Основные линейного отжига оптического стекла - Данюшевский Е.Э.
Скачать (прямая ссылка):
Поступающие в отжиг заготовки оптического стекла бывают трех видов: 1) диски, линзы и мениски; 2) прямоугольные параллелепипеды, в частности, пластинки и кубы; 3) призмы простые (полного внутреннего отражения, танковые и др.) и сложные (например, призма Шмидта, пентапризма). Вместе с тем распределение температурных напряжений изучено только для тел простейшей конфигурации (см. § 2). Поэтому при задании режима отжига заготовки различной конфигурации приходится «приводить» к простейшим формам — дискам и пластинкам.
Так, линзы мысленно заменяют дисками того же диаметра, толщиной, равной максимальной толщине линзы (у выпуклой — это толщина в центре, у вогнутой — с краю), призмы — плиткой, толщина которой равна наименьшему поперечнику призмы. При такой замене создается некоторый запас надежности отжига по напряжениям, так как чем меньше заготовка (при том же. режиме), тем лучше она отжигается.
1 Допустимая скорость нагрева заготовок до температуры выдержки при отжиге и допустимая скорость их охлаждения ниже области отжига, лимитируемые только тем, чтобы заготовки не лошнули, зависят от их размера и конфигурации от мало зависят от марки стекла.
Скорость нагрева допускается в несколько раз больше скорости охлаждения «иже области отжига, так как при охлаждении поверхность заготовки растянута, а при ее нагреве—сжата; прочность же стекла на сжатие в несколько раз больше прочности его на растяжение; растрескивание стекла всегда начинается с его поверхности. Упомянутые выше скорости определены на производстве чисто экспериментально.
23
Для суждения об остаточных напряжениях после отжига заготовки должны подвергаться контролю по двойному лучепреломлению; мелкие заготовки проверяют только выборочно. Согласно ГОСТ 3514—57 двойное лучепреломление следует измерять в середине заготовки в направлении ее наибольшего размера. Это осуществимо лишь в простейших заготовках — дисках, плитках, линзах малой кривизны, а также в некоторых простых призмах (например, танковых), но при условии, если максимальный размер заготовки по крайней мере в два раза больше минимального. Так, например, при просмотре куба s его середине не обнаруживается двойного' лучепреломления, так как вследствие его симметрии главные напряжения, перпендикулярные лучу, равны, а в этом случае согласно выражению (9) значение 6л=0.
Если конфигурация заготовки не позволяет измерить двойное лучепреломление с достаточной точностью, то в печь отжига закладываются так называемые контрольные образцы стекла, по двойному лучепреломлению которых и судят об остаточных напряжениях одновременно с ними отжигаемых заготовок.
Для оценки качества отжига оптического стекла по напряжениям .установлено пять категорий по значениям измеряемого в торец двойного лучепреломления 6п в середине плитки: 1-я категория'—не свыше 2 ммк/см; 2-я — 6 ммщ/см; 3-я —¦ 10 ммк/см; 4-я — 20 ммк/см и 5-я — 50 ммк/см.
При отжиге оптического стекла толщину заготовок принято выражать не в сантиметрах, а в миллиметрах; размеры указывать не в полутолщинах, а в полных толщинах; скорость снижения температуры в области отжига выражать не в °/мин, а в “/час. Обозначив полную толщину плитки в миллиметрах через 1=20 а, а скорость охлаждения через h °/час=60/г %мин. вместо формулы (12) для середины плитки получим
Можно решить и обратную задачу — определить толщину изделия, позволяющую при охлаждении стекла с определенной скоростью h получить стекло с заданным двойным лучепреломлением:
Формулы (12а) и (126) могут быть использованы для управления процессом отжига и потому имеют практическое значение. Покажем это на следующих примерах.
Пример 1. Требуется отжечь плитку стекла толщиной / = 100 мм так, чтобы по торцевым напряжениям она удовлетворяла 2-й категории (6 ммк/см). По формуле (12а) можно .найти скорость снижения температуры:
Пример 2. Требуется вычислить максимальную толщину I изделий, которые при отжиге по 1-му режиму (1°/час) еще будут отвечать 1-й категории напряжений (2 ммк/см); подставив в (126) дп = 2, h= 1, получим /«60 мм.
йя = 0,54- 10~3/2Л.
(12а)
(126)
24
Производственной практикой установлено, что при малой толщине плоской заготовки и малом значении остаточных напряжений (например, порядка нескольких ммк/см) в центре плоской заготовки напряжения заметно выше, чем вычисленные по формуле (12) или (12а). Это обусловлено, как показали исследования, наличием на широких шлифованных поверхностях плоских заготовок трещиноватого слоя; последний можно устранить полировкой, а поэтому можно не принимать в расчет указанное повышение напряжений.
Формулой (1) при х=0 можно пользоваться при разработке режима отжига непрозрачных или сильно окрашенных (цветных) оптических стекол; для этого достаточно измерить их константы
и, Е, ц и k.
Назначение отжига по напряжениям — ликвидировать в стекле-или ослабить не столько двойное лучепреломление, сколько напряжение (хотя для поляризационной оптики, как, например, оптических деталей поляризационного микроскопа, вредно также и двойное лучепреломление). Поэтому при отжиге очень тяжелых флинтов, у которых оптический коэффициент напряжения В в три раза и более меньше, чем у остальных стекол, необходимо закладывать контрольные образцы стекла не той марки, которая отжигается, а стекла с нормальным значением В (2—3 брюстера), температура отжига которого практически та же, что и отжигаемого стекла. При отжиге тяжелых флинтов таким стеклом может служить, например, ТФ8, у которого В=2 брюстера, а температура отжига та же, что и у других тяжелых флинтов.
