Brevet FR2600278A1 — publié le 19871224

TRAITEMENT DE SURFACE DES MOULES EN ACIERS SPECIAUX DE PIECES OPTIQUES DE PRECISION. Le rodage et le polissage des moules en acier spéciaux qui permettent le moulage des pièces optiques de précision , nécessitent l'emploi de poudres abrasives, #telles que celles obtenues à partir de terres rares, comme par exemple les oxydes de cérium ou de la poudre de diamant, ou encore, comme les oxydes de fer ou d'aluminium qui sont, également, utilisés suivant le degré de finition du polissage. Pour que cette technique de moulage du verre , des résines polymères, telles que les polycarbonates ou polyméthacrylates, etc... soit très performante, il convient, non seulement d'obtenir un polissage très fin des moules, mais également, de pouvoir réaliser le plus grand nombre possible de pièces d'optique d'une qualité satisfaisante avec le même moule. Par ailleurs , on conState qu' actuellement , la durée de vie de ces moules est très limitée ( de trois à quinze jours ) suivant la qualité optique demandée aux pièces de production. La cause de cet état de fait, pouvant être attribuée à une oxydation trop rapide de l'acier des parois du moule. Cette oxydation peut , elle-meme, avoir pour origine, la présence résiduelle de traces d'oxydes metalliques ayant servi au rodage, mais surtout, le fait, que l'usinage de l'acier (rectification, rodage, polissage) nécessite , toujours, un enlèvement de matière crée une instabilité chimique du réseau moléculaire du métal. En outre, lors de l'utilisation du moule, -celui-ci étant porté à une certaine température nécessaire au coulage des lentilles, on observe une oxydation progressive et prématurée des surfaces du moule. La présente invention a pour but de résoudre ces problèmes et décrit la réa lisation d'un matériau appelé " poix ", son procédé de fabrication, sa composition et son utilisation, afin d'obtenir le plus grand nombre possible de pièces d'optique de qualité avec un même moule, celui-ci ayant un polissage très fin. Le composé de base de cette poix " est constitué d'un produit bitumineux, plus précisemment de l'asphalte mou qui va être porté, à environ 1500C pendant une durée pouvant va rier entre une demie heure et trois jours, suivant la qualité du produit à traiter. Le but de cette élévation de température étant de faire disparaltre , au maximum, la présence de bulles contenant les divers gaz à base d'hydrogène, présents dans ce type de produit. La seconde opération, va consister à faire passer l'asphalte devenue très liquide, dans un filtre très fin qui va retenir les résidus solides ainsi quezdes b gs rés-idueales. Pendant cette opération, la température est maintenue entre 130 et 1500, et l'asphalte liquide est agitée Dans une troisième opération, l'asphalte liquide est mélangée à des résines naturelles dans une proportion d'environ deux pour cent, soit : 20 grammes de résine pour un kilogramme de produit. La présence de cette résine, permet de donner une certaine souplesse au produit refroidi, ainsi qu'une légère acidité, dont le rôle sera explicité plus loin. Puis , on laisse refroidir la préparation doucement, en testant la dureté par un essai de polissage. Dans le cas, où le produit obtenu s'avère trop mou, il est possible , pour obtenir la qualité souhaitée, de le faire fondre , à nouveau, puis de le plonger dans de l'eau froide, pour avoir un durcissement rapide. L'utilisation de cette "poix U. ainsi constituée, nécessite l'emploi d' un outil de polissage ou rodoir , réalisé de préférence, en fonte. Ce rodoir, est habituellement , une pièce de révolution dont la face supérieure est, soit convexe, soit concave. Sur cette face est pratiquée un quadrillage constitué de rainures d'environ un millimètre de profondeur sur , environ, trois millimètres de largeur. Ces rainures sont nécessaires pour assurer une tenue parfaite de la "poix sur le rodoir. Ce rodoir est chauffé à une température comprise entre cinquante et quatre vingt degrés centigrades, pour permettre de tapisser, celui-ci, avec la " poix " précedemment préparée, l'épaisseur de "poix" uniformément répartie étant comprise entre un centimètre et demi et deux centimètres. Puis ce rodoir est monté sur une machine à polir qui va communiquer les deux mouvements de rotation et de balayage entre le rodoir et le demi moule à polir. Avant que ces deux éléments ne viennent en contact, il est réparti, sur la "poix" et