Способ получения граданов

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

09) (И)

ЗсЮ C 03 С 21/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

:В»

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3347485/29-33 (22) 16.07.81 (46) 15.07.83. Бюл. 11 26 (72) Б.Г. Гольденфанг, В.Г. Ильин, Г.О.Карапетян,. И.H.Ïîëÿíñêèé, H.Â.Ре. мизов, Д.К.Саттаров и К.И.Фрейверт (71) Ленинградский ордена Ленина политехнический институт им.И.И.Калинина и Ленинградский технологический институт целлюлозно-бумажной .промьппленности (53) 666.1.053.65(088.8) . (56) 1. Патент ФРГ Н 1957629, кл. С 03 С 21/00, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР

У 550349ф кл. С 03 С 21/00, 1974 (прототип). (54) (57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГРАДАНОВ путем ионообменной обработки стеклянных заготовок в расплаве соли .с последующим охлаждением, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью получения прямых граданов длиной более 260 мм, стеклянную заготовку помещают в обойму, прикладывают к заготовке компенсирующую ее деформацию механическую. нагрузку, после чего подвергают ионному обмену и ох" лаждению.

1028618

Изобретение относится к техни" ческой физике и может быть использовано, в частности, для изготовления передающих изображение длинных ци-линдрических граданов, применяемых в качестве оптических элементов, например жестких эндоскопов, а также для изготовления длинных плоских граданов, применяемых, например,в копировально-множительных аппаратах. 10

Известен способ непрерывного получения граданов, суть которого состоит в том, что две массы расплавленных металлов с противоположных сторон рас. плавленного стекла приводят в соприкосновение с пористыми электродами и подают на них разность потенциалов.

На анодной стороне катионы из одного расплава входят в стеклянный расплав, а обменные катионы (щелочных окислов) 20 из стекла выходят с катодной стороны в другой расплав. Сосуд служит ванной, а граданы получаются протяжкой через отверстие в сосуде Г13.

Недостатком этого способа является 25 то, что достигаемое распределение показателя преломления оказывается фокусирующим не по всему диаметру града. При этом для отбора граданов с нужными параметрами необходима сложная операция промежуточного контроля проведения процессов обработки (высокая точность поддержания температуры, скорости вытяжки граданов и силы тока в объеме 2,5,3 ).

Наиболее близким к изобретению яв35 ляется способ получения единичных передающих изображение граданов, состоящйй в ионообменной диффузионной обработке стеклянных цилиндров в расплавах солей с последующим охлаждением t 2).

Однако известный способ характери-. зуется искажением геометрической формы граданов в процессе ионообменной диффузионной обработки или сразу же после обработки в процессе охлаждения. Причинами этого являются: диффузионные и концентрационные напряжения, возникающие в процессе ионнообменной обработки в диффузионных облас тях стеклянных заготовок, приводящие к их деформации и напряжения, возникающие в стеклянной заготовке из-за градиента КТР по сечению прошедшего ионообменную обработку стекла, кото рые приводят к неустойчивости по Эй; леру.

Искривление граданов приводит к невозможности передачи изображения. В результате выход годных граданов при существующей технологии не превышает 10-154.

Получение длинных граданов, т.е. граданов с длиной, значительно (в 20 и более раз) превышающей размеры поперечного сечения, при температурах выше интервала стеклования по укаэанному способу практически невозможно.

Целью изобретения является получение прямых граданов длиной .более

200 мм.

Цель достигается тем, что соглас. но способу получения граданов путем ионнообменной обработки стеклянных заготовок в расплаве соли с последующим охлаждением,.стеклянную заготовку помещают в обойму, прикладывают к заготовке компенсирующую ее деформацию механическую нагрузку, после чего подвергают ионному обмену и охлаждению.

Для каждого вида стеклянных заготовок граданов и для заданного температурного интервала ионообменной диффузионной обработки устанавливают интервал внешних нагрузок, компенсирующих деформацию заготовок.

При этом исходят из величины минимальной нагрузки при неустойчивости по Эйлеру и величины максимальной внешней нагрузки, не приводящей к, вытягиванию заготовки.

