Valmistautuminen peilin muotoiluun

Seuraavaksi on luvassa peilin muotoilua. Ennen työhön ryhtymistä lähdin kartoittamaan peilin nykyistä tilannetta, ja seuraavassa on esitetty tästä yhteenveto ja tuomio.

Ensinnäkin, kiillotuksen jälkeen peilin pinnan ihanteellinen lopputulos on pallo. Se on seurausta siitä että pikialusta on hyvässä kontaktissa peilin kanssa ja että kiillotuksessa käytetyt liikkeet ovat olleet tarpeeksi satunnaisia.

Peilin pinnan muotoa voi tarkkailla sen heijastaman valon avulla. Tähän on useita metodeja, mutta lähdetään nyt ihan yksinkertaisesta liikenteeseen.

Ensimmäinen testi paljastaa että aikaisempi epäilyni vyöhykevirheestä piti paikkansa. Seuraava video on kuvattu asettamalla kamera ja valonlähde lähelle peilin kaarevuuskeskipistettä. Heijastuksesta näkyy että peilin keskustassa on maljamainen painauma. Tämä painauma selittää hyvin miksi alue ei meinannut millään kiillottua.

Epäilen että tämä vyöhykevirhe syntyi jo hienohionnan puolivälissä. Muistan että jossain vaiheessa yritin korjata keskustan kohoumaa, ja tässä yhteydessä hioin muutaman minuutin peilin keskustaa. Tämä oli virhe ja virhe näkyi jo aikaisemmin mikrometrillä tekemissäni mittauksissa. Hienohionta ja kiillotus eivät riittäneet korjaamaan muotoa oikeaksi. Alla on hahmotelma peilin nykyisestä muodosta.

Peilin keskellä näkyy maljamainen painauma. Muoto tulee esiin kun peiliä tarkastelee kaarevuuskeskipisteestä käsin.

Tavoitteena peilin muodolle Newton-kaukoputkessa on paraboloidi. Paraboloidi heijastaa optisen akselin kanssa samansuuntaiset valoaallot samaan pisteeseen, jolloin peilin muodostama kuva äärettömän kaukaisesta valonlähteestä on terävä.

Ensimmäinen tehtävä on saada poistettua malja ja epäsäännöllisyydet. Tätä varten lähden kokeilemaan lyhyitä työntöjä, joiden pitäisi johtaa palloon. Toinen tavoite on viimeistellä Ronchi-hila sekä optinen tarkkuuspöytä. Näitä tarvitaan kun peiliä muotoillaan paraboloidiksi.

Peilin kiillotus valmiina

Myönnän että nyt hieman jännittää. Edellisestä projektin tilannepäivityksestä on vierähtänyt todella pitkä aika. Mutta voin ilolla kertoa että kyllä se odottaminen on kannattanut, nimittäin nyt on hyviä uutisia kerrottavana. Kaukoputken peili, josta tässä blogissa on jahkailtu jo hyvän aikaa, on täysin kiillossa! Kyllä, luit aivan oikein, eli peilin pinta kiiltää nyt kuin tyyni järven pinta.

Pitkän tauon syynä ei ole se että olisin unohtanut koko kaukoputki-projektini. Ehei, säilytän peiliä kunniapaikalla vaatekomerossa heti sukkalaatikon yläpuolella, josta käsin se kyllä muistuttaa säännöllisesti olemassaolostansa. Ongelmana on ennemminkin ollut se että työ on edennyt pienissä erissä niin kovin hitaasti.

Näiden 15 kuukauden aikana olen viettänyt lukuisia iltoja taloyhtiömme lämmönjakohuoneen yhteyteen rakennetussa kerhotilassa kiillottamassa peiliä. Yksityisyrittäjän kiireiden ja perheen kasvun myötä välissä on ollut taukoja, mutta työ on jatkunut (ehkä jopa hieman masentavan harmillisesti) aivan tismalleen siitä samasta kohtaa kuin mihin se aina edellisellä kerralla jäi.

Yhteensä kiillotukseen on mennyt aikaa tasan 24 tuntia, joka on tuplasti pidempi aika kuin mitä etukäteen kuvittelin. Jo heti alussa paljastui että lasin pinnassa on suuria epätasaisuuksia. Ensimmäiseksi lähti kiillottumaan kapea keskustaa kiertävä vyöhyke, ja tämä kiiltävä alue laajeni hitaasti aina loppuun asti.

Peilin himmeät alueet 15 tunnin kiillottamisen jälkeen.

