркала это неприемлемо. Таким образом, любой абразив по умолчанию считается загрязненным.
Как разделить абразив по размерам фракций? Для крупных абразивов можно использовать сита. На самом деле это довольно глупое решение, потому что сита стоят где-то по 150...170грн (в химических фирмах их делают на заказ) - а нужны они считай 1 раз. Есть более рабочий способ разделения фракций. Берем банку, разбалтываем абразив с водой. Более крупные фракции опускаются на дно банки быстрей, поэтому если кисточкой аккуратно брать абразив недоходя до дна, то можно считать, что крупных частиц не попадется. Но мне про этот способ рассказали на астрономическом форуме, когда уже 6 сит было куплено, Поэтому я использовал сита. Сита мне сделали в харьковской фирме himstatus.com.ua. Они так сделаны, что вставляются одно в другое. На фото они в кульках, чтобы абразив с одного сита не попал в другое.
Размер ячейки самого крупного сита - 0.2мм, это близко к тем ситам, что можно найти на базаре. Размер самого мелкого - 0.04мм. При таком размере ячейки уже слегка начинают проявляться оптические эффекты, изображение через сито как бы разделяется на несколько как в клейдоскопе. Сфотографировать это не вышло, хотя если присмотреться, то можно понять о чем речь.
Сетка сит - металлотканая. И 0.04 - это минимальный размер ячейки, который можно просто заказать. На практике, я находил сетки 0.02, по цене в 5 раз дороже, и очень хорошо, что я ненашел, чтобы кто-то делал такие сита, потому что если бы я нашел - то купил бы, потратил бы уйму денег, а оно реально ненужно.
С ситами все сложно. Они более-менее хорошо работают, когда размер фракции абразива процентов на 20 ниже размера ячейки. А когда размера фракции близок к размеру ячейки, то абразив сеется плохо, застревает в ячейках, да и вообще сыпаться через сетку не хочет. И если с ячейкой 0.2мм эти проблемы вообще не актуальны, то ячейка 0.04мм это серьезная проблема, сито надо активно трусить, и абразив еще и летит как пыль. Таким образом, сит меньше 0.04 не делают не потому, что нет сеток мельче, а потому что есть проблемы с просыпанием через такие мелкие сетки.
С абразивом мельче 0.04 такая штука уже не пройдет. Процесс отделения крупных частиц абразива при размере менее 0.04мм называется "отмучивание", и описывается очень просто. Карбид кремния имеет плотность 3.2г/см^3, частицы определенного размера имеют определенный вес и, если находятся в воде, то опускаются вниз с определенной скоростью, которая зависит от размера частицы, и считается по закону Стокса. Чем больше размер - тем быстрей частица опускается в вязкой среде. На практике, конечно, частицы не шарообразные и вода довольно сильно меняет вязкость в зависимости от температуры, так что это скорей прикидка, и расчет можно вести по приближенной формуле: v[см/сек] ~ 6000*(p-1)*d^2, где d - диаметр частицы в см, p=3.2г/см^3. Важно лишь то, что частицы примерно одного размера опускаются в воде с одинаковой скоростью.
Таким образом, самый простой способ - набалтывается в банке некоторое кол-во абразива, и через определенное время то, что не осело на дно, сливается. На практике это работает плохо: нужна большая банка, и из за того, что мы начинаем процесс при равномерно распределенном по объему воды абразиве, время опуская на дно у частицы зависит от того, на какой высоте она случайно оказалась после перебалтывания. У меня не удалось достичь с банкой приемлемого результата. Поэтому, я использовал более сложный способ: снизу вверх с определенной скоростью течет вода - а сверху вниз тонет абразив.
в резервуар 1 наливается и подливается по мере расхода вода, которая по трубке 5 поступает в разделительный резервуар 2. Сечением трубки 5 регулируется скорость поднятия воды в резервуаре 2. Абразив предварительно размешивается с водой и заливается в резервуар 2. Абразив, который вымыло наверх, попадает в трубку 3 и по трубке опускается на дно банки 4. Из за того, что площадь сечения банки 4 больше чем резервуара 2, в банке абразив уже не всплывает. Резервуар 1 поднимаем повыше, чтобы разница уровней когда он заполнен и когда пуст не являлась определяющей, и ей можно было пренебречь. Остальная конструкция ставится в таз. Расход воды подбирается вставкой в трубочку 5 дополнительных сопротивлений Я использовал термоусадочную трубку и электротехнические гильзы для опрессовки проводов.
