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Assolutamente si Giulio, hai ragione, le briciole hanno dalla loro un elevato rapporto superficie/volume che tende a farle rammollire prima del resto, tenendo in oltre conto che essendo un basso-fondente comunque rammollisce prima…
Faccio una piccola digressione, rispetto all’andare dei lavori, per dire due parole sulla struttura del blank.
La posizione finale che ho assegnato alle nervature posteriori, sono il frutto di tutta una serie di prove e idee, che mano a mano ho affinato, fino ad ottenere il risultato odierno.
La simulazione con un apposito software, che mi permette di valutare la deflessione della superficie superiore dovuta al peso proprio del vetro, ha dato il seguente risultato:Come si può vedere, e i colori aiutano in questo senso, la deflessione della superficie superiore varia tra i -1.76nm delle zone in giallino (quelle più alte) e i -5nm delle zone azzurrino (quelle più basse), ovvero una differenza, diciamo P-V, imputabile all’accoppiamento blank-cella di supporto di circa 3-4nm sull’intera superficie, quindi ben più che accettabili.
Non ho tenuto conto della zona centrale più bassa (circa -7nm) perché oscurata dal secondario.A presto…ciao a tutti…
Ciao Giulio,
si, possono non sembrare molti, ma se riferiti al raggio di curvatura si vede come questo vari tra i 2300 e i 5600 mm. Comunque sia non dovrebbe essere un problema togliere le ondulazioni, l’unica conseguenza di ciò è che il disco superiore non risulterà di spessore perfettamente uniforme, ma ci saranno zone leggermente più spesse e altre leggermente più sottili.Non ci sono pezzi in pyrex nel blank, è completamente costituito da vetro calcio-sodico, tagliato dallo stesso lotto di vetro, per essere il più sicuri possibile che il coefficiente di dilatazione termica dei vari pezzi fossero il più uguali possibili. Accoppiare pyrex e calcio-sodico, non sarebbe possibile (almeno per la mi modesta esperienza) perché hanno coefficienti di dilatazione termica troppo diversi e in fase di raffreddamento si formerebbero prima le cricche e poi si romperebbe tutto.
Il basso-fondente non è altro che un vetro macinato finissimo (polvere) che è poi mischiato con dell’acqua per creare una specie di crema abbastanza densa (se guardi bene nella foto di un post precedente, dove sto posizionando a mano i vari pezzi, noterai una roba bianca tra i vari pezzi di vetro, ecco quello è il basso-fondente). Come basso-fondente si usa un vetro che “fonda” a temperature più basse rispetto ai vetri che si vogliono saldare assieme in modo che ne faciliti il processo. Nel mio caso, sono arrivato comunque ad una temperatura per cui anche senza il basso-fondente i vetri si sarebbero attaccati lo stesso, ma l’ho messo perché da prove fatte precedentemente risultava una saldatura migliore (più resistente ) rispetto al non mettercelo.
P.S: E’ stato importante scegliere tra tutte le polveri di vetro da usare come basso-fondente , quella che aveva lo stesso coefficiente di dilatazione termica dei vetri da unire.
Ciao, grazie Uraniborg…
Speriamo poi che i risultati siano all’altezza…
Ispezione/controllo del bank:
Innanzitutto sono partito con il controllare il blank uscito dal forno, e sembra che la saldatura tra i vari pezzi di vetro sia venuta bene, il basso-fondente interposto tra le varie giunzioni, per facilitare il processo, ha fatto il suo dovere alla grande. Anche battendo leggermente con le nocche delle dita in vari punti del vetro, si sente sempre un rumore bello secco, proprio come ci si aspetterebbe da un corpo unico bello compatto.
Analizzando però la curvatura della superficie superiore, ho notato che evidentemente il disco di vetro non è riuscito ad adagiarsi perfettamente sopra allo stampo bombato in gesso, infatti spostando lo sferometro sopra di essa, in posizioni diverse, si nota facilmente come la lancetta del comparatore si muova continuamente, segno che la curvatura del vetro cambia da punto a punto.