Vielä 15 tunnin kohdalla peilin keskellä oli suunnilleen kahden peukalon levyinen himmeä alue, samoin reunat olivat himmeänä noin peukalon levyiseltä alueelta. Lopulta 21 tunnin kohdalla tapahtui suurempi muutos, jolloin keskustan ja reunojen alueet lähtivät viimein kiillottumaan.

Aloitin jokaisen työrupeaman prässäämällä peiliä alustaa vasten 15-30 minuuttia. Tein työtä yleensä 1-3 tunnin mittaisina jaksoina, välillä prässäten. Pikialustan urat kuluivat työn edetessä kahteen kertaan kokonaan pois, ja jouduin kaivertamaan ne uudestaan esiin.

Kontaktin parantamiseksi peiliä täytyy prässätä säännöllisesti.

Pikialustan neliöt kuluvat työn edetessä, ja jouduin kaivertamaan ne esiin pariin otteeseen.

Vasta viime metreillä tuli sellainen tunne että ymmärrän minkälainen seos ceriumoksidia on sopivinta tähän työhön, ja minkälainen määrä sitä täytyy sivellä pikialustan päälle. Selvisi että olin aluksi käyttänyt aivan liian väkevää seosta ja lisännyt ainetta liian usein. Viime talvena luulin jo että ceriumoksidi olisi loppunut kesken. Paljastui kutienkin että olin vain varastoinut ainetta kahteen purkkiin, ja työ pääsi etenemään.

Mitään erityisen kummallista ei ole tapahtunut, ja olen toistaiseksi nyt onnistunut välttämään pahimmat virheet. Peilin pinnalle on nyt tullut muutamia hentoja naarmuja. Työhuone ei ole mitenkään erityisen siisti, ja epäilen että kiekon ja alustan väliin joutuneet pölyhiukkaset ovat naarmuttaneet pintaa.

Auringonpimennys

Tämä viikko on ollut poikkeuksellisen aktiivista aikaa taivaalla. Alkuviikosta taivas suorastaan kylpi revontulien loisteessa, ja tänään näkyi osittainen auringonpimennys. Vaikka pimennys näkyi täydellisenä vain pohjoisessa Huippuvuorilla, niin osittaisena pimennys näkyi aivan Etelä-Eurooppaa myöten.

Tapojeni mukaan olin taas pahasti myöhässä valmistelujen kanssa. Kävin eilen Ursan toimistolla tarkoituksenani ostaa auringon katseluun sopivaa kalvoa, mutta kaikki tarvikkeet oli jo myyty loppuun. Voi pahus. Tämä tarkoitti että en saa kuvattua tapahtumaa suoraan.

Myös useita päiviä kestänyt aurinkoinen ja pilvetön sää oli nyt ohi. Onneksi aamun edetessä pilvisyys väheni ja aurinko tuli näkyviin ohuen pilviverhon läpi. Rakensin nopeasti tee-se-itse heijastimen kenkälaatikosta ja kameran objektiivista. Näin pääsin edes osittain nauttimaan tapahtumasta.

Auringon kuva heijastettuna tasolle.

Osittainen auringonpimennys heijastimella.

Pimeimmillään auringosta oli noin 90% peitossa, jolloin maiseman valaistus muuttui selkeästi harmaan hämäräksi. Tällöinkin aurinko tuntui olevan aivan liian kirkas katseltavaksi suoraan heijastimelta. Auringonpimennyksen sai kunnolla esiin vasta peittämällä kädellä suurimman osan objektiivin pinta-alasta.

Ensi kerralla, vuonna 2018, olen paikalla kaukoputki valmiina ja suotimet ostettuna hyvissä ajoin.

Revontulet Helsingin yllä 17.3.2015

Koska kaukoputken rakentamisen ohella täytyy tehdä myös töitä ja muita harrastuksia, on välillä hyvä hieman rönsyillä myös täällä blogin puolella. Viime yönä Helsingin yllä näkyi hieno näkymä, kun taivas suorastaan kylpi revontulissa.

Revontulia on ennustettu etelään jo useana päivänä. Usean illan odotus palkittiin vihdoin eilen, sain taltioitua oheisen näkymän suoraan parvekkeelta! Vasemmassa laidassa näkyvä kirkas piste on Jupiter.

Toinen erä peilin kiillotusta

Kiiltävä vyöhyke peilin pinnalla viiden tunnin kiillotuksen jälkeen.

Aloitin työn jälleen puolen tunnin kylmäprässillä. Seuraavat pari tuntia peilin kiillotusta eivät juurikaan tuoneet näkyviä muutoksia kiiltävään renkaaseen. Jos oikein tarkasti katsoo niin kiillossa oleva alue saattoi hieman laajeta ulkokehästä, ehkä. Lasin pinta on toisaalta nyt muuttunut sileän tuntuiseksi koko alueelta. On siis mahdollista, että loput peilistä kiillottuu hyvinkin nopeasti.

Aloin jo epäillä että käytän tällä hetkellä liian tujua ceriumoksidiliuosta. Ainetta joutuu lisäämään aika tiheästi. Viiden tunnin kiillotuksen aikana olen käyttänyt jo lähes puolet tähän varatusta jauheesta. Kysymys siis kuuluu, onko parempi että ainetta on vain vähän jotta peili pääsee kunnolla kosketuksiin pien kanssa, vai että ainetta on tuhdisti jolloin pikeä ei edes näy alta. Mikä on tehokasta kiillotuksen kannalta. Toinen huomio liittyy pikialustaan, jonka pintaan oli jäänyt edelliseltä kerralta paksu ja hieman jo lohkeillut kerros ceriumoksidia. Pehmitin sen vedellä ennen työn jatkamista. Näihin kysymyksiin täytyy saada vastaus ennen seuraavaa rupeamaa.

Suurin vaikutus työllä taisi olla itse kiillottajaan, sillä huonossa asennossa tehty staattinen liike tuntuu vielä monen päivän jälkeen selässä ja käsissä. Eli se siitä ergonomisesta työskentelystä.

Helsingissä on ollut nyt muutama tähtikirkas yö. Jupiter ja Venus loistavat kirkkaina taivaalla jo auringon laskiessa. Kulunut viikko on muutenkin ollut mielenkiintoinen avaruuteen liittyvien tapahtumien osalta. Keskiviikkona testattiin onnistuneesti ESAn uutta ja kokeellista IXV alusta, ja nyt viikonloppuna oli vuorossa viimeisen ATV aluksen hyvästeleminen, sekä Rosetta-luotaimen lähilento komeetta 67P pinnasta vain kuuden kilometrin etäisyydeltä. Toivottavasti kohta saadaan kuvia!

Peiliaihion kiillotus

Tapahtumarikkaan viikonlopun aikana liikeni hetki aikaa myös tälle kaukoputki-projektille. Samalla alkoi aivan uusi työvaihe, jossa hionnan jäljiltä karhea ja röpeliäinen peiliaihion pinta kiillotetaan pikialustan avulla kiiltävän tasaiseksi.

Ennen kiillottamiseen ryhtymistä pikialusta täytyy vielä kylmäprässätä oikeaan muotoonsa. Prässäyksen ansiosta alustan ja peilin välinen pintakosketus saadaan mahdollisimman tiiviiksi, ja samalla varmistetaan ettei piessä ole teräviä reunoja. Asetin pikialustan päälle ensin tuorekelmun, jotta peili ei vahingossakaan tarttuisi kiinni pikeen (takertumisesta oli jo tarpeeksi ikäviä kokemuksia ensimmäisten kipsikakkujen kanssa).

Työ aloitetaan sekoittamalla jauhemaisesta ceriumoksidista ja vedestä tuhti liuos. Tein valmiin sekoituksen kannelliseen lasipurkkiin, jotta ainetta ei tarvitse jatkuvasti olla sekoittamassa lisää. Tämän jälkeen pikialustan ruudukon muodostamat neliöt "maalataan" ceriumoksidilla ja ruvetaan kiillottamaan. Käytin tahnan levittämisessä tavallista pensseliä, joka osoittautui ihan näppäräksi tavaksi.

Ceriumoksidia joutuu lisäämään alussa tiheämmin, kunnes alusta ja ruudukko on maalautunut kunnolla.

Peilin kiillottaminen on vähemmän sottaavaa ja desibeileiltään hiljaisempaa puuhaa kuin hiominen. Tämä työvaihe myös kestää selkeästi pitempään, ja niinpä siirryin tässä vaiheessa työhuoneelta puhtaampiin sisätiloihin.

Pehmeä piki aiheuttaa peiliin helposti muotovirheitä. Kiillottamisessa sekä lasiaihiota että pikialustaa tulee kiertää jatkuvasti akselinsa ympäri, jotta peilin pinta pysyisi lähellä palloa. Myös työntöjen kuuluu olla epäsäännöllisiä ja lyhyitä, peilin keskusta saa liikkua korkeintaa 1/3 halkaisijasta. Täysin satunnaiset liikkeet ja satunnainen alustan kierto kumoavat virheiden vaikutuksen, ja lopputuloksena on pallo.

Ceriumoksidin ansiosta lasiaihio tuntuu liikkuvan pikialustan päällä jähmeästi kuin hidastetussa filmissä. Aluksi ainetta piti lisätä jatkuvasti lisää ettei peili jymähdä kiinni. Kun alusta oli lopulta värjäytynyt kunnolla, riitti että ceriumoksidi-vesi-liuosta lisäsi harvemmin. Neljänkymmenen minuutin jälkeen päätin jo ohentaa liuosta, jotta seos ei olisi liian tahmeaa.

Peiliaihio on lähtenyt kiillottumaan keskustan tuntumasta. Pinnassa näkyy renkaan muotoinen kiiltävä vyöhyke. 

Peilin pitäisi teoriassa lähteä kiillottumaan aluksi keskeltä, joka on pisimpään ja eniten kosketuksissa pikialustan kanssa. Reunat kiillottuvat viimeiseksi. Kiillotin peiliä sekä lauantaina että sunnuntaina puolitoista tuntia. Ensimmäisen illan jälkeen peiliaihion pinnassa ei ollut tapahtunut vielä silminnähden mitään muutosta. Tästä en liiemmin välittänyt, jo toisena päivänä pintaan ilmestyi renkaan muotoinen kiiltävä vyöhyke! Keskusta ja reunat ovat edelleen sameita. Tästä voisi siis päätellä, että joko peilissä tai pikialustassa on keskellä kuoppa. Tai sitten ei. Tiedä häntä. Seuraava rupeama taas paljastaa miten työ etenee. Sitä odotellessa.

Pikialustan valmistus

Kaukoputken valmistaminen on monivaiheinen projekti. Seuraavana on vuorossa peilin pinnan kiillotus pikialustan ja ceriumoksidin avulla. Seuraavassa on ohjeet pikialustan valmistukseen.

Pikialustaa varten tarvitaan kipsikiekko, jonka päälle hiontaan tarkoitettu piki valetaan. Varastossa sattui olemaan jäljellä vielä kipsiä, joten valoin tätä varten kokonaan uuden kiekon. Nyt tarpeettomaksi käyneestä hiomatyökalusta voisi tietysti vain irrottaa kolikot ja käyttää siitä vapautuvaa kiekkoa hyväksi. Vaarana on kuitenkin yhä että peilin pinta naarmuuntuu kiillotuksessa, jolloin viimeiset asteet täytyy hioa uudestaan. Työkalun kolikkojen kiinnitys on niin hidasta puuhaa, että jätin sen suosiolla odottamaan hyllylle ehjänä. Toivotaan nyt kuitenkin ettei siihen tarvitsisi enää koskea.

Kiekon valaminen meni jo rutiinilla senttityökalusta tutulla menetelmällä. Tämän jälkeen oli vuorossa kiillotuspien valaminen kipsin pinnalle. Tämä työvaihe vaatikin jo hieman konseptointia. Piki, joka ei ole kiinteää ainetta vaan tahmeaa nestettä, täytyy ensin sulattaa lämmittämällä sitä varovasti hellalla. Tämän jälkeen kipsikiekon päälle kaadetaan sulaa pikeä, ja pien pinta muotoillaan nopeasti peilin pintaan sopivaksi ennen kuin piki jäähtyy liikaa. Näin pikialustaan saadaan hyvä kosketuspinta. Tämä oli siis teoria, sitten käytäntöön.

En omista yhtään ylimääräistä pilattavaksi joutavaa kattilaa, joten piki täytyi sulattaa kertakäyttöisessä muotissa. Idean taustalla on jälleen Ed Jones, joka on tehnyt aiheesta huikean hyvän videosarjan. Valmistin tähän soveltuvan yksinkertaisen muotin tavallisesta alumiinifoliosta, jonka muovasin kipsikiekon ympärille. Induktioliedestä johtuen muotin alle oli keksittävä vielä tasainen ja lämmitystä kestävä magneettinen pinta. Magneetti kädessä kävin kaikki kaapista löytyvät kannet ja purnukat läpi. Lopulta paljastui, että irtopohjavuoan pohjaosa oli kuin olikin magneettinen. Nyt sulattamaan pikeä. Vielä varoituksen sana, pikeä lämmittäessä on oltava varovainen, se syttyy helposti jos lämpöä on liikaa. Sulatus täytyy siis tehdä hiljalleen matalalla lämmöllä.

Kiillotuspien ostin Teknofokuksesta. Pien saa helposti irti kopsauttamalla suljettua laatikkoa vasaralla.

Valamisessa tarvittavan muotin valmistin tavallisesta alumiinifoliosta. Muotista saa oikean kokoisen,
kun sen taittelee ensin kipsikiekon ympärille.

Induktioliesi ei lämmitä alumiinia, joten muotin alle on keksittävä jokin tasainen mutta
magneettinen taso. Irtokakkuvuoan pohja soveltui tähän erityisen hyvin.

Piki sulaa hitaasti ja lopulta se on aivan juoksevaa. Tämän jälkeen piki saa hieman jäähtyä ennen valamista.

Kun piki on aivan sulaa, lämpö laitetaan pois ja piki saa hieman jähmettyä. Juoksevuutta voi kokeilla sekoittamalla piekä puutikulla. Alumiini on todella ohutta, joten liesi kannattaa suojata hyvin. Onnistuin tökkäämään puutikulla muotin pohjaan pienen reijän, ja ulos virtaavasta sulasta piestä johtuen koko loppuvaihe menikin soveltaen.

Jos muotti säilyy ehjänä, koko muotin voi nostaa pien jäähdyttyä varovasti liedeltä peiliaihion päälle. Tämän jälkeen kipsikiekko painetaan vuorostaan muotin päälle, jolloin kipsin pinta tarttuu pikeen. Kiekkoa saa tämän jälkeen painaa lujasti, jolloin muotin pohja prässääntyy peilin pinnan muotoon. Hyvä puoli tässä metodissa on se, että pikialustan ja peiliaihion väliin ei pääse missään vaiheessa syntymän ilmakuoppia. Itselläni piki oli tässä vaiheessa vielä hieman liian juoksevaa, sillä piki pursui painettaessa reunoilta yli. Kun piki on jähmettynyt, voi alustan nostaa pois peilin päältä ja tarkastaa lopputuloksen. Alumiinifolio irtoaa pien pinnasta nykäisemällä, tai no vähintään kuorimalla. Lopuksi saippuoin vielä peiliaihion pinnan, viritin pikialustan päälle ohuen tuorekelmun ja asetin alustan jälleen peiliaihiota vasten. Jätin koko paketin prässääntymään yön yli painojen alle.

Pikialusta kuumaprässätään oikeaan muotoon.

Aamulla pääsin tutkimaan pikialustaa ja olin erittäin tyytyväinen illan koetuksiin. Kosketus näyttää lasiaihion läpi katsottaessa erittäin hyvältä. Suljin pikialustan muovipussiin odottamaan myöhempää loppukäsittelyä.

Pikialusta viimeistellään tekemällä siihen ristikkäiset urat, jolloin pinnalle muodostuu joukko pikineliöitä. Pikineliöiden tarkoituksena on uskoakseni vähentää pikialustan ja peilin välistä kitkaa, ja toisaalta ne parantavat kosketusta kun alustaa prässätään peiliä vasten aina silloin tällöin. Tässä kohtaa täytyy sanoa, että nostan hattua sille ihmiselle joka keksi tämän ensimmäisen kerran. Pikialustaa tehdessä tulee nimittäin kerran jos toisen ajatelleeksi, että miten ihmeessä tällä ihmisellä on riittänyt uskoa lopputulokseen?

Valmistin ensin ristikon suorat viivat kuumennetulla veitsellä. Tässä ei tarvinnut olla erityisen kranttu, sillä lopullisena tarkoituksena on vain saada pikineliöiden reunat 45 asteen kulmaan. Kun viivat oli vihdoin tehty, nakutin partahöylän terällä reunat valmiiksi. Aluksi tehdyt viivat lähinnä estävät pikeä lohkeamasta holtittomasti. Lopuksi siistin vielä alustan reunat, jotka pursusivat yli pikeä valaessa. Tässä työvaiheessa pyötä kannattaa suojata hyvin. En olisi myöskään sanonut vastaan, jos joku olisi tuputtanut suojakäsineitä. Kädet ovat piessä vielä seuraavana päivänä.

Pikineliöt saadaan aikaiseksi tekemällä pien pintaan ristikko, jonka viivojen väli on noin 2-3 cm. 

Pikineliöiden reunat leikataan 45 asteen kulmaan. Tämä on helppo tehdä kaverilta lainatuilla partahöylän terillä.

Valmis pikialusta, vielä kylmäprässi ja kiillottamaan.

Noniin, kaikki on nyt valmiina killottamista varten. Säilytän pikialustaa huoneenlämmössä pölyltä suojattuna. Olkaa kuulolla!