УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ДЕФОРМАЦИОННОЙ ПОЛИРОВКИ ОПТИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ

Полезная модель относится к оборудованию для экономичного изготовления оптических деталей с повышенной устойчивостью к повреждающим воздействиям окружающей среды с помощью деформационных воздействий. Из близких по устройству и назначению предмету данного патента, которые приняты за прототип предлагаемого изделия, известны пресс-формы для изготовления очковых стекол посредством деформирования термопластичных органических материалов [1] и пресс-формы для формования заготовок из оптического стекла посредством так называемого моллирования [2]. В обоих случаях температуры процессов подбираются соответствующими размягчению деформируемых материалов (для пластмасс - до 200°С, для неорганических стекол - до 800°С).
При термопластическом формовании очковых стекол из органических материалов в пресс-формах с оптически отполированными пуансонами удается достичь качества оптических поверхностей, отвечающих требованиям ГОСТ 11141-84 по чистоте и шероховатости. Однако при моллировании оптических заготовок из неорганических стекол, которое происходит при более высоких температурах, качество поверхности, требуемое вышеуказанным ГОСТом, не достигается. Поэтому заготовки, полученные моллированием, для изготовления из них изделий оптического качества подвергаются операциям абразивной шлифовки и полировки. Основной причиной того, что непосредственным деформированием материалов, становящимися пластичными при температурах выше 500°С, не удавалось получить требуемое качество оптических поверхностей, является прилипание поверхности пуансона в поверхности обрабатываемой им детали. В результате при размыкании пуансона и детали по окончании процесса формования происходят, как правило, локальные отрывы участков обрабатываемой поверхности, существенно ухудшающие ее оптическое качество. Другая причина, делающая прецизионное формование оптических поверхностей при повышенных температурах проблематичным, - то, что материалы формирующих пуансонов тоже начинают размягчаться, что под действием внешней нагрузки приводит к отклонению формы детали от заданной геометрии.
Недостатками пресс-форм, используемых при пластическом формовании оптических деталей из материалов, которые пластифицируются при повышенных температурах, являются локальное прилипание их пуансонов к обрабатываемым поверхностям и искажения их геометрии за счет размягчения материала пуансонов.
Технический результат, для достижения которого предназначена заявляемая полезная модель, заключается в создании такого устройства, у которого в требуемом диапазоне температур оптически полированные поверхности формирующих пуансонов не прилипают к поверхности обрабатываемой детали при приложении внешней нагрузки. С этой целью предлагается использовать твердотельные материалы, сохраняющие химическую инертность при температурах до 1000°С, когда размягчается большинство материалов, используемых для изготовления оптических деталей. К таким высокотемпературным инертным материалам относятся, в частности, синтетический оксид алюминия (в монокристаллическом виде - лейкосапфир), карбид кремния, карбид вольфрама. Указанные материалы могут использоваться для формирующих пуансонов двумя способами: изготовлением монолитных изделий целиком из выбранного материала или нанесения покрытия из него на заготовку необходимой геометрии из материала, сохраняющего твердость в рабочем диапазоне температур.
Отличительными особенностями предлагаемого устройства являются:
1) Наличие формирующего пуансона с оптически полированной поверхностью из материала, не прилипающего к поверхности обрабатываемой детали в условиях пластического формования при повышенной температуре, когда материал детали становится достаточно пластичным. Например, для большинства металлов приемлемыми материалами для поверхности пуансона являются оксид алюминия, карбиды кремния и вольфрама.
2) При температуре пластифицирования материала обрабатываемой детали объемный материал пуансона сохраняет необходимую для формования твердость. Например, корпус пуансона может быть изготовлен из тех же оксида алюминия, карбидов кремния или вольфрама. Или же корпус пуансона может быть изготовлен из жаропрочного металлического сплава с нанесенным на контактную поверхность покрытием из одного из названных выше материалов.
Схематическое изображение предлагаемой пресс-формы приведено на фиг.1:
Где 1 - направляющий цилиндр пресс-формы,
2 - Нижний опорный пуансон с плоской поверхностью (к качеству которой не предъявляется каких-либо особых требований),
3 - Металлическое зеркало, подвергаемое деформационной полировке.
4 - Шток пуансона пресс-формы, передающий нагрузку на обрабатываемую деталь.
5. Оптически полированная контактная часть пуансона, изготовленная из тугоплавких оксидов или карбидов - материалов, не прилипающих к поверхности обрабатываемой детали и сохраняющих механическую твердость в процессе высокотемпературной деформационной полировки.
Источники информации:
1. «Технология изготовления очков», под ред. Л.С.Урмахера, Москва, Медицина, 1990.
2. «Технология оптических деталей» под. ред. М.Н.Семибратова, «Машиностроение», Москва, 1978;