Vabbeh, vorrà dire che la fase di sgrossatura sarà un pochino più lunga del previsto. In teoria non dovrei aver grossi problemi a eliminare tutte queste ondulazioni…
Nel filmato sottostante si può vedere quanto appena descritto:
A presto…ciao
Blank del primario:
Lo specchio primario l’ho realizzato dopo numerosi tentativi in vetrofusione, durante i quali ho provato a realizzare uno specchio nervato avente una grigliatura sul retro ben precisa, determinata dopo numerosi calcoli e simulazioni strutturali, che però non hanno avuto successo per tutta una serie di problematiche di processo che ho incontrato, come integrità dello stampo alle alte temperature, curve di temperatura, insorgere di cricche nel vetro durante il raffreddamento, e altre mille ancora…
Per cui dopo tutta una serie di tentativi ho optato non per la vetrofusione, ma per un processo di rammollimento, che consiste nel riuscire a portare i vari pezzi di vetro che compongono il blank ad una temperatura per cui iniziano a rammollire/fondere quel tanto che basta perché si attacchino saldamente gli uni agli altri. Seguito poi da un’adeguata curva di raffreddamento per evitare l’insorgere di tensioni interne.
L’idea è stata quella di prendere un disco di vetro di 42cm di diametro e 10mm di spessore e poggiarla sopra ad una sagoma bombata in gesso avente un raggio di curvatura circa uguale a quella che desidero abbia lo specchio finito, così che durante il rammollimento la lastra si adagi sopra assumendo una forma a menisco.
Sul retro di questo menisco poi sono state applicati tutta una serie di pezzi di vetro, opportunamente ritagliati e sagomati in modo da appoggiarsi perfettamente alla curvatura del menisco da una parte e formare un piano dal’altra, oltre a una serie di dischetti forati al centro, che hanno sia la funzione di collegare saldamente tra loro le varie nervature rendendo rigida la struttura, sia come punti di ancoraggio per fissare lo specchio alla cella di supporto.
Ed ecco il risultato:Qui mentre assemblavo i vari pezzi:
Qui appena prima di infornare e appena dopo aver spento il forno, quindi alla massima temperatura (infatti si vede che è un po’ giallino):
e qui il risultato finale:
Tanto per farvi apprezzare la differenza di temperature in gioco, tra il processo di rammollimento e quello di vetrofusione, basta guardare come si presentava il forno appena dopo lo spegnimento dello stesso a quasi 1100°C (bella differenza rispetto al giallino che si vedeva nella foto di prima
):A presto altri sviluppi…ciao
Ciao Franco,
sinceramente non riuscirei a tracciare una linea guida come chiedi, anche perchè la mia esperienza di grattavetro è limitata e sempre e comunque in abito amatoriale, quindi non riesco di certo a valutarne la convenienza economica visto che tutte le ore di lavoro sono a gratis (essendo un hobby), al massimo posso risparmiare sul costo degli abrasivi (ma tanto quelli grossi costano anche poco).
Piegare un blank di vetro, si certo ti risparmia delle ore di lavoro, ma non è semplicissimo da fare, nel senso che poi bisogna stare davvero molto attenti con le curve di temperatura, altrimenti si generano tensioni interna ecc, quindi dal punto di vista amatoriale non è la strada più semplice da percorrere, anche perchè farti mettere a disposizione un’intero forno solo per te per 1-2 giorni ha il suo costo.Per quanto riguarda le tensioni in uno specchio nervato, no non è vero che sono un problema. Un qualunque oggetto, della forma che preferisci, se di materiale omogeneo e isotropo, non presenta tensioni interne durante la dilatazione o contrazione a meno che:
1) ci siano gradienti di temperatura interne all’oggetto. Ma queste, anche se dovessero apparire durante il transitorio, andrebbero a sparire una volta che la temperatura si stabilizza.
2) l’oggetto è vincolato rigidamente in più punti che tendono a non consentirgli di dilatarsi o restringersi liberamente, ma questo non avviene se lo specchio è semplicemente appoggiato sopra la culla.Ciao a tutti,
riesumo questa vecchia discussione, per aggiornarvi su quella che è stata la conclusione dei lavori.
Finalmente dopo moooolto tempo, sono riuscito a portare lo specchio ad allumiare, e per questo ringrazio molto, il gentilissimo Romano Zen, che mi ha eseguito il lavoro.Nel frattempo però, altre a quanto scritto nei post precedenti, mi ero messo a fare ancora dei piccoli esperimenti sia sulle tecniche di lavorazione, sia sui test ottici (P.S: ho sempre dato precedenza all’apprendimento più che al risultato finale vero e proprio per questo mio specchio scuola, altrimenti mai mi sarei messo a toccarlo ancora) che mi hanno portato a smerigliare leggermente (grana 220) anche la superficie posteriore.