Сначала делются настроечные прогонки на чистой воде, и уже когда режим подобран, система запускается с абразивом - и через некоторое время в банке 4 оказывается отмученный абразив.
Вся эта конструкция получилась довольно хлипкая. Нельзя допускать, чтобы в резервуаре 1 заканчивалась вода и воздух попал в трубку 5, потому что сбиваются настройки и при следующем цикле оно работает в другом режиме. Так же, нужно обеспечить, чтобы воздух не попадал при подливании воды в верхний резервуар. Нужно использовать кипяченную и охлажденную до комнатной температуры воду, потому что обычная вода имеет в своем составе растворенный воздух. Пузырьки воздуха выделяются, поднимаются наверх и выносят с собой крупные частицы абразива, а этого допускать нельзя - поэтому кипятим. Охлаждать воду нужно потому, что в процессе охлаждения у нее меняется взкость, а это влияет на режим работы.
Самый мелкий абразив соответствует скорости подъема воды ~15см за 18минут. Нужно такого абразива 2-3 чайных ложки.
После отмучивания абразив не высушивается, а разбавляется водой и идет в работу. В работе нельзя допускать высыхания участков шлифовальника. Дело в том, что высохший абразив может слипнуться в более крупные комки, которые наделают царапин.
Продолжение следует.
Это пост с Dreamwidth, основное обсуждение там.
Несмотря на это, немножко околотелескопных работ я провел. И кроме этого, я сейчас посмотрел предыдущий пост по этой теме - и обнаружил, что часть материала не выложено.
Первое - тонкую шлифовку закончил. Что самое трудное в тонкой шлифовке? Самое трудное - это подготовка абразива. Купить абразив относительно не сложно, и стоит он достаточно дешево, где-то по 30..50грн за полкило. Проблема в том, что для нормальной шлифовки зеркала нужен абразив с как можно более одинаковым размером зерна. Правильно это называется "размер фракции". Если в абразиве попадается более крупное по отношению к остальным зерно, то оно успевает наделать царапин на поверхности заготовки, и потом эти царапины нужно зашлифовывать, причем так, чтобы не наделать новых царапин. А для этого нужен однородный абразив. Тут есть такая невезуха. Вообще, абразив, если он сделан на заводе нормально, должен быть однороден. Но мы живем в реальном мире, и на практике так не получается. С завода абразив идет мешками примерно такого размера как мешки цемента - где-то по 25кг. Для зеркала нужно несколько чайных ложек. То есть, никто не станет покупать абразив для зеркала мешками. А когда покупаешь на развес, то это означает, что тебе лопаткой зачерпывают абразив из мешка. Обычно - одной лопаткой из всех мешков, в результате чего крупинки из одного мешка попадают в другой. Для изготовления всяких точильных камней это ок, и это означает, что если мешок не новый, то 99% что абразив в нем уже загрязнили фракциями другого размера. Для зеркала это неприемлемо. Таким образом, любой абразив по умолчанию считается загрязненным.
Как разделить абразив по размерам фракций? Для крупных абразивов можно использовать сита. На самом деле это довольно глупое решение, потому что сита стоят где-то по 150...170грн (в химических фирмах их делают на заказ) - а нужны они считай 1 раз. Есть более рабочий способ разделения фракций. Берем банку, разбалтываем абразив с водой. Более крупные фракции опускаются на дно банки быстрей, поэтому если кисточкой аккуратно брать абразив недоходя до дна, то можно считать, что крупных частиц не попадется. Но мне про этот способ рассказали на астрономическом форуме, когда уже 6 сит было куплено, Поэтому я использовал сита. Сита мне сделали в харьковской фирме himstatus.com.ua. Они так сделаны, что вставляются одно в другое. На фото они в кульках, чтобы абразив с одного сита не попал в другое.
Размер ячейки самого крупного сита - 0.2мм, это близко к тем ситам, что можно найти на базаре. Размер самого мелкого - 0.04мм. При таком размере ячейки уже слегка начинают проявляться оптические эффекты, изображение через сито как бы разделяется на несколько как в клейдоскопе. Сфотографировать это не вышло, хотя если присмотреться, то можно понять о чем речь.