d'une manière uniforme, la poudre abrasive consti tuée d'un amphotère , par exemple de l'oxyde de fer trois. Pour que cette poudre puisse rouler, entre le rodoir recouvert de "poix et le demi moule à polir,il Gonvient que la "poix soit légèrement acide, afin d'éviter une combi naison chimique entre ces deux corps; Par contre si la dite "poix" est trop acide, elle attaque par oxyda tion l'acier du demi moule à traiter. A la fin du polissage, une oxydoré duction est effectuée, en maintenant une température de soixante à quatre vingt cinq degrés centigrades, suivant la dureté du support en "poix ", tout en insérant , petit à petit, de l'eau déminéralisée, jusqu'à la disparition totale de l'abrasif. L'eau démi néralisée d'un PH très faible, inférieur à 4,5 servant de réducteur sur l'oxyde de fer trois en le transfor mant en oxyde de fer deux. Le polissage terminé, l'acier a un aspect noirâtre, sa surface est moléculairement stabilisée. Par ce traitement le moule a une durée de vie de six mois ou plus selon l'hydrométrie de l'air et/ou son entretien, ce qui est nettement au dessus de la durée de vie des moules classiques. Les contrôles de la sphéricité ou de la planéité sont vérifiables à l'interféromètre, ce traitement de surfaces permettant toujours 1 'utili- sation de cet appareil de contrôle. R E V E N D I C A T I O N S R E V E N D I C A T I 0 N. S 1.- Procédé de traitement de surface des moules en aciers spéciaux de pièces optiques de préci#sion du type comportant un rodoir monté sur une machine à polir , avec utilisatlon de produits abrasifs, caractérisé en ce que les phases #principales du dit procédé consistent en - La préparation d'un matériau nommé poix " par l'élévation de température à environ, 1500 centigrades, d'asphalte mou, puis passage dans un filtre afin de retenir les résidus solides ainsi que les bulles résiduelles, et enfin , mélange avec les résines naturelles. - La répartition uniforme sur la " poix d'une poudre abrasive constituée d'un amphotère - L'oxydoréduction , en fin de polissage, par le maintien d'une température de soixante à quatre vingt cinq degrés centigrades, suivant la dureté du support en "poix", en insérant petit à petit de l'eau déminéralisée pour obtenir la disparation totale de l'abrasif. 2.- Procédé de traitement de surface des moules en aciers spéciaux de pièces optiques de précision, selon la revendication 1, caractérisé #en ce que pour la préparation de la "poix" l'asphalte mou est porté à une température d'environ 1500C pendant une durée variant entre une demie heure et trois jours, suivant les qualités du produit à traiter, et ce afin de faire disparaitre , au maximum, la présence des bulles contenant les divers gaz à base d'hydrogène. 3.- Procédé de traitement de surface des moules en aciers spéciaux, de pièces optiques de précision, selon la revendication 1, caractérisé en ce que dans la préparation de la "poix" la seconde opération consiste à maintenir la température entre 1500 et 1300 centigrades, en agitant l'asphalte dans le filtre. 4.- Procédé de traitement de surface des moules en aciers spéciaux de pièces optiques de précision, selon la revendication 1, caractérisé en ce que dans la préparation de la "poix" les résines naturelles sont ajoutées dans la proportion d'environ 2% , ce qui assure une certaine souplesse au produit refroidi, ainsi qu une légère acidité, évitant toute combinaison chimique entre ces deux corps. 5.- Procédé de traitement de surface des moules en aciers spéciaux de pièces optiques de précision, selon la revendication 1, caractérisé en ce que lors de la mise en place de la "poix" sur le rodoir, celle-ci est uniformément répartie, et son épaisseur est comprise entre- un centimètre et demi et deux centimètres. 6.- Procédé de traitement de surface des moules en aciers spéciaux de piè#ces optiques de précision, selon la revendication 1, caractérisé en ce que dans la phase d'oxydoréduction, l'eau déminéralisée de faible PH, sert de réducteur sur l'oxyde de fer trois, en le trnsformant en oxyde de fer deux. 7.- Procédé de traitement de surface des moules en aciers spéciaux de pièces optiques de précision, selon les revendications 1 à 4, caractérisé en ce que lors de la préparation de la "poix" , dans le cas où le produit obtenu devient trop mou, il faut le faire fondre à nouveau, puis le plonger dans de l'eau froide , pour avoir un durcissement rapide et obtenir la qualité souhaitée.