Questa operazione, non molto intelligente da fare a quel punto della lavorazione, ha sicuramente alterato leggermente la forma finale dello specchio, anche se li linee del Ronchi eseguito l’altro giorno in autocollimazione erano belle dritte su tutto lo specchio, fino al bordo.
Quindi in definitiva, posso considerare lo specchio finito,
quasi certamente non avente la correzione mostrata nei post precedenti, ma sicuramente al di sopra dei valori minimi richiesti per questi magnifici strumenti…
Non vedo l’ora di testarlo in cielo….
A presto, ciao a tutti…. Si si, certo Massimo, non volevo dire che è impossibile ottenere una buona figura, intendevo dire che è molto più complicato, mi sono espresso male, scusate…
Concordo quando dici che “l’unico dato certo che abbiamo, è la variazione della superficie prima e dopo la sessione di lavorazione” e che questa è dovuta all’azione combinata tra la tipologia di passata e la deformazione dello specchio, ed è chiaro che meno è influente l’effetto della deformazione e più comprensibile risultano essere gli effetti delle passate utilizzate.
Per fare un esempio, se uso delle passate 1/3 COC ed ho uno specchio che si deforma molto, alla fine mi trovo continuamente con un bordo rialzato (o ribattuto), al posto di una sfera, a cui non riesco a dare una motivazione, quindi magari imputo il risultato alla pece non ben adattata, alla pressione sbagliata ecc…Poi ovvio che con i dovuti accorgimenti si possono ottenere dei buoni risultati lo stesso.
Quanto detto fino ad ora è riferito un caso molto al limite, in cui le deformazioni del solo peso proprio sono molto elevate, e ben al di fuori di quelli che sono i casi abituali, per questo ero partito dall’esperimento condotto da Fabio, non tanto per parlare del suo lavoro, ma per parlare in generale di casi così estremi.Ad ogni modo, come siamo d’accordo, si possono raggiungere buone correzioni, resta l’insormontabile problema dovuto alla variazione di inclinazione del telescopio.
Es. Se il bordo si flette di 100nm (valore volutamente esagerato) quando il telescopio è rivolto allo zenit, e lo si riesce a lavorare fino a portarlo in tolleranza, quando poi lo porto in verticale tutti quei 100nm ritorneranno a sollevarsi per effetto elastico, essendo scomparsa la componente normale allo specchio dell’accelerazione di gravità.Questo per dire, che oltre ad un certo punto non si può scendere con lo spessore del vetro, altrimenti non c’è accorgimento che tenga, a meno di non accontentarsi di una correzione ottica che può variare anche di molto al variare dell’inclinazione del telescopio. Oppure si adotta una cella con molti più punti di supporto.
P.S: E’ da tenere presente comunque che non abbiamo considerato la deformazione dovuta alla componente parallela alla superficie che varia anch’essa con l’inclinazione, la quale combina i propri effetti con quelli dovuti alla componente normale, però in prima approssimazione si considerano questi effetti di minor intensità rispetto agli altri.
Ciao Franco,
allora, lavorare uno specchio già sopra la sua cella non è una cattiva idea, soprattutto se il blank è molto fino in relazione al diametro (anche io ora sto lavorando il mio, già sopra la sua cella), però ovviamente ci sono delle limitazioni. Lavorare lo specchio sopra la cella è di aiuto, ma non può riuscire a compensare ogni cosa.
Nel senso che, se lo specchio è talmente poco rigido (o troppo fino) da deformarsi molto (intendo decine di nanometri) già solo per effetto del suo peso, si deformerà ancora di più, sulla zona in lavorazione, per effetto del peso dell’utensile.
Questo significa che in quel punto, il vetro si flette, viene lavorato, e poi quando la pressione dell’utensile viene a mancare, si risolleva per elasticità. Ecco che anche in questa maniera non si riesce ad ottenere una buona figura. Per tentare di minimizzare questo effetto, si può esercitare pochissima pressione sopra l’utensile, allungando di contro di molto i tempi di lavorazione.
