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Messen der Pechhärte

Heiner — Mon, 03 Dec 2007 21:25:17 +0000

Eigentlich soll der Härtegrad des Pechs beim Polieren eines Teleskopspiegels sehr genau auf die Umgebungstemperatur angepasst werden. Mir persönlich scheint die Pechhärte nicht ganz so wichtig zu sein, wie vielen anderen Spiegelschleifern, vielleicht hatte ich bisher aber auch einfach nur Glück. Das Pech meiner aktuellen Pechhaut fühlt sich nun aber eindeutig zu hart an. Ich hätte die Härte also wohl lieber vor dem Gießen der Pechhaut testen sollen.

Das Problem dabei ist, dass ich kein Messgerät habe, mit dem die Viskosität einer solcher extrem zähen Flüssigkeiten zuverlässig und reproduzierbar bestimmt werden kann. Deshalb habe ich heute ein wenig im Internet nach einer Lösung gesucht. In der Gemeinde der Spiegelschleifer haben sich offenbar zwei Methoden durchgesetzt, nämlich

der Pitch Penetration Test, der unter anderem in der Publikation Fun Facts about Pitch & the Pitfalls of Ignorance der Zygo Corporation in Kapitel 2 beschrieben ist
und der Twyman Viscosity Test, der insbesondere in How to Make a Telescope (Second Edition) von Jean Texereau favorisiert wird.

Spontan entschloss ich mich, die zweite Variante – also einen Twyman Viscosity Tester – zu bauen. Leider habe ich nur eine uralte Version des Texereau, in der dieser Viskositäts-Tester noch nicht beschrieben ist, aber auch hier hilft wie so oft das Internet weiter. Auf der Webseite der Springfield Telescope Makers (Stellafane) wird ein solcher Tester beschrieben. Das Grundprinzip ist, dass eine genau definierte Spitze mit einer genau definierten Kraft für eine genau definierte Zeit auf die Pechhaut drückt. Die Viskosität wird dann aus der Eindringtiefe der Spitze abgeleitet.

Bezüglich der genauen Spezifikation des Messgerätes fragte ich sicherheitshalber noch einmal im Technikforum des Astrotreff nach: Die Spitze des Testers soll einen Winkel von 14° aufweisen, wobei der zentrale Bereich in einem Durchmesser von einem Millimeter plan geschliffen werden soll. Diese Spitze soll nun mit einer Kraft von einem Kilogramm für fünf Minuten auf das Pech einwirken. (Ja, ja, ich weiß, die Einheit der Kraft ist das Newton, ich meine selbstverständlich 9,80665 N …)

Den Bau des eigentlichen Testers werde ich noch mal etwas näher beschreiben, wenn das Teil fertig ist, aber zumindest kann ich verkünden, dass ich mir in der letzten halben Stunde auf meiner neuen Drehmaschine eine Welle gedreht habe, die ganz genau den gewünschten Spezifikationen entspricht. Sie wiegt ein Kilogramm und hat eine 14° Spitze, deren zentraler Millimeter plan geschliffen ist. Ein erster provisorischer Test legt nahe, dass meine Pechhaut tatsächlich zu hart ist, aber ich warte lieber ab, bis ich die Messung mit einem ordentlichen Testaufbau besser reproduzieren kann.

Weblinks:

Pitch Hardness Tester by Stellafane (englisch)
Pitch Tester by Mike Lockwood (englisch)
Pitch Hardness Tester by Laurie Hall (englisch)
Fun Facts about Pitch & the Pitfalls of Ignorance (besonders Kapitel 2; englisch)

Miranda: Politur

Heiner — Tue, 13 Nov 2007 10:29:18 +0000

Da ich mich in den nächsten Tagen in diesem Blog um ein anderes Thema kümmern möchte, hier kurz der Fortschritt meines Teleskop-Projekts. Inzwischen ist der Spiegel schon fast auspoliert. Eigentlich sind keine Besonderheiten zu berichten – der Poliertisch erfüllt seine Aufgabe erwartungsgemäß und es gibt weiterhin keine Kratzer in der Oberfläche des Spiegels.

Ein kleiner Wermutstropfen ist vielleicht der Kurvenradius des Spiegels. Er beträgt zur Zeit immer noch ganz genau 1500 Millimeter. Da das die Zielvorgabe für den fertigen Spiegel ist und man einen Teleskopspiegel parabolisiert bzw. wie in meinem Fall hyperbolisiert, indem man seine Mitte vorsichtig vertief, ist das eigentlich ein paar Millimeter zu wenig. Ich arbeite also beim Polieren vorsichtig daran, den Kurvenradius etwas zu vergrößern.

