DE3510414A1

DE3510414A1 - Herstellung eines leichtgewichtspiegelrohlings mit stuetzgeruest

Info

Publication number: DE3510414A1
Application number: DE19853510414
Authority: DE
Inventors: Paul 6458 Rodenbach Sauerwein
Original assignee: Heraeus Quarzschmelze GmbH; Heraeus Schott Quarzschmelze GmbH
Current assignee: Heraeus Quarzglas GmbH and Co KG
Priority date: 1985-03-22
Filing date: 1985-03-22
Publication date: 1986-10-02
Also published as: FR2579331A1; JPS61223702A; US4898604A; FR2579331B1; GB2172593B; JPH0458602B2; DE3510414C2; GB8606981D0; GB2172593A

Description

^{3 4}

Gestaltung des Stützgerüstes zuläßt; weiterhin soll auf Fig. Ib zeigt einen Querschnitt in vertikaler Richtung

irgendwelche Flußmittelzusätze verzichtet werden. entlang der Linie AB gemäß Fig. 1 a. In dieser Figur sind

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, die auf dem plattenförmigen Träger 1 aufgesetzten Gradaß die Graphitformkörper auf die als Träger dienende phitformkörper 2 erkennbar, wobei der zwischen je-Spiegel- oder Rückenplatte direkt aufgesetzt werden, 5 weils zwei benachbarten Formkörpern 2 befindliche daß das Stützgerüst vollständig aus der in die Zwischen- Zwischenraum 4 sowie der zwischen dem Graphitrahräume eingefüllten Körnung gebildet wird, und daß die men 3 und dem jeweils benachbarten Formkörper 2 so gebildete Anordnung in dem Ofen unter einem Druck befindliche Zwischenraum 5 mit der Körnung so ausgeim Bereich von 2 χ 10~² bis 2 mbar auf eine Tempera- füllt wird, daß diese ausgehend vom Träger 1 aus Quarztur im Bereich von 1710°C bis 1780⁰C im Bereich von 2 10 material bis zur Oberkante der Formkörper 2 reicht, bis 6 Stunden erhitzt wird und anschließend die mitein- Die Oberkante des Graphitrahmens 3 entspricht dabei ander verbundenen Teile der Anordnung zum Abkühlen der Oberkante der Formkörper 2, während die Unterim Ofen gehalten werden. kante des Graphitrahmens 3 bis zur Unterkante des

In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfah- plattenförmigen Trägers 1 reicht und diesen während rens wird die Anordnung auf eine Temperatur im Be- 15 des Verfahrens formstabil hält,

reich von 1720 bis 1740° C erhitzt. Die gemäß Fig. Ib mit Quarzkörnung versehene

Als Graphitformkörper werden Körper aus Graphit Form wird in einen Ofen eingebracht, welcher nach sei-

oder Graphit-Folie bereitgestellt, die Zwischenräume ner Evakuierung auf eine Temperatur von über 1700°C

vorzugsweise mit einer Körnung aus Quarzglas oder gebracht wird. Vorzugsweise wird eine Temperatur von Quarzgut der Korngröße 300 μπι aufgefüllt und im Ofen 20 ca. 1730°C gewählt. Die Heizdauer ist von der Größe

unter Vakuum im Bereich von 2 χ 10- bis 2 mbar ge- der eingebrachten Anordnung abhängig, sie kann im

schmolzen. Bereich von 2 bis 6 Stunden liegen. In der Praxis liegt sie

Die Vorteile der Erfindung liegen insbesondere darin, bei üblichen Anordnungen im Bereich von 3 bis 4 Stun-

daß die Herstellung des Stützgerüstes und die Verbin- den.

dung mit der Rücken- oder Spiegelplatte in einem einzi- 25 Nach Abschluß des Heizvorganges wird der evaku-

gen Arbeitsgang erfolgen, wobei die Struktur des Stütz- ierte Ofen mit einem Inertgas — vorzugsweise mit

gerüstes durch einfache Veränderung von Gestalt, Grö- Stickstoff — geflutet, dessen Temperatur bei ca. 20° C

ße oder Lage der Graphitformkörper veränderbar ist. liegt. Die sich daran anschließende Abkühlzeit beträgt