Обе указанные величины зависят от упругих свойств используемого стекла, длины и размеров поперечного сечения заготовки, Наиболее простым способом их определения является эксперимент. Определение компенсирующих нагрузок производят следующим образом. Заготовку помещают в расплав пРи темпеРатУРе диффУзионной обработо ъ ки ° (Следует,: отметить, что вязкость стекла при температуре ионообменной дифФузионной обработки составляет

= 10" -, 10 " пауз, причем подвешенные заготовки диаметром 1 мм и длиной менее 200 мм практически не

l гнутся,,так как их веса хватает для компенсации напряжения },. Нижний конец заготовки закреплен. Верхний конец заготовки представляет собой пружину ° 3 с жесткостью К " 9,8 10 н/м. Верхний конец динамометра может быть закреплен в обойме на различной высоте. так что натяжение пружины предварительно задается. расплаве на основе нитрата натрия компенсирующая нагрузка составляет

6 -10 H. Заготовку закрепляют в обой. ме из нержавеющей стали. С помощью динамометра к ней прикладывают механическую нагрузку 6"10 Н. Затеи обойму с заготовкйо нагревают до 9966С и опускают в расплав на основе митра" та натрия . Время ионообменной диффузионной обработки составляет 39 ч.

llo истечении указанного времени обой. му с заготовкой извлекают из расплава и охлаждают на воздухе. После ох" лаждения компенсирующую нагрузку снимают, заготовку освобождают от обоймы и промывают. Торцы заготовки обрезают и полируют. В результате полу" ченный градан длиной 230 мм имеет распределение .показателя преломления ь(1 )= 1 9(1- (о в) г ), где r — расстояние от оси градана.

Разрешающая способность градана, определяемая с помощью стандартной штриховой миры, составляет не менее 10 штр/мм при контрасте 0,5.

Использование предлагаемого способа получения граданов дает возможность изготовлять передающие изображение граданы и обеспечить . ионообменную диффузионную обработку заготовок граданов с сохранением их геометрической формы, причем заготов. ки могут иметь длину, значительно превышающую размеры поперечного сечения; сокращение объема аппарату ры для контроля режима получения граданов; получение одновременно нескольких граданов со стандратными параметрами указанного типа как при одновременной обработке нескольких заготовок, так и плоских граданов при разделке длинной заготовки.

Способ обеспечивает возможность получения цилиндрических граданов с отношением длины к диаметру 150 и более, необходимых для создания оптических элементов жестких эндоскопов, и граданов прямоугольной формы длиной более 200 мм и толщиной 1-2 мм, которые могут быть использованы в опти" ческих трактах копировально-мнсжительных аппаратов и других оптико-механических приборах. з 1028618

Так как температурный ход вязкости и коэффициента термического расширения для различных стекол отличается (: кроме того, напряжения зависят от формы и размеров заготовки), наиболее просто и компенсирующее натяжение определяется экспериментально при превышении необходимой нагрузки образец. начинает растягиваться. Однако растяжение не превышает несколь- to ких процентов, так как оно вызывает сокращение пружины динамоментра и уменьшение натяжения. Таким образом, величина натяжения регулируется авттоматически. При охлаждении образца после обработки происходит его сокращение и, соответственно, возрастает натяжение пружины, препятствующее поперечными деформациями. Для аналогичной автоматической компенсации может быть использован кулачковый механизм для создания заданной зависимости на. пряжения от удлинения. После установле. ния величины компенсирующей нагрузки заготОвку закрепляют в 25 .обойме и прикладывают к ней (заготовке в обойме) выбранную нагрузку. Заготовку с обоймой нагревают до температуры ионообменной обработки и помещают в расплав необхо- Зо димой соли. По истечении времени, необходимого и достаточного для получения в заготовке распределения показателя преломлейия, обеспечивающего передачу изображения, заготовку в обойме извлекают иэ расплава и осту35 жаат до комнатной температуры, не снимая приложенной нагрузки.

"На чертеже изображена обойма с заготовкой, помещенной в ванну с расплавом.

Устройство содержит заготовку 1, верхний узел 2 крепления заготовки, нижний узел .3 крепления заготовки, элемент 4 связи между узлом 2 и ис45 точником внешней компенсирующей нагрузки 5, расплав 6 соли, стенку 7, обоймы, термопару 8, нижнее основание 9 обоймы, ванну 10, стойку l1 для . жесткого крепления источника внешней нагрузки 5 к верхней крышке 12.

Пример . Берут заготовку цилиндрического градана диаметром 4"

1 мм, длиной 260 мм литиево-натриевоамомоборосилиКатного стекла ОФЭ-1.Определенная для данных размеров заготовки при температуре 496 С в

1028618

Составитель С.белобокова

Редактор М,Бандура Техред И.Гайду Корректор. А.Тяско

Заказ 4884/19 Тираж 486 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4