Способ измерения шероховатости поверхности

Авторы патента:

G01B7/34 - для измерения шероховатости или неровностей поверхностей

Способ относится к контрольно-измерительной технике и может быть использован в машиностроении для контроля шероховатости поверхности электропроводных изделий, например, из нержавеющей стали в процессе электролитно-плазменной обработки. Между обрабатываемой деталью, являющейся анодом, и катодом прикладывают высоковольтное напряжение. С измерительного резистора снимают переменную составляющую тока. Переменную составляющую тока подают на полосовой фильтр с граничными частотами 500-700 и 1300-1500 Гц. Измеряют действующее значение напряжения u на выходе полосового фильтра. Рассчитывают начальное значение напряжения u₀ путем усреднения значения u в течение 20-40 с от начала процесса. Шероховатость определяют по формуле Ra=(u/u₀)·Ra₀ , где Ra₀ - начальное значение шероховатости обрабатываемой поверхности. Способ позволяет определять шероховатость поверхности непосредственно в процессе ее обработки. 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в машиностроении для контроля шероховатости поверхности электропроводных изделий, например, из нержавеющей стали в процессе электролитно-плазменной обработки.

Известен способ измерения шероховатости электропроводящей поверхности, заключающийся в том, что на ней размещают слой диэлектрика, преимущественно дистиллированную воду, налагают электрод емкостного датчика, который доводят до электрического контакта с контролируемой поверхностью, замораживают воду и измеряют величину электроемкости между электродом и контролируемой поверхностью [а.с. СССР №1130735, МКИ³ G 01 В 7/34. Способ контроля шероховатости электропроводящей поверхности. Публ. 23.12.84].

Известен способ измерения шероховатости поверхности электропроводящих изделий, заключающийся в том, что контролируемое изделие и измерительный электрод помещают в диэлектрическую жидкость, прикладывают высоковольтное напряжение и измеряют ток между ними, по величине которого определяют степень шероховатости [а.с. СССР №1474452, МКИ⁴ G 01 В 7/34. Способ контроля шероховатости поверхности электропроводящих изделий и устройство для его осуществления. Публ.23.04.89].

Недостатком аналогов является невозможность использования данных способов для определения шероховатости поверхности в ходе электролитно-плазменной обработки в связи с необходимостью прерывания процесса.

Наиболее близким по технической сущности является способ измерения шероховатости поверхности электропроводящих деталей в процессе электролитно-плазменной обработки, заключающийся в том, что прикладывают высоковольтное напряжение между обрабатываемой деталью, являющейся анодом, и катодом. Измеряют ширину нормированного частотного спектра переменной составляющей тока разрядов по уровню среза, выбираемого из диапазона 0,2...0,5 в зависимости от рабочего напряжения. Определяют шероховатость по формуле Ra=k·f+Ro, где Ra - шероховатость поверхности, мкм; k - коэфффициент пропорциональности, зависящий от материала детали, природы и концентрации электролита; f - измеренная ширина спектра при определенном уровне среза, Гц; Ro - эмпирический параметр. При этом значения k и Ro вычисляют по тарировочной кривой зависимости шероховатости от ширины спектра [патент РФ №2133943, МКИ⁶ G 01 В 7/34. Способ измерения шероховатости поверхности. Публ. 27.07.99].

Недостатком прототипа является необходимость измерения спектральной плотности сигнала переменной составляющей тока в ряде диапазонов частот для построения частотного спектра, определения его ширины и, соответственно, шероховатости поверхности.

Задачей, решаемой заявляемым изобретением, является упрощение измерения шероховатости поверхности в ходе электролитно-плазменной обработки без построения всего частотного спектра сигнала переменной составляющей тока путем использования одного диапазона частот, несущего наибольшую информацию о шероховатости.

Поставленная задача решается таком образом, что в способе измерения шероховатости поверхности электропроводящих изделий в процессе электролитно-плазменной обработки прикладывают высоковольтное напряжение между обрабатываемой деталью, являющейся анодом, и катодом. Переменную составляющую тока подают на полосовой фильтр с граничными частотами 500-700 и 1300-1500 Гц. Измеряют действующее значение напряжения на выходе фильтра и рассчитывают начальное значение напряжения u_о путем усреднения значения и в течение 20-40 с от начала процесса и шероховатость в ходе обработки определяют по формуле:

где u - текущее значение напряжения на выходе полосового фильтра, u₀ - начальное значение напряжения на выходе полосового фильтра, Ra₀ - начальное значение шероховатости обрабатываемой поверхности.

Существо способа поясняется чертежами: а - динамика относительного изменения шероховатости при электролитно-плазменной обработке при различных напряжениях U между анодом и катодом; б - динамика относительного изменения напряжения на выходе полосового фильтра при тех же условиях.

Подобие поверхностей с коэффициентом парной корреляции 0,95 свидетельствует об информативности выбранного диапазона частот.

Пример конкретной реализации способа

Образцы из стали ЭИ-961Ш обрабатывали электролитно-плазменным методом в 5% растворе сульфата аммония при различных напряжениях и начальной температуре электролита 90°С. Переменная составляющая тока снималась с измерительного резистора и подавалась на вход полосового фильтра с граничными частотами 500 и 1500 Гц. В соответствии с формулой (1) была рассчитана шероховатость поверхности в различные моменты обработки. Шероховатость поверхности измерялась также профилометром. Результаты приведены в таблице. Малая погрешность измерения свидетельствует о применимости метода.