Als Ausgangsmaterial für das Stützgerüst dient Quarz- bis zu 24 Stunden, wobei diese Zeit von der Größe des

glas oder Quarzgut in Form einer Körnung. 30 Werkstückes abhängig ist. Nach dem Abkühlen werden

Im folgenden ist der Gegenstand der Erfindung an- die Graphitformkörper 2 und der Graphitrahmen 3 der

hand der Fig. 1 a, 1 b, 1 c sowie der Fig. 2 näher erläutert. Anordnung entnommen, so daß der in Fig. Ic dargestell-

Fig. 1 a zeigt die aus Quarzmaterial bestehende Platte te plattenförmige Träger 1 aus Quarzmaterial mit dem

mit den aufgesetzten Graphitformkörpern, aus Stegen 6 und den Randzonen 7 bestehende Stützge-

Fig. Ib zeigt einen Querschnitt durch diese Platte 35 rüst übrigbleibt. Fig. Ic zeigt dabei eine verhältnismäßig

nach der Auffüllung mit einer Körnung aus Quarzmate- einfache Form mit einem gitterartigen Stützgerüst. Die

rial, Stege 6 sind dabei aus der zwischen den Formkörpern 2

Fig. Ic zeigt eine nach dem erfindungsgemäßen Ver- eingefüllten Körnung 4 entstanden, während die Randfahren hergestellte Platte aus Quarzmaterial mit dem zonen 7 aus der zwischen dem Graphitring 3 und den Stützgerüst, zu einer Einheit verschmolzen, 40 jeweils benachbarten Formkörpern 2 befindlichen Kör-

Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt aus einer quadratischen nung gebildet worden sind.

Platte mit dreieckigen Ausnehmungen. je nach Stabilitätsanforderung ist es jedoch auch

Gemäß Fig. la befinden sich auf dem als Spiegelplat- möglich, andere wabenförmige Strukturen des Stützte oder Rückenplatte dienenden zylinderförmigen Trä- gerüstes vorzusehen, wie z.B. in Form von Dreiecken ger 1 aus Quarzmaterial in vorgegebenen Abständen 45 oder Sechsecken.

zueinander angeordnete Graphitformkörper 2; diese Nach Abschluß des Fertigungsvorganges ist es mögweisen im wesentlichen einen quadratischen Grundriß lieh, die zur endgültigen Fertigstellung des Spiegelrohauf, jedoch sind in den Randbereichen zur Anpassung an lings erforderliche zweite Platte — also Rücken- oder die kreisförmige Oberfläche des Trägers 1 die Formkör- Spiegelplatte — auf die Stege 6 bzw. Randzonen 7 aufper 2 mit einem der Kreisform angepaßten Grundriß — 50 zubringen und durch erneutes Erhitzen mit diesen unbeispielsweise in Form eines Dreiecks — versehen. Die lösbar zu verbinden. Nach Abschluß dieses Fertigungs-Formkörper 2 sind in regelmäßigen Abständen zueinan- Vorganges ist es dann möglich, den Spiegelrohling durch der angeordnet, so daß die zwischen ihnen liegenden Schneid- und Schleifvorgänge mit der erwünschten pla-Zwischenräume 4 stets die gleiche Breite aufweisen. Der nen oder gewölbten Oberfläche zu versehen.
Träger t wird von einem umlaufenden Graphitrahmen 3 55 Es ist jedoch auch möglich, anstelle des bisher ebenen umgeben, der in Form eines Hohlzylinders über die Trägers aus Quarzmaterial einen gewölbten Träger mit Oberkante des Trägers 1 hinausragt. Der Graphitrah- einem entsprechenden Stützgerüst zu versehen. In eimen ist zwecks besserer Übersicht in Fig. la nur teilwei- nem solchen Fall werden die an Oberkante und Unterse dargestellt. Als Material für den Träger 1 sind sowohl kante entsprechend der Spiegelwölbung abgerundeten Quarzglas als auch Quarzgut geeignet. 60 Formkörper entsprechend der in Fig. la dargestellten