Pechhaut

Heiner — Wed, 10 Oct 2007 15:29:30 +0000

Am nächsten Wochenende möchte ich das Schleifwerkzeug zum Polieren des Hauptspiegels mit einer Pechhaut überziehen. Dafür habe ich mir eben noch mal ein paar Seiten zu dem Thema im Internet angesehen (Links siehe unten). Wenn man nämlich mit Pech rumhantiert, dann sollte man sehr genau wissen, was man tut – sehr sehr genau! Anderenfalls hat man Pech gehabt und bekommt zudem noch ordentlich Ärger mit der Liebsten.

Pech ist eine tiefschwarze superzähe Flüssigkeit, die bei der Destillation von harzhaltigen Holzarten, Erdöl oder Kohle entsteht. Die hier verwendeten Polierpeche sind eine Mischung von Pechen, Kolophonium und/oder Schellack.

Auf den ersten Blick hört sich “tiefschwarze superzähe Flüssigkeit” ja noch ganz friedlich an, aber wer schon mal näher damit zu tun gehabt hat weiß, dass das Zeugs wirklich ekelige Eigenschaften hat. Wenn es kalt ist, dann ist es hart. Wenn es dann bricht, fliegen kleinste Splitter in alle Richtungen. Wird es erwärmt, dann wird es zunehmend schmierig/flüssig. Alles was mit warmen Pech in Berührung gekommen ist, kann man getrost wegschmeißen. Man bekommt es einfach nicht mehr sauber. Ich mag gar nicht daran denken, was ein kleiner Splitter oder Spritzer unter der Schuhsohle anrichten könnte…

Genau diese extrem hohe Viskosität macht das Pech aber auch so besonders gut geeignet zum Polieren von Teleskopspiegeln. Bei diesem Material kann man die Form der Oberfläche des Polierwerkzeugs während des Polierens sehr schön beeinflussen. Dazu kommt, dass kleinste Fremdkörper, die sonst zu Kratzern im Glas führen wurden, im Pech versinken und so unschädlich gemacht werden.

Siehe auch:

John Dobson gießt eine Pechhaut

Weblinks:

Opferstock

Heiner — Mon, 01 Oct 2007 09:15:01 +0000

Demnächst soll die Politur des Hauptspiegels meines neuen Cassegrain-Teleskops beginnen. Ich habe mich jetzt endgültig entschieden, meinen alten Schleif- und Poliertisch in Rente zu schicken und mir einen neuen zu bauen. Grundsätzlich gibt es da mehrere Möglichkeiten. Entweder rotiert man den Schleifteller regelmäßig mit der Hand, so wie ich es bisher gemacht habe. Es ist auch möglich, den Schleifteller mit einem Motor anzutreiben und ihn so automatisch langsam drehen zu lassen. Ich habe mich für eine dritte Möglichkeit entschieden, nämlich für einen traditionellen sogenannten Opferstock – also einen Poliertisch, um den man bei der Arbeit herum geht.

Schon vor einigen Tagen hatte ich begonnen dafür einen Fuß aus Beton zu gießen. Dafür nahm ich einfach einen größeren Untersetzer für Blumentöpfe und füllte ihn mit einer Zement/Sand Mischung. Um Die Stabilität des Fußes zu erhöhen gab ich Moniereisen in die Form und ließ zwei Enden des Eisens oben aus dem Fuß herausgucken (auf dem Bild nicht zu sehen, weil die beiden Enden hier in der Erde stecken.

Nachdem der Beton ausgehärtet war, löste ich den Fuß aus der Form…

… und setzte als Säule ein ausgedientes PE-Wasserrohr über die Mitte des Fußes. Dieses PE-Rohr wurde nun ebenfalls mit Moniereisen und Mischung gefüllt. Am oberen Rand setzte ich ein Stück Metallrohr ein, um die Tischplatte je nach Bedarf auswechseln zu können.

Als auch die Säule ausgehärtet war, konnte endlich die vorbereitete Tischplatte verbaut werden. (Man erkennt, dass ich meine Oberfräse in letzter Zeit ziemlich gequält habe

Trotz der relativ kleinen Auflagefläche des Fußes steht der Schleiftisch wegen des hoben Gewichts bei tiefem Schwerpunkt erstaunlich stabil. Ich muss ihn unbedingt bei der nächsten Party mal als Stehtisch testen

Miranda: Grobschliff und Feinschliff des Sekundärspiegels beendet

Heiner — Mon, 17 Sep 2007 06:57:41 +0000

In letzter Zeit war ich leider etwas schreibfaul. Deshalb hier nur die Details meines Fortschritts am Projekt Miranda: Nach jeweils etwa einer Stunde K180 und K320 war der Grobschliff beendet. Mit dem Taschenlampentest lässt sich die Kugelradius zwar nicht sonderlich genau feststellen, die Messung ergab jedenfalls ca. 720mm.

