Atelier d'Optique

Société Astronomique de France

Le travail du verre

Maintenant que vous avez choisi les caractéristiques de votre miroir, il s'agit de le réaliser, de le tailler. Vous trouverez à l'atelier tout ce qu'il faut pour mener à bien votre projet. Nous avons à votre disposition les postes de travail, les abrasifs  et surtout l'expérience nécessaire pour que tout se passe pour le mieux. Armez-vous de courage et commencez à tailler votre miroir. Voici en bref les différentes étapes de la réalisation.

L'ébauchage (carbo 36 à 80)

Réalisation des chanfreins

Il est nécessaire de réaliser un chanfrein sur les angles pour éviter que le moindre choc des écailles ou des éclats. S'installer dans l'évier sur une bassine en plastique retournée en laissant un très léger filet d'eau mouiller la pièce. Travailler sous l'eau avec une pierre à faux ou une plaque diamantée. Choisir la face du disque miroir qui va devenir la face optique, en privilégiant l'absence de bulle.

Dressage du dos

Il est nécessaire de dresser (aplanir) le dos du miroir avant le travail d'ébauchage. Le dressage du dos permet de s'assurer de sa planéité. En effet, lors du polissage, les aspérité du dos risquent sinon de se retrouver sur la surface optique. Les disques bruts sont également livrés avec des faces polies. Il est beaucoup plus facile de travailler en ayant dépoli le dos pour éviter que le disque glisse entre les doigts.

  • Travailler alternativement miroir dessus - miroir dessous.
  • Exécuter des courses un quart de diamètre en W ou en 8.
  • Travailler au carbo 280 à 400.
  • Essayer d'obtenir une surface suffisamment grosse pour que la surface accroche assez avec les doigts et suffisamment fine pour que le nettoyage soit facile.

Ebauchage

L'opération d'ébauchage ou de creusage, consiste à rendre le miroir concave, et lui donner le rayon de courbure correspondant à la focale désirée (Rayon Courbure = 2 x focale). Le disque outils est installé sur le poste de travail, recouvert de carbo 80 humidifié. On vient déposer le disque miroir dessus, puis on effectue des courses venant faire frotter le centre du miroir sur le bord de l'outil. Le centre du miroir parcourant des cordes du disque outil. Après avoir fait 2/3 aller-retours sur une corde, tourner autour du poste, et faire aussi légèrement tourner le disque miroir sur lui même, afin de ne pas privilégier un axe.

Contrôler fréquemment le rayon de courbure et l'état des chanfreins (pour éviter les éclats!) . Il est possible de mesurer approximativement le flèche au centre du miroir simplement en posant une régle sur un diamètre du disque et en mesurant la profondeur au réglet. Pour une mesure plus précise du rayon de courbure obtenu, voir l'utilisation du sphéromètre).

Les abrasifs et accessoires

  • Une bassine, éponge.
  • Carbo 60 à 80 ou 120.

Les courses pour l'ébauchage

Le travail se réalise miroir dessus.

  • Courses allongées passant pas le centre, un tiers à un demi diamètre.
  • Courses en W 1/3 à 1/2 diamètre.
  • Courses excentrées faisant passer le centre du miroir sur le bord de l'outil.
  • Appuyer fortement le miroir sur l'outil.
  • Vérifier régulièrement les chanfreins.
  • Mesurer la flèche en mettant une règle sur un diamètre et en mesurant le centre avec un réglet. Quand la flèche approche de la valeur souhaitée, vérifier le rayon de courbure au sphéromètre.

Le réunissage (carbo 120)

Le réunissage consiste à éliminer les irrégularités de forme provenant de la phase d'ébauchage. Les courses doivent être droites (le centre du miroir passe au dessus du centre de l'outil) et d'amplitude 1/3. L'opération est terminé quand les 2 disques s'épousent parfaitement, les surfaces sont alors réunies et de forme sphérique. La focale ayant tendance à augmenter lors du réunissage, il faut alterner les séchés miroir dessus ou dessous pour rectifier la focale.

Le doucissage (carbo 180 à 600)

L'outil légèrement humide est posé sur le poste de travail protégé par des journaux. Du carbo est saupoudré sur l'outil. Le carbo est étalé à la main

Une séchée de doucissage Doucissage au carbo 400 d'un disque en quartz de 254 mm Utilisation d'un poids de 5 kg, miroir dessus. Contrôle de la surface avec un vieil oculaire de microscope. Un petit rond au feutre à droite marque une petite piqûre qui partira au polissage.