Rimane comunque il problema che anche se si riesce ad ottenere una figura perfetta con lo specchio puntato allo zenit, la stessa correzione non la si può avere al variare dell’inclinazione del telescopio, dato che cambia la componente normale allo specchio, dell’accelerazione di gravità.
Questo per dire che NON è per forza essenziale partire da un blank perfettamente rigido e indeformabile (anche se più che ci si avvicina meglio sarebbe), ma deve per lo meno possedere una rigidità tale da deformarsi di pochi nanometri (massimo una decina. Oppure massimo 4.2 nm di RMS come suggerito dal manuale di GuiPlop) quando posto sopra la sua cella e messo in orizzontale.P.S: se il blank è troppo sottile e le deformazioni sono troppo elevate, nessuno vieta di realizzare una cella con un numero più elevato di punti. Quanto più elevato? Beh, fino a che il numero di punti non è in grado di mantenere le deformazioni entro le tolleranze, anche se questo comporta un aumento della complessità nella realizzazione della stessa.
Mi spiace, ma no, al momento non ho dati a sufficienza per tracciare una curva empirica dimetro/spessore minimo, anche se ne avevo trovane in internet. Una di queste è qui: https://people.eecs.berkeley.edu/~jonah/18plus/
ma ne avevo trovate anche altre, solo che ora non mi ricordo dove.Per quanto riguarda il risparmio di peso, così a spanne tra la mia soluzione nervata ed una monolitica avente pari rigidità, c’è un risparmio di peso di circa il 40-50%, anche se non è il risparmio di peso il fattore che fa la differenza. La differenza la fa, l’elevato rapporto area-volume che consente a questa tipologia di blank di andare a temperatura velocemente e di seguire mooooooolto meglio le variazioni di temperatura dell’aria.
A presto…ciao…
Ciao Franco,
davvero molto bella e curata nei dettagli la tua lavorazione…devo guardarmela con più attenzione appena avrò del tempo… Si avevo visto anche io lavoro di Fabio Marioni, anche se ho seri dubbi, sulla qualità ottica che possa avere quello specchio, non tanto per l’accuratezza che può essere riuscito o meno a raggiungere in lucidatura e parabolizzazione, ma proprio per le distorsioni dovute al peso proprio del blank di vetro, così fino in relazione al diametro.
A sostegno di ciò ti mostro un paio di calcoli che ho fatto:In primis, mi viene da dire che la posizione dei punti di appoggio non sembra seguire nessun tipo di ottimizzazione. Per avere un’idea, ho sormontato alla foto della cella del telescopio, la posizione dei 18 punti di appoggio suggeriti da Gui Plop e la differenza che si vede è notevole (anche se Gui Plop non è ottimizzato per specchi a menisco, la soluzione che fornisce può comunque considerarsi in prima approssimazione buona).
Detto ciò ho effettuato delle simulazione con un programma agli elementi finiti per calcolare la deflessione dovuta solamente al peso proprio del vetro, quando appoggiato sulla sua cella. Nell’ immagine si vede la deformazione del blank con la cella proposta da Fabio (le deformazioni sono ovviamente esagerate per una miglior comprensione visiva). Anche fittando i dati con la miglio parabola, risulta essere presente un errore P-V sull superficie superiore (escludendo la porzione centrale di 350mm di diametro, oscurata dal secondario) pari a circa 135 nm ovvero Lambda/2 !!!!!!!!!!! Quindi anche se fosse riuscito a lavorare ed ottenere uno specchio perfetto, la deflessione dovuta al peso proprio del vetro comprometterebbe tutto.
La figura sotto invece si riferisce al risultato ottenuto con una cella di supporto migliore (quella in rosso nella prima immagine).
In questo caso il P-V risulta pari a circa 70nm, ovvero Lambda/4. Ancora troppo grande per le strette tolleranze ottiche necessarie in queste applicazioni. Il sistema cella+rigidezza del blank non dovrebbe influenzare in maniera sensibile la qualità ottica di un telescopio, e sicuramente non indurre deformazioni dello stesso ordine di grandezza della massima tolleranza ammessa in uno specchio.A parte queste considerazioni, trovo il lavoro fatto da Fabio molto interessante ed è da apprezzare per la passione e la tenacia impiegata nell’ affrontare una sfida del genere. Ovviamente si possono fare tutti i calcoli e simulazioni che si vogliono, ma è sempre l’occhio posto all’oculare che dà il giudizio finale al lavoro svolto. E io non ce l’ho messo, quindi non posso giudicare oltre…
Per rispondere alla tua domanda, NO, non ci sono complicazioni particolare nella realizzazione della cella per uno specchio a menisco. Infatti i vari triangoli di supporto in una normale cella, devono essere flottanti, proprio per potersi adattare alla superfice inferiore del blank. Se questa è curva, si disporranno in modo da appoggiarsi a tale curvatura. Magari qualche piccolo accorgimento lo si può avere, ma nulla che complichi il lavoro.
La curvatura a menisco di un disco di vetro non è particolarmente difficoltosa, basta disporre di uno stampo bombato e di un forno in grado di raggiungere almeno i 600 °C. A queste temperature (anche un pochino inferiori 500-550 °C) il disco di vetro inizia a rilassarsi ed appoggiarsi sullo stampo sottostante. Sarà poi da porre molta attenzione alla curva di raffreddamento che deve essere adeguatamente lenta per evitare l’insorgere di tensioni interne nel vetro.
In conclusione, a menisco o no, il vetro deve essere sempre e comunque adeguatamente spesso per non deformarsi eccessivamente sotto il suo stesso peso, altrimenti non c’è accorgimento che tenga (ottica attiva esclusa).Negli ultimi mesi ho fatto diverse prove, sia in vetrofusione che per rammollimento, e nonostante molti insuccessi, alla fine sono riuscito ad ottenere questo:
https://www.grattavetro.it/wp-content/uploads/2017/04/Blank-1.jpg
https://www.grattavetro.it/wp-content/uploads/2017/04/Blank-3.jpgCome puoi vedere la superficie superiore è formata da un disco di 420mm di diametro e 10mm di spessore già curvato (tipo menisco), sul cui retro però sono stati attaccati, per rammollimento, tutta una serie di nervature per dare l’adeguata rigidezza.
Ora devo “solo” vedere se riesco a lavorarlo e se mantiene la forma nel tempo…
a breve spero di riuscire a postare qualche dettaglio in più…a presto…Ciao Ciao Franco, un caloroso benvenuto qui nel forum, da parte mia…
Non ti preoccupare, non sei di certo fuori luogo qui, tutti coloro che hanno la passione per l’astronomia, o per l’auto-costruzione di una qualunque parte del telescopio, o che desiderano imparare, discutere, o condividere le proprie esperienze su questo fantastico mondo, sono più che ben accette… Franco, di dove sei? Hai già un telescopio?
Per quanto riguarda l’uso di macchinari come supporto nella realizzazione di specchi per telescopi, ti poso dire, che se cerchi in internet, troverai moltissime informazioni e soluzioni diverse. Per cominciare, ti consiglierei di cercare quella che forse è la più conosciuta, ovvero la “mirror or matic”, la trovi googolando…troverai molte indicazioni, anche dettagliate a riguardo…
Come ti ho già detto poi, ci sono anche altre tipologie di macchine, ogni una pensata per riuscire a fare più o meno lavorazioni, ma per ora comincerei a dare un’occhiata a quanto ti ho suggerito…Sono curioso di leggere gli sviluppi e i dettagli del tuo progetto,
a presto…
Mirco Ciao Giuseppe, si si non ti preoccupare per le immagini del ronchi…
Era solo uno sfizio mio, non che per impreziosire ulteriormente, con delle belle foto, questa discussione sulla tua realizzazione… Ciao Giuseppe, un grosso benvenuto anche da parte mia…
Non posso che unirmi anche io, nel farti i complimenti per l’ottimo lavoro svolto, non che per il notevole risultato ottenuto… Non ti preoccupare, se anche la fresa a tazza si è allargata leggermente durante il taglio, questo non ti andrà influenzare minimamente in nessun aspetto. Ne nell’alluminatura, ne in fase di osservazione. Anche perchè, per quanto si sia aperta, non penso che il diametro inferiore dello specchio sia più grande di si e no 1-2 mm rispetto a quello superiore, quindi vai tranquillo.
Ah, a proposito, hai fatto qualche bella foto del test di Ronchi? riusciresti a postarne qualcuna? Sarebbero molto interessanti, non che istruttive…
grazie,
Ciao a presto…
