Fabrication de miroirs de télescopes

Pour en savoir plus sur la fabrication des miroirs de télescopes, consultez le dossier suivant:

Au début du mois de janvier 2004, une présentation par Denis Bergeron et Daniel Rollin sur la fabrication de miroirs de télescopes a stimulé plusieurs membres à se lancer dans ce genre de projet. Actuellement, quatre membres se sont procurer des disques de pyrex et des abrasifs pour débuter leur projet de miroir.

Ainsi, Denis Bergeron veut se fabriquer un miroir 30cm F5, Jacques Lech veut se faire un 20cm F6, Jacques Chagnon veut se fabriquer un miroir de 20cm F6 et Mario Chagnon veut se fabriquer un miroir de 15cm F4.5. Daniel Rollin a très gentiment offert des disques de pyrex et des abrasifs qu'il avait encore en sa possession. Nous le remercions sincèrement pour son offre très appréciée.

Le projet a débuté au début du mois de mars 2004 par le creusage des disques. C'est un projet à long terme au rythme de chacun. Nous mettrons dans cette section l'évolution du projet par les participants afin de suivre leur progrès.

Première étape: Creusage des miroirs (mars 2004)

Denis Bergeron a débuté la fabrication de son miroir de 30cm F5 vers la fin décembre 2004 alors que Mario Chagnon, Jacques Lech et Jacques Chagnon ont débuté le leur au mois de mars 2004.

La première étape de la fabrication d'un miroir consiste à choisir le meilleur disque de verre qui deviendra le miroir et l'autre disque servira d'outil. On utilise pour la première étape, un abrasif très dur appelé CARBORUNDUM no 46 puis par la suite un autre à grain plus fin soit le numéro 80. Pour les miroirs de 20cm et moins, on peut débuter le creusage à l'abrasif No 80 moins agressif que le No 46.

On place le disque de pyrex le moins beau qui deviendra l'outil en dessous et le disque le plus beau deviendra le miroir sera placé sur le dessus de l'outil sur notre POSTE DE TRAVAIL. Le creusage consiste à mettre la poudre abrasive entre les deux disques avec un peu d'eau et d'effectuer des courses de creusage qui avec le temps donnera une forme concave au miroir et convexe à l'outil. On poursuit les courses de creusage jusqu'à ce que l'abrasif devient gris pâteux. A ce moment, on sentira que l'effet est beaucoup moins évident. On lave ensuite les disques et on recommence à nouveau. On appelle SÉCHÉE un travail complet avec un abrasif jusqu'à ce qu'il soit complètement usé et inopérant.

Lors de la fabrication des miroirs, il est très important de tourner constamment autour de notre poste de travail afin que les disques de verre s'use le plus uniformément possible. On recommence les séchées jusqu`à ce que nous commencions à avoir une courbure et que la surface des deux disques (outil et miroir) présente un aspect uniforme du centre jusqu'au bord.

A l'occasion, il faut surveiller le bord des disques pour vérifier s'ils deviennent coupant. A ce moment, il faut faire un CHANFREIN qui consiste à arrondir les bords des disques pour éviter de briser le bord des disques si on échappe le disque sur les bords.

Pour déterminer notre courbure à atteindre selon la longueur focale désirée, on calcule par une formule simple (voir dossier sur la fabrication des miroirs) l'épaisseur de verre à enlever au centre qu'on appelle FLECHE. On se sert d'une mèche de perceuse ayant l'épaisseur de la flèche que l'on passe sous une règle au centre du miroir. Cette méthode est très simple et assez précise.

On continue le creusage des disques jusqu'à ce que la flèche soit atteinte.

Les images suivantes expliquent le processus de creusage et la détermination de la courbure:

Poste de travail	Disque de pyrex brut sans aucune forme au début du projet		Etendage d'abrasif à gros grain NO 46 avec un peu d'eau sur l'outil

Courses de creusage du miroir			Courses de creusage

	A la fin de la séchée, l'abrasif devient pâteux et inopérant				Aspect du miroir après les premières séchées

	Fabrication d'un chanfrein avec une pierre ponce pour arrondir les bords des disques

Séance de creusage de miroirs chez Jacques Lech à Grenville, hiver 2005				Aspect du miroir après plusieurs séchées	Poste de travail

		Jacques Chagnon creusant son miroir de 20cm F6		Chanfrein	Au travail

		Denis Bergeron		Mario Chagnon à droite

		Analyse de la surface à la recherche de piqûres (petits trous à la surface)