Principes de travail

En interposant entre le verre et l'outil avec un peu d'eau et des abrasifs de plus en plus fins, l'état de surface du verre (et de l'outil) vont devenir par abrasion de plus en plus lisses. Le travail s'effectue alternativement miroir dessus et miroir dessous, pour conserver le rayon de courbure obtenu à l'ébauchage. Le rayon de courbure peut être légèrement ajusté en travaillant davantage miroir dessus (on le diminue) ou miroir dessous (on l'augmente).

Courses de doucissage

Pratiquez des courses en W ou des courses droites de petite amplitude, maximum 1/3 du diamètre, avec de faibles déports latéraux pour conserver le rayon de courbure acquis lors de l'ébauchage. Si vous souhaitez ajuster votre rayon de courbure, travaillez miroir dessus pour le raccourcir et outil dessus pour l'augmenter, en allongeant légèrement les courses. Revenez ensuite aux courses normales pour bien réunir les surfaces. Les courses en huit ou en infini sont un peu plus compliquées mais permettent souvent de réunir en quelques tours, elles permettent également de bien répartir la boue abrasive sur toute la surface. Quand les surfaces ne sont pas réunies, les disques peuvent accrocher légèrement lors des mouvements, et une bulle peut se former au centre (centre un trop creusé).

Précautions lors du doucissage

  • vérifier régulièrement les chanfreins
  • Attention aux rayures : changement d'éponge et nettoyage soigné du miroir et de l'outil (en n'oubliant pas les tranches, le dos et les chanfreins) sont obligatoires à chaque changement de grain. Si vous êtes très soigneux vous pouvez aussi nettoyer à fond la bassine, le poste de travail. Ne posez votre miroir ou votre outil que sur des surfaces qui ne risquent pas d'être contaminées par un grain plus gros : le papier journal propre est le plus simple. Tout grain resté peut se détacher et venir faire une rayure qui oblige à retourner au grain précédent (ou même avant).
  • Attention aux chocs ! Il faut poser très délicatement le miroir sur l'outil (ou l'inverse). Si le choc est un peu fort, le risque est de provoquer une écaille sur les bords qui sont plus fragiles, malgré le chanfrein que vous avez pris soin de bien entretenir...ou une écaille sourde sur la surface si vous cognez vraiment trop fort.
  • Vérifier le réunissage à chaque changement de grain :

  • Tracer un quadrillage au feutre sur la surface du miroir.
  • Après quelques courses, le centre est ici usé avant les bords Faire quelques courses au grain inférieur (juste assez pour voir les traits commencer à s'effacer)
  • Vérifier que l'usure des traits est à peu près uniforme : généralement les différences sont entre le bord et le centre.

 

  • Polir le chanfrein du miroir. Le polissage du chanfrein, outre l'aspect esthétique, permet de le maintenir plus facilement propre et diminue les risques de rayures sur les bords. En effet, des grains d'abrasifs peuvent rester coincés dans des micro-cavités d'un chanfrein juste dégrossi et le grain libéré à plus de chances de retomber et de rester coincé entre le miroir et l'outil. Pour polir le chanfrein, entourer une cale en bois d'un morceau de tissus assez résistant (drap quelconque, vieille toile de jean), mouiller le tissus avec un peu d'eau et d'abrasif à polir (Oxyde de cérium, oxyde de zirconium, SRS848, et frotter le chanfrein comme pour sa réalisation. Le polissage du chanfrein n'a pas besoin d'être parfait et d'ailleurs beaucoup s'en passent.

Contrôle de la surface au doucissage - © A. Gaillon 2011Contrôles pendant le doucissage

Il faut vérifier avec une forte loupe, à l'oculaire, ou à la loupe binoculaire la qualité de la surface avant le changement de grain. Il reste toujours quelques piqûres un peu plus grosses que la surface : les marquer avec un feutre au dos du miroir. Après une ou deux séchées, si elles disparaissent et que d'autres réapparaissent, il est inutile de continuer plus loin, il faut prendre un grain plus fin. L'examen le plus simple se pratique à l'oculaire en posant le miroir sur un support permettant un éclairage par en dessous. Utiliser un masque sur le dos du miroir et examiner la zone à la limite de l'ombre, où les moindres défauts ont un contraste maximum. Vérifiez que la densité des piqûres est la même au centre et au bord, sinon, travailler en conséquence (miroir dessous pour user un peu plus les bords).

Le polissage (cérium, zirconium, SRS 848, opaline)

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