In die gemäß Fig. la vorbereitete Form wird eine Figur aufgestellt. Auch in diesem Fall wird die Anord-Körnung aus kristallinem oder amorphem Quarz einge- nung von einem Graphitrahmen umgeben, welcher eine bracht, so daß der vom Graphitrahmen 3 umfaßte Raum Ausfüllung gemäß Fig. Ib ermöglicht. Bei verhältnismä-— d.h. der zwischen den Graphitformkörpern bzw. zwi- ßig dünnwandigen Trägern ist dabei zusätzlich eine Abschen Graphitformkörpern und Graphitrahmen befind- 65 Stützung durch Graphitformkörper mit entsprechend liehe Zwischenraum 5 — vollständig ausgefüllt wird. Es gewölbter Oberfläche auf der dem späteren Stützgerüst wird vorzugsweise eine Körnung der Korngröße von abgewandten Seite möglich.
300 μίτι verwendet. Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt aus einem quadratischen

fi

plattenförmigen Träger 1, dessen Stege 6 so angeordnet
sind, daß sie dreieckige Ausnehmungen bilden. Die Fertigung erfolgt analog zu dem oben beschriebenen Beispiel. Dabei wird um den plattenförmigen Träger ein
Graphitrahmen in Form eines Rechtecks eingesetzt.

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

W)

65

Claims

1 2 ί Patentansprüche Teils des Stützgerüstes eingefüllt, diese Anordnung in \ einen Ofen eingebracht und in einer nichtoxidierenden *

1. Verfahren zur Herstellung eines Leichtgewichts- Atmosphäre erhitzt wird und bei dem nach dem Abkühpiegelrohlings, der ein mit Ausnehmungen versehe- len die Graphitformkörper entfernt werden, nes Stützgerüst aufweist, das mit einer Spiegelplat- 5 Aus der DE-PS 3018 785 ist die Herstellung eines te oder Rückenplatte unverrückbar verbunden Leichtgewichtspiegels, insbesondere für astronomische wird, wobei als Werkstoffe für das Stützgerüst und Zwecke bekannt, bei dem zwischen eine Frontplatte aus die Spiegel- oder Rückenplatte solche ausgewählt Quarzglas oder hochsilikatischem Glas und eine Rükwerden, die praktisch den gleichen thermischen kenplatte aus Quarzglas, Quarzgut oder hochsilikati-Ausdehnungskoeffizienten aufweisen und bei dem io schem Glas ein vorgefertigtes Stützgerüst aus Quarzzur Herstellung des Stützgerüstes Graphitform- glas, Quarzgut oder hochsilikatischem Glas eingebracht körper innerhalb eines Graphitrahmens auf einen und mit diesen Platten unverrückbar verbunden wird, plattenförmigen Träger mit Abstand zueinander Dabei weisen die für die Platten und das Stützgerüst aufgesetzt werden und in Hohlräume zwischen den ausgewählten Werkstoffe praktisch den gleichen ther-Graphitformkörpern sowie zwischen Graphitform- 15 mischen Ausdehnungskoeffizienten auf. Zur Bildung des körpern und Graphitrahmen eine Körnung aus kri- Stützgerüstes werden auf einer später zu entfernenden stallinem oder amorphen Quarz zur Bildung wenig- Trägerplatte mit einer kohlenstoffhaltigen Oberflächenstens eines Teils des Stützgerüstes eingefüllt, diese schicht — beispielsweise Graphitplattenförmige Teile Anordnung in einen Ofen eingebracht und in einer und/oder rohrförmige Teile aus Quarzglas, Quarzgut nichtoxidierenden Atmosphäre erhitzt wird und bei 20 oder hochsilikatischem Glas aufgestellt, wobei in die dem nach dem Abkühlen die Graphitformkörper verbleibenden Leerräume zwischen jeweils zwei beentfernt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die nachbarten Teilen eine zu sinternde Masse aus Kör-Graphitformkörper (2) auf die als Träger (1) die- nung, kleinen Röhrchen, Stäbchen, Plättchen oder einer nende Spiegel-oder Rückenplatte direkt aufgesetzt Mischung daraus eingefüllt und diese Anordnung mit werden, das Stützgerüst vollständig aus der in die 25 einem Graphitrahmen in Form eines Ringes zusammen-Zwischenräume eingefüllten Körnung gebildet gehalten wird. Zusätzlich können auf der Trägerplatte wird und daß die so gebildete Anordnung in dem Formkörper aus kohlenstoff- bzw. graphithaltigem Ofen unter einem Druck im Bereich von 2 χ 10~² Werkstoff aufgestellt, wobei diese Formkörper nach bis 2 mbar auf eine Temperatur im Bereich von dem Abkühlen zusammen mit dem Graphitrahmen und 1710⁰C bis 178O⁰C im Bereich von 2 bis 6 Stunden 30 der Trägerplatte entfernt werden. Die so gebildete Anerhitzt wird und anschließend die miteinander ver- Ordnung wird in einem Ofen unter Aufrechterhaltung bundenen Teile der Anordnung zum Abkühlen im einer nichtoxidierenden Atmosphäre für einen Zeitraum Ofen gehalten werden. im Bereich von 2 bis 6 Stunden auf einer Temperatur im

