Способ получения граданов

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 09) (И За) С 03 С 21 ф фа% .л РЕТЕНИЯ ВУ УДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИ ОПИСАНИЕ ИЗ АВТОРСКОМУ СВИДЕТ(71) Ленинградский ордена Ленинаполитехнический институт им.И.И.Кали"нина и Ленинградский технологическийинститут целлюлозно-бумажной промьаленности. (56) 1. Патент .фРГ И 1957629,кл, С 03 С 21/00, 1970.2. Авторское свидетельство СССРИф 550349, кл. С 03 С 21/00, 1974(54) (57) СПОпутем ионлянных заготпоследующимчающийполучения пряболее 260 ммпомещают взаготовке кцию механичечего подверглаждению. ОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГРАДАНОВ ообменной обработки стек"овок в расплаве соли .сохлаждением, о т л ис я тем, цто, с цельюмых граданов длинойстеклянную заготовку обойму, прикладывают к омпенсирующую ее деформаскую. нагрузку, послеют ионному обмену и ох"Изобретение относится к техни" цеской физике и может быть использовано, в частности, для изготовления передающих изображение длинных ци-" линдрических граданов, применяемыхв качестве оптических элементов, например жестких эндоскопов, а также для изготовления длинных плоских граданов, применяемых, например,в копировально-множительных аппаратах, 10Известен способ непрерывного получения граданов, суть которого состоит в том, что две массы расплавленных металлов с противоположных сторон рас. плавленного стекла приводят в сопри косновение 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 Г 13Недостатком этого способа является 25 то, цто 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 обработкивысокая точность поддержания температуры, скорости вытяжки граданов и силы тока в объеме 2,5,3 ).Наиболее близким к изобретению яв 35 ляется способ получения единичных передающих изображение граданов,состоящйй в ионообменной диффузионной обработке стеклянных цилиндров в расплавах солей с последующим охлаждением2.Однако известный способ характеризуется 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, возни" кающие 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 10-153.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 велицины 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 расплавпри температуре диффузионной обработ 4 Е аки( 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 неlгнутсятак как их веса хватает для компенсации напряженияНижний конец заготовки закреплен. Верхний конец заготовки представляет собой пружинуЗ с жесткостью К -" 9,810 н/м. Верхний конец динамометра может быть закреплен в обойме на различной высоте. так что натяжение пружины предварительно задается.расплаве на основе нитрата натриякомпенсирующая нагрузка составляет610 Н. Заготовку закрепляютв обойме из нержавеющей стали. С помощьюдинамометра к ней прикладывают механическую нагрузку 6"10 Н. Затемобойму с заготовкйо нагревают до 9966 Си опускают в расплав на основе нитра"та натрия . Время ионообменной диффузионной обработки составляет 39 ч.По истечении указанного времени обойму 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 имеетраспределение показателя преломления И 1 =191-01 В)1 где г - 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 аппаратуры для контроля режима получения граданов; получение одновременно нескольких граданов со стандратными параметрами указанного типа как при одновременной обработке нескольких заготовок, так и плоских градановпри 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 градановпрямоугольной формы длиной более 200 мм и толщиной 1-2 мм, которые могут быть использованы в опти" ческих трактах копировально-мнсжительных аппаратов и других оптико-механи" ческих приборах. 3 10286184Так как температурный ход вязкостии коэффициента термического расширения для различных стекол отличается1,:кроме того, напряжения зависят отформы и размеров заготовки), наибо"лее просто и компенсирующее натяжениеопределяется экспериментально припревышении необходимой нагрузкиобразец. начинает растягиваться. Однвко растяжение не превышает несколь оких процентов, так как оно вызываетсокращение пружины динамоментра иуменьшение натяжения. Таким образом,величина натяжения регулируется авттоматически. При охлаждении образцапосле обработки происходит его сокращение и, соответственно, возрастаетнатяжение пружины, препятствующее поперечными деформациями. Для аналогичной автоматической компенсации можетбыть использован кулачковый механизмдля создания заданной зависимости напряжения от удлинения. После установления величины компенсирующей нагрузки заготОвку закрепляют в 25( заготовке в обойме) выбраннуюнагрузку. Заготовку с обоймой нагревают до температуры ионообменной обработки и помещают в расплав необхо- зодимой соли. По истечении времени, необходимого и достаточного для получения в заготовке распределения показателя преломлейия, обеспечивающегопередачу изображения, заготовку вобойме извлекают иэ расплава и осту 35жают до комнатной температуры, неснимая 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 В связи между узлом 2 и ис 45точником внешней компенсирующей нагрузки 5, расплав 6 соли, стенку 1.обоймы, термопару 8, нижнее основание 9 обоймы, ванну 10, стойку 11 для. жесткого крепления источника внешнейнагрузки 5 к верхней крышке 12.П р и м е р . Берут заготовкуцилиндрического градана диаметром 4"1 мм, длиной 260 мм литиево-натриево.амомоборосилиКатного стекла ОфЭ Определенная для данных размеровзаготовки при температуре 996 С в1028618 еда 884/19 Тираж 186ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб.,ака писно