Сетка сит - металлотканая. И 0.04 - это минимальный размер ячейки, который можно просто заказать. На практике, я находил сетки 0.02, по цене в 5 раз дороже, и очень хорошо, что я ненашел, чтобы кто-то делал такие сита, потому что если бы я нашел - то купил бы, потратил бы уйму денег, а оно реально ненужно.
С ситами все сложно. Они более-менее хорошо работают, когда размер фракции абразива процентов на 20 ниже размера ячейки. А когда размера фракции близок к размеру ячейки, то абразив сеется плохо, застревает в ячейках, да и вообще сыпаться через сетку не хочет. И если с ячейкой 0.2мм эти проблемы вообще не актуальны, то ячейка 0.04мм это серьезная проблема, сито надо активно трусить, и абразив еще и летит как пыль. Таким образом, сит меньше 0.04 не делают не потому, что нет сеток мельче, а потому что есть проблемы с просыпанием через такие мелкие сетки.
С абразивом мельче 0.04 такая штука уже не пройдет. Процесс отделения крупных частиц абразива при размере менее 0.04мм называется "отмучивание", и описывается очень просто. Карбид кремния имеет плотность 3.2г/см^3, частицы определенного размера имеют определенный вес и, если находятся в воде, то опускаются вниз с определенной скоростью, которая зависит от размера частицы, и считается по закону Стокса. Чем больше размер - тем быстрей частица опускается в вязкой среде. На практике, конечно, частицы не шарообразные и вода довольно сильно меняет вязкость в зависимости от температуры, так что это скорей прикидка, и расчет можно вести по приближенной формуле: v[см/сек] ~ 6000*(p-1)*d^2, где d - диаметр частицы в см, p=3.2г/см^3. Важно лишь то, что частицы примерно одного размера опускаются в воде с одинаковой скоростью.
Таким образом, самый простой способ - набалтывается в банке некоторое кол-во абразива, и через определенное время то, что не осело на дно, сливается. На практике это работает плохо: нужна большая банка, и из за того, что мы начинаем процесс при равномерно распределенном по объему воды абразиве, время опуская на дно у частицы зависит от того, на какой высоте она случайно оказалась после перебалтывания. У меня не удалось достичь с банкой приемлемого результата. Поэтому, я использовал более сложный способ: снизу вверх с определенной скоростью течет вода - а сверху вниз тонет абразив.
в резервуар 1 наливается и подливается по мере расхода вода, которая по трубке 5 поступает в разделительный резервуар 2. Сечением трубки 5 регулируется скорость поднятия воды в резервуаре 2. Абразив предварительно размешивается с водой и заливается в резервуар 2. Абразив, который вымыло наверх, попадает в трубку 3 и по трубке опускается на дно банки 4. Из за того, что площадь сечения банки 4 больше чем резервуара 2, в банке абразив уже не всплывает. Резервуар 1 поднимаем повыше, чтобы разница уровней когда он заполнен и когда пуст не являлась определяющей, и ей можно было пренебречь. Остальная конструкция ставится в таз. Расход воды подбирается вставкой в трубочку 5 дополнительных сопротивлений Я использовал термоусадочную трубку и электротехнические гильзы для опрессовки проводов.
Сначала делются настроечные прогонки на чистой воде, и уже когда режим подобран, система запускается с абразивом - и через некоторое время в банке 4 оказывается отмученный абразив.
Click to viewВся эта конструкция получилась довольно хлипкая. Нельзя допускать, чтобы в резервуаре 1 заканчивалась вода и воздух попал в трубку 5, потому что сбиваются настройки и при следующем цикле оно работает в другом режиме. Так же, нужно обеспечить, чтобы воздух не попадал при подливании воды в верхний резервуар. Нужно использовать кипяченную и охлажденную до комнатной температуры воду, потому что обычная вода имеет в своем составе растворенный воздух. Пузырьки воздуха выделяются, поднимаются наверх и выносят с собой крупные частицы абразива, а этого допускать нельзя - поэтому кипятим. Охлаждать воду нужно потому, что в процессе охлаждения у нее меняется взкость, а это влияет на режим работы.
Самый мелкий абразив соответствует скорости подъема воды ~15см за 18минут. Нужно такого абразива 2-3 чайных ложки.
После отмучивания абразив не высушивается, а разбавляется водой и идет в работу. В работе нельзя допускать высыхания участков шлифовальника. Дело в том, что высохший абразив может слипнуться в более крупные комки, которые наделают царапин.
Продолжение следует.
Это пост с Dreamwidth, основное обсуждение там.