Gestern habe ich nun auch den Feinschliff des Sekundärspiegels mit Aluminiumoxyd 15my, 9my, 5my und 3my ohne Kratzer beendet. Leider ergab ein erneuter Taschenlampentest wieder einen Kugelradius von ca. 720m. Es fehlen also noch gut 25mm an der Zielvorgabe. Bevor ich mit dem Polieren des Sekundärspiegels anfange, werde ich entscheiden, ob ich lieber noch einmal zu K320 zurückkehre, um auch diese 25mm noch herauszuschleifen. Wenn ich richtig rechne, muss ich die Pfeiltiefe um 0,08mm vergrößern um auf den gewünschten Kugelradius von 695,4mm zu kommen, ganz schön viel Glas, wenn man es wegpolieren will.

Miranda: Grobschliff des Sekundärspiegels mit K180

Heiner — Fri, 31 Aug 2007 09:55:41 +0000

Gestern Abend habe ich den Sekundärspiegel noch mal ca. eine Stunde mit Carbo 180 bearbeitet. Wollt ihr zuerst die gute oder lieber erst die schlechte Nachricht hören?

OK, erst die Schlechte: Ich habe schon wieder einen kleinen Chip im Glas. Die gute Nachricht ist, dass sich auch dieser Chip auf der Rückseite befindet und zwar auf der Rückseite des Schleifwerkzeugs. Ich bin wieder nicht ganz sicher, wie ich ihn mir eingefangen habe, wahrscheinlich habe ich das Tool beim Abwaschen in der Wasserwanne gegen den blöderweise darin liegenden Wetzstein gehauen. Ansonsten ist die Oberfläche des Spiegels jetzt vollständig bearbeitet und der gewünschte Kurvenradius von knapp 700mm fast erreicht. Die Form der Oberflächen hat sich in der letzten halben Stunde stark verbessert, ist aber immer noch nicht ganz zufrieden stellend. Deshalb werde ich noch eine weitere Runde mit K180 einlegen.

Das Schleifen dieses Mini-Spiegels ist eine echte Fummelarbeit. Ständig kommen sich meine Finger beim Rotieren des Spiegels gegenseitig in die Quere. Martin Trittelvitz rät Einsteigern in seinem empfehlenswerten Klassiker Spiegelfernrohre – selbst gebaut (das Buch ist glaube ich inzwischen vergriffen, ich habe aber trotzdem mal meinen Ref-Code in den Link eingebaut ) mit einem 6-Zoll Spiegel (ca. 150mm) anzufangen. Ich persönlich würde empfehlen noch zwei oder sogar vier Zoll draufzulegen, zumindest wenn man etwas größere Hände hat.

Miranda: Grobschliff des Sekundärspiegels

Heiner — Mon, 27 Aug 2007 20:22:44 +0000

Eigentlich hatte ich mir für den heutigen Abend vorgenommen, einen sogenannten Opferstock – also einen Poliertisch – zu bauen, um den man beim Polieren herum gehen kann. Als ich jedoch in die Werkstatt kam, lächelte mich mein alter Schleifplatz so herausfordernd an, dass ich nicht widerstehen konnte und stattdessen kurzerhand begann den Sekundärspiegel für das Projekt Miranda zu schleifen.

Wie schon berichtet, soll Miranda ein Cassegrain-Teleskop werden. Diese Kategorie von Teleskopen verwendet einen konvexen (also einen nach außen gewölbten) Sekundärspiegel. Auf dieser Skizze des Strahlengangs eines Cassegrain Teleskops befindet sich der Sekundärspiegel auf der linken Seite.

Sowohl der Rohling als auch das Schleifwerkzeug für den Sekundärspiegel bestehen aus Borosilikat-Glas. Die Scheiben haben jeweils einen Durchmesser von 115mm und eine Dicke von 15mm. Eigentlich bin ich im Gegensatz zu einigen anderen Spiegelschleifern ein großer Freund von Granit-Schleifwerkzeugen. Im Falle dieses konvexen Sekundärspiegels möchte ich mir aber die Möglichkeit offen halten, das Schleifwerkzeug später als Referenz zum Prüfen des Spiegels zu verwenden.