Séance de creusage

		Fin de séchée: abrasif pâteux et inopérant			Denis Bergeron

Comparaison entre un miroir de 15cm, 20cm et 30cm			Miroir et outil avec texture de surface uniforme		Vérification de la courbure du miroir

	Vérification de la courbure du miroir à Mario

Premier test de réflexion d'une lampe en ajoutant de l'eau sur la surface du miroir.		Un gars satisfait	Vérification de la courbure du miroir avec la mesure de la flèche. L'épaisseur de la mèche correspond à la profondeur qu'il faut atteindre au centre du miroir. Ici, il faut poursuivre le creusage.

Courbure atteinte: L'épaisseur de la mèche correspondant à notre flèche passe sous la règle au centre				Outil convexe	Jacques Chagnon

Mario Chagnon		Denis Bergeron

Texture d'un miroir (abrasif NO 80)

Une fois la courbure atteinte, on vérifie la longueur focale avec le Soleil (lumière provenant de l'infini) en mettant une couche d'eau à la surface du miroir. On mesure le plus exactement possible la distance entre le centre du miroir et l'image du Soleil au foyer (point le plus net). Il ne faut JAMAIS mesuré la longueur focale avec une lampe proche car nous obtiendrons plutôt le RAYON DE COURBURE qui équivaut à deux fois la longueur focale.

Si nous sommes très près de la longueur focale désirée et que la texture à la surface des disques est uniforme du centre jusqu'au bord, on est prêt à passer à l'étape du REUNISSAGE ou CONTACT. Cette étape s'effectue avec un abrasif plus fin (abrasif No 80) et elle consiste à égaliser parfaitement les courbures des deux disques de verre (outil et miroir). Les courses d'égalisation des surfaces sont différentes de celles du creusage. En général, elle consiste en des courses rectilignes en forme de W ne dépassant pas 1/3 diamètre. Pour vérifier si les courbures sont égales entre elle, on assèche les deux disques et on trace avec un crayon à mine des lignes transversales sur les deux surfaces. On frotte ensuite à sec (sans eau ni abrasif) les deux disques et on note s'il y a accrochage. On frotte en faisant des courses 1/3 D en W. On retire les disques et on note si les lignes se sont effacées uniformément. Si ce n'est pas le cas, on poursuit d'autres séchées en effectuant les courses de réunissage.

Une fois le réunissage atteint, on peut passer à une autre étape appelée DOUCISSAGE qui consiste à rendre les surfaces de plus en plus égales et douces par l'emploi d'abrasifs de plus en plus fins.

Mesure de la longueur focale exacte du miroir une fois la flèche atteinte. On mouille le miroir et on se sert du Soleil.				Traçage de lignes au crayon mine

Frottage à sec pour vérifier si les disques glissent avec aisance sans accrochage		Vérification des lignes. Celles-ci doivent s'effacer uniformément partout si le réunissage des disques est parfait		Chanfrein

Poursuite des courses de réunissage des disques		Chanfrein	Amélioration du réunissage

				Vérification

		De mieux en mieux	Des gars satisfait :))



	Nos miroirs

Rencontre du 30 mai 2004

Nous nous sommes rencontrés le 30 mai 2004 chez Mario Chagnon pour poursuivre la fabrication des miroirs. Mario et Jacques Chagnon ont atteint maintenant leur courbure. Ils sont rendus à l'étape du réunissage des deux surfaces des disques de pyrex avec l'abrasif numéro 80.

Mesure de la focale avec le Soleil		Chanfrein	Jacques Chagnon	Nettoyage	Denis Bergeron

	Mario chagnon	Courses de réunissage pour égaliser parfaitement les deux courbes des disques de pyrex

Deuxième étape: Le DOUCISSAGE

Au cours du printemps et de l'été 2005, nous avons poursuivi les étapes de fabrication de nos miroirs. Les courbures de nos miroirs étant atteintes ainsi que le réunissage, nous étions prêt à procéder à une nouvelle étape qui consiste à adoucir la surface des disques par l'emploi d'abrasifs de plus en plus fin.

Après les abrasifs dures et agressifs que sont le No 46 et No 80, on poursuit les étapes de doucissage avec des abrasifs moins gros comme le No 120, puis le No 240. A cette étape, il faut vérifier soigneusement la surface avec un oculaire renversé afin de localiser les PIQURES. Celles-ci sont des petits trous ou éclats de verre très fins résultant des abrasifs précédents. La surface doit devenir de plus en plus douce, uniforme et le contact ou réunissage des disques s'améliorera à mesure du déroulement du doucissage. Le nombre de séchées par abrasifs varie de 10 à 20 dépendant de l'état des surfaces.

Après l'abrasif NO 400 et 800, la surface du verre est très douce. On commence à distinguer les contours des lettres d'un journal lorsque le miroir est déposé dessus. Après l'abrasif 1200 ou 2500, on voit déjà à travers et on distingue une première réflexion de la lumière en éclairage rasant. Les dernières séchées à l'abrasif 1200 ou 2500 doivent être prolongées au maximum. Il ne reste pratiquement que de l'eau à la fin. Le douci doit être uniforme, semi-transparent et exempt de piqûres et graphignures. Si c'est le cas, il vaut mieux les éliminer et revenir aux abrasifs précédents s'il le faut. On refait ensuite les dernières étapes jusqu'à la fin du doucissage.

Nous sommes maintenant prêt pour la prochaine étape qui consiste à POLIR le miroir avec un abrasif encore plus fin pour enlever toute trace de douci. Le miroir deviendra complètement transparent et il réfléchira par lui-même comme le fait le verre transparent.

Doucissage à l'abrasif No 120					Examen minutieux avec un oculaire renversé

Vérification de la surface à la recherche de piqûres		Piqûres apparentes		Vérification de la qualité du réunissage

Lavage des abrasifs à partir du No 400			Doucissage à l'abrasif No 400

	Aspect du miroir après l'abrasif No 400		Abrasifs 600 et 1200

		Aspect de la surface du miroir après l'abrasif No 600



			Aspect du miroir après l'abrasif NO 800

Aspect du miroir après l'abrasif NO 1200. On est capable de lire les lettres d'un journal placé en dessous du miroir et il réfléchi en éclairage indirect.

Troisième étape: Fabrication du polissoir et polissage

Une fois l'étape du doucissage terminé, on passe à l'étape du polissage qui consiste à enlever toute trace de douci sur le miroir. Le miroir sera complètement transparent et il réfléchira par lui-même comme le fait le verre.

Pour poursuivre le travail de polissage, il faut se fabriquer un polissoir qui contient des alvéoles de poix dure (sorte de résine) qui produit une surface plus molle que le verre. La surface du polissoir épouse parfaitement la courbure du miroir. Le polissage se fait en insérant un abrasif de polissage comme de l'oxyde de cérium ou du rouge à polir entre le polissoir et le miroir. Comme d'habitude, on frotte en faisant des courses de 1/3D en W en tournant constamment les disques. On remarquera après quelques heures de polissage que le centre s'éclaircit de plus en plus. On poursuit le polissage jusqu'à ce qu'il n'y ait plus aucune trace de douci du centre jusqu'au bord. La consistance du rouge à polir ou de l'oxyde de cérium doit être assez liquide. En général, on ajoute 1/3 d'eau pour 2/3 d'oxyde de cérium ou de rouge à polir.

La fabrication du polissoir est très facile. On commence par faire fondre la poix noire à feu doux dans une casserole. Pendant ce temps, on laisse reposer dans l'eau chaude l'outil, le moule pour faire le polissoir (placé en sandwich entre l'outil et le miroir) et le miroir placé sur le dessus pour qu'ils deviennent chaud et supporte la poix chaude.

Fonte de la poix à feu doux sur un poêle électrique		Moules pour polissoir	Miroir, moule à polissoir et outil dans l'eau chaude

Une fois la poix fondue, on prend en premier lieu le miroir dans l'eau chaude, on l'essuie et on y met une bonne couche de rouge à polir ou d'oxyde de cérium sur le dessus et les côtés pour éviter à la poix de coller. On installe par dessus le moule à polissoir en prenant bien soin de ne jamais mettre d'alvéole en plein centre du miroir. Cela produirait des défauts au centre du miroir. On étend du rouge à polir ou oxyde de cérium partout sur les deux côtés du moule et à l'intérieur des alvéoles.

On sort l'outil de l'eau chaude qu'on essuie avec un essuie-tout. On met un peu de térébenthine sur un essuie-tout et on frotte l'outil. On prend la casserole avec la poix fondue et on le coule partout sur le moule. Une fois bien étendu, on met l'outil centré sur le dessus et on attend que la poix refroidie. Une fois refroidie, on enlève le surplus de poix sur le tour du miroir qu'on remet dans la casserole pour usage futur. Une fois le surplus de poix enlevé, on renverse le miroir pour qu'il revienne dessus. On déplace le miroir sur le moule pour le dégager. Une fois enlevé, on enlève soigneusement le moule et on égalise les bords du polissoir avec un ciseau à bois.

Par la suite, on rince le polissoir à l'eau froide et on le brosse pour enlever les résidus de poix. On nettoie ensuite notre bac d'eau ou l'évier et on rince le polissoir à l'eau tiède mais pas chaude. On amène le polissoir sur une surface solide et égale. Entre temps, on met le miroir dans l'eau chaude quelques minutes ainsi qu'un moustiquaire de nylon qui servira à faire un contact parfait entre la surface du polissoir et le miroir.

On prépare le polissoir en étendant du rouge à polir ou l'oxyde de cérium partout sur les alvéoles. On va chercher le moustiquaire de nylon et on l'étend sur le polissoir. On y ajoute du rouge à polir ou de l'oxyde de cérium puis on va cherche le miroir qu'on dépose sur le moustiquaire. On fait une bonne pression pour que les mailles du moustiquaire s'incruste dans toutes les alvéoles du polissoir. On retire le miroir et on enlève le moustiquaire. On remet le miroir dessus le polissoir et on presse également dessus mais légèrement pour que le contact soit parfait. Le miroir doit glisser parfaitement sur le polissoir sans aucune accrochage. Parfois, on entend un crissement tellement le contact est parfait.

On laisse refroidir les disques en contact pour au moins 1 heure de temps avant de commencer le polissage. Le polissage se fait en faisant des courses 1/3D en W. On tourne constamment les disques et autour du poste de travail. On poursuit le polissage durant plusieurs heures en utilisant de l'oxyde de cérium (blanc ou rose à polir). On s'apercevra que le centre commence à s'éclaircir plus vite que les bords. Il est conseiller de polir aussi en mettant l'outil dessus, miroir dessous. On poursuit le polissage jusqu'à ce qu'il n'y ait plus aucune trace de douci du centre jusqu'au bord.

Voyez les étapes de fabrication d'un polissoir en image:

Prise du miroir dans l'eau chaude	Essuyage du miroir	Mise de rouge à polir ou d'oxyde de cérium sur le miroir

Mise du moule à polissoir sur le miroir et ajout de rouge à polir		Essuyage de l'outil avec de la térébenthine		Ajout de poix fondu partout sur le moule

	Mise de l'outil centré sur la poix sur le miroir			Laisser refroidir la poix

Enlever le surplus de poix sur le pourtour		Retourner le miroir sur le dessus	Enlever soigneusement le miroir et le moule à polissoir

Aspect du polissoir		Egaliser le pourtour du polissoir avec un ciseau à bois bien aiguisé

Rinçage et brossage du polissoir à l'eau froide	Mise du polissoir sur une surface planche et dure	Ajout de rouge ou d'oxyde de cérium sur le polissoir		Mise du moustiquaire de nylon sur le polissoir

Mise de rouge partout sur le moustiquaire		Mise du miroir chaud sur le moustiquaire et pression partout

Pression sur le miroir pour incruster les micro-carrelures du moustiquaire dans les alvéoles de poix du polissoir.

Mario et Jacques Chagnon fabriquant leurs polissoirs:

Jacques et Mario Chagnon	Jacques Chagnon	Fabrication du polissoir du miroir à Jacques (20cm F6). Le blanc est de l'oxyde de cérium.

Fonte de la poix	Mario Chagnon fabriquant le polissoir de son miroir 15cm F4.5


Mario qui refait son polissoir car il n'était pas satisfait (perfectionniste!!!)

			Joindre l'utile à l'agréable

Après plusieurs heures de polissage, il arrive que les alvéoles deviennent aplaties. Il faut refaire le polissoir. Il suffit d'enlever la vielle poix avec un ciseau à bois en grattant celle-ci dans un sac de plastique et de la réutiliser à nouveau en la faisant fondre. On refait un nouveau polissoir comme à l'étape précédente.

Quatrième étape:

Correction des défauts à la surface du miroir et utilisation du testeur de Foucault.

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