Таким образом, заявляемое изобретение позволяет упростить способ измерения шероховатости поверхности в процессе электролитно-плазменной обработки электропроводящих материалов. Предлагаемый способ имеет простое техническое исполнение, не требует прерывания процесса и обеспечивает высокую точность измерений.

Формула изобретения

Способ измерения шероховатости поверхности электропроводящих изделий в процессе электролитно-плазменной обработки, заключающийся в том, что прикладывают высоковольтное напряжение между обрабатываемой деталью, являющейся анодом, и катодом, отличающийся тем, что переменную составляющую тока подают на полосовой фильтр с граничными частотами 500-700 и 1300-1500 Гц, измеряют действующее значение напряжения на выходе фильтра u, рассчитывают начальное значение напряжения u₀ путем усреднения значения u в течение 20-40 с от начала процесса, шероховатость в ходе обработки определяют по формуле

где u - текущее значение напряжения на выходе полосового фильтра;

u₀ - начальное значение напряжения на выходе полосового фильтра;

Ra₀ - начальное значение шероховатости обрабатываемой поверхности.

РИСУНКИ

Изобретение относится к нанотехнологии, в частности к устройствам, обеспечивающим анализ поверхности образцов в жидкостной среде с использованием методов сканирующей зондовой микроскопии

Сканирующий зондовый микроскоп с жидкостной ячейкой // 2210731

Изобретение относится к нанотехнологии, в частности к устройствам, обеспечивающим анализ поверхности образцов с использованием жидкостных ячеек методом сканирующей зондовой микроскопии

Зонд на основе кварцевого резонатора для сканирующего зондового микроскопа // 2208763

Изобретение относится к нанотехнологии, а более конкретно - к устройствам, обеспечивающим получение информации о магнитном состоянии поверхности с использованием сканирующей зондовой микроскопии

Способ определения шероховатости поверхности // 2199111

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в машиностроении для контроля состояния и класса обработки поверхности изделий

Пьезоэлектрический акселерометр // 2196997

Изобретение относится к транспортной измерительной технике и предназначено для использования при измерении ускорения автомобиля в системе электронного управления двигателем

Способ измерения характеристик приповерхностного магнитного поля с использованием сканирующего зондового микроскопа // 2193769

Изобретение относится к области сканирующей зондовой микроскопии, а именно к способам измерения характеристик приповерхностного магнитного поля с применением сканирующего зонда (атомно-силового микроскопа, магнитосилового микроскопа)

Способ определения микрогеометрии поверхности детали и абразивного инструмента // 2187070

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для оценки микрогеометрии поверхности детали и абразивного инструмента

Сканирующий зондовый микроскоп, совмещенный с инвертированным оптическим микроскопом // 2180726

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам измерения с помощью сканирующего зондового микроскопа (СЗМ) рельефа, линейных размеров и других характеристик объектов, преимущественно в биологии, с одновременным оптическим наблюдением объекта в проходящем через объект свете

Способ калибровки пьезосканера атомно-силового микроскопа // 2179704

Изобретение относится к области материаловедения, точнее к исследованию поверхностной структуры кристаллов и пленок в мезоскопическом диапазоне размеров методом атомно-силовой микроскопии и прецизионному инструментарию для научных и производственно-технологических исследований

Внутритрубный многоканальный профилемер // 2164661

Силовой зонд на основе кварцевого резонатора // 2251071

Изобретение относится к нанотехнологическому оборудованию, а именно к устройствам, обеспечивающим получение информации о поверхности образцов и модификацию поверхности образцов в туннельном и атомно-силовом режимах в сканирующем зондовом микроскопе (СЗМ)

Кантилевер с вискерным зондом и способ его изготовления // 2275591

Зондовый датчик на основе кварцевого резонатора для сканирующего зондового микроскопа // 2297053

Изобретение относится к нанотехнологии, более конкретно к устройствам, обеспечивающим получение информации о состоянии поверхности с использованием сканирующей зондовой микроскопии

Определение профиля поверхности объекта // 2299399

Изобретение относится к измерительной технике

Способ измерения опорной площади неровностей // 2301967

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в машиностроении для определения и контроля опорной площади неровностей поверхности электропроводных изделий

Сплошной ролик для определения отклонений от плоскостности // 2311244

Изобретение относится к сплошному ролику для определения отклонений от плоскостности при обработке полосового материала, согласно ограничительной части п

Способ определения плоскостности движущегося листа материала // 2311613

Изобретение относится к областям металлургии, производства материалов и может быть использовано преимущественно в листопрокатных технологиях

Способ измерения рельефа поверхности объекта с использованием сканирующего зондового микроскопа // 2329465

Изобретение относится к области сканирующей зондовой микроскопии

Способ бесконтактного измерения профиля контролируемой поверхности в динамических режимах // 2331043

Изобретение относится к машиностроению, а именно к области создания средств и методов бесконтактного измерения неровностей поверхностей, геометрических размеров, эксцентриситета и перемещений деталей машин и механизмов

Способ изготовления ступенчатого высотного калибровочного стандарта для профилометрии и сканирующей зондовой микроскопии // 2371674

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для усовершенствования работы инструментов, измеряющих высоту рельефа поверхности, и для сертификации высотных стандартов