Nachdem ich entschieden hatte, welcher der fast identischen Rohlinge zum Schleifwerkzeug degradiert werden soll und welche Flächen jeweils geschliffen werden sollen, schliff ich zunächst wieder mit dem Wetzstein eine Fase in den Rand der Scheiben. Leider war mir beim Grobschliff des Hauptspiegels das Karbo 60 und Karbo 80 ausgegangen, deshalb begann ich den Grobschliff mit Karbo 180. Nach etwa 90 Minuten erreichte der geschliffene Bereich beim konkaven Schleifwerkzeug rundum gleichmäßig den Rand. Beim konvexen Spiegel blieb noch ein kleiner zentraler Bereich mit einem Durchmesser von etwa 35 Millimeter unbearbeitet.

Der Sekundärspiegel soll ein Kurvenradius von 695,4mm erhalten. Bei einem Durchmesser des Spiegels von 115mm ergibt sich daraus eine Pfeilhöhe von knapp 2,4mm. Daran fehlt im Moment leider noch fast ein Millimeter.

Miranda: Feinschliff mit Microgrit WCA 5my und 3my

Heiner — Sun, 26 Aug 2007 12:06:40 +0000

Auch nach dem Microgrit 9my wurden Arbeitsplatz und Werkzeuge wieder gründlich gereinigt. Allerdings sollte man sich wohl nicht der Illusion hingeben, dass es möglich ist Partikel mit einer durchschnittlichen Größe von 9 Mikrometer vollständig entfernen zu können. Immerhin ist sogar der Staub in der Luft zum Teil erheblich größer.

Als nächste Körnung folgte nun das Schleifmittel (Aluminiumoxyd) mit einer Körnung von 5 Mikrometer. Dieses Zeug ist derartig fein, dass man es beim Schleifen fast nicht mehr sehen kann. Besonders beim Aufsetzen des Spiegels auf das Schleifwerkzeug ist hier allerhöchste Vorsicht geboten.

Eigentlich kann man während des Feinschliffs sehr gut fühlen, ob Spiegel und Schleifwerkzeug richtig gut sphärisch sind. Sicherheitshalber machte ich trotzdem noch einen letzten Bleistifttest. Natürlich darf man die Markierung in dieser Phase nicht mehr mit einem Bleistift machen. Ich verwende dafür einen wasserfesten Permanent-Marker. Wie man auf dem zweiten Bild einigermaßen erkennen kann, wurden die Markierungen gleichmäßig abgetragen. Der Spiegel scheint also tatsächlich recht sphärisch zu sein.

Nach nur drei Chargen war diese Körnung durch. Da ich bis zu diesem Zeitpunkt immer noch keinen Kratzer produziert hatte, wagte ich es, dem Rat von Stathis Kafalis zu folgen und noch weitere drei Chargen mit Aluminiumoxyd 3my zu schleifen. Damit erkläre den Feinschliff des Hauptspiegels nun offiziell für beendet.

Miranda: Feinschliff mit Microgrit WCA 9my

Heiner — Sun, 26 Aug 2007 08:58:10 +0000

Eine genauere Kontrolle der Spiegeloberfläche mit der Lupe ergab keine Kratzer und auch keine Pits von der vorherigen Körnung. Deshalb reinigte ich noch einmal den Arbeitsplatz, alle Werkzeuge usw. und wechselte anschließend zu Microgrit 9my. Schon nach vier Chargen (netto ca 30 Minuten) war auch diese Körnung durch.

Als Lupe (oder treffender Fadenzähler) verwende ich zwei ausgediente Okulare, und zwar ein Super 20 als “Übersichtsokular” und ein Super 10 zur genaueren Kontrolle. Eigendlich fand ich diese Okulare auch am Teleskop gar nicht mal so schlecht, trotzdem wurden sie inzwischen von hochwertigeren Okularen abgelöst.

Miranda: Feinschliff mit Microgrit WCA 15my

Heiner — Sat, 25 Aug 2007 22:16:45 +0000

Am Tag nach der letzten Schleifaktion hatte ich doch noch einzelne Pits von der vorherigen Körnung gefunden. Um auch die zu beseitigen, habe ich heute während der Sportschau noch einmal netto eine Stunde mit Mikrogrit 15my geschliffen. Bisher bin ich zwar noch nicht dazu gekommen den Spiegel genauer zu untersuchen, aber er scheint weiterhin fratzerfrei zu sein. Der Kugelradius beträgt immer noch ca. 1500mm (Brennweite 750mm).

Was ist eigentlich mit den Bayern los? Seit Beckenbauer aufgehört hat, kenne ich sie nur als Fußball-Arbeiter und plötzlich von heute auf morgen fangen sie wieder an zu spielen. Wenn das so weiter geht, könnte das eine sehr langweilige Saison werden.