2. Verfahren nach Anspruch I₁ dadurch gekenn- Bereich von 1300 bis 1600⁰C aufgeheizt. Während die- *. zeichnet, daß die Anordnung auf eine Temperatur 35 ses Erhitzungsprozesses versintern die Quarzglasteil-

im Bereich von 1720 bis 1740⁰C während einer Zeit chen der Masse nicht nur untereinander, sondern auch V

von 3 bis 6 Stunden erhitzt wird. mit den vorher eingebrachten rohrförmigen Teilen. ^

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge- Nach Entfernung der Graphitmaterialien wird das kennzeichnet, daß als Graphitformkörper (2) Kör- Stützgerüst beispielsweise durch gerichtete Wärmeeinper aus Graphit oder Graphit-Folie aufgesetzt wer- 40 wirkung mittels Lichtbogen mit der Frontplatte und der den. Rückenplatte zu einem Leichtgewichtspiegel verbun-

4. Verfahren nach einem oder mehreren der An- den.

Sprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Nach dieser DE-PS ist es somit erforderlich, auf der

Körnung mit einer Korngröße von ca. 300 μπι ein- Trägerplatte eine Vielzahl vorgefertigter, rohrförmiger

gefüllt wird. 45 Teile aus Quarzmaterial aufzustellen, welche nach Auf-

5. Verfahren nach einem oder mehreren der An- füllung mit einer Körnung aus Quarzmaterial nach dem sprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Sintervorgang die wabenförmige Struktur des Stützger-Ofen nach Abschluß des Heizvorganges mit Inert- üstes ergeben. Der von der Körnung eingenommene gas geflutet wird. Raum läßt sich dabei durch Einsatz von Graphitform-

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekenn- 50 körpern erheblich reduzieren, so daß trotz hoher Stabizeichnet, daß als Inertgas Stickstoff eingesetzt wird. lität nur ein verhältnismäßig kleiner Raum mit Material

ausgefüllt ist. Es handelt sich hierbei um ein verhältnis-

Beschreibung mäßig aufwendiges Verfahren, bei dem in nacheinander

folgenden Fertigungsstufen die als Vormaterial dienen-

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung 55 den rohrförmigen Quarzkörper herzustellen sind und eines Leichtgewichtspiegelrohlings, der ein mit Ausneh- anschließend als Grundstruktur für das Stützgerüst aufmungen versehenes Stützgerüst aufweist, das mit einer gebaut und nach Auffüllung mit der Körnung aus Spiegelplatte oder Rückenplatte unverrückbar verbun- Quarzmaterial zum Stützgerüst gesintert werden. Die den wird, wobei als Werkstoffe für das Stützgerüst und Verbindung mit der Front- bzw. Rückenplatte erfolgt die Spiegel- oder Rückenplatte solche ausgewählt wer- 60 dann in einem dritten Schritt, beispielsweise durch Warden, die praktisch den gleichen thermischen Ausdeh- meeinwirkung mittels Lichtbogen. Aufgrund der parnungskoeffizienten aufweisen und bei dem zur Herstel- tiellen Erhitzung können dabei erhebliche Spannungen lung des Stützgerüstes Graphitformkörper innerhalb ei- auftreten, die zur Beeinträchtigung der Stabilität führen, nes Graphitrahmens mit Abstand zueinander auf einen Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, unter Wahrung plattenförmigen Träger gesetzt und in Hohlräume zwi- 65 der Spannungsfreiheit innerhalb des Materials eine sehen den Graphitformkörpern sowie zwischen Gra- möglichst kostenkünstige Herstellungsweise anzugephitformkörpern und Graphitrahmen eine Körnung aus ben, die unter Verzicht auf die Verwendung bestimmter kristallinem oder amorphem Quarz zur Bildung eines vorgefertigter Teile aus Quarzmaterial eine beliebige