Набор мер толщины покрытий для поверки магнитных толщиномеров
Изобретение относится к области приборостроения, а именно к средствам поверки толщиномеров покрытий. Сущность: каждая из мер содержит основание и рабочую часть с покрытием. Рабочие поверхности выполнены неравными по площади. При этом магнитные основания под покрытия подобраны таким образом, чтобы коэрцитивная сила материала основания в наборе для наименьшей толщины покрытия была минимальной и оставалась для всех оснований постоянной либо увеличивалась в наборе соответственно с увеличением толщины покрытия. Технический результат: минимизация погрешности мер толщины покрытий в наборе. 2 ил., 2 табл.
Изобретение относится к области приборостроения, а именно к средствам поверки магнитных толщиномеров, предназначенных для измерений толщины немагнитных покрытий на магнитных основаниях.
Известно, что основным средством поверки толщиномеров покрытий являются меры толщины покрытий [1].
На фиг.1 показан чертеж ступенчатой меры толщины покрытий, где 1 - основание, 2 - покрытие, h - толщина покрытия, а - размер стороны площадки покрытия, с - размер непокрытой части основания, в - размер стороны основания.
Для поверки толщиномеров применяют наборы мер толщины покрытий. Набор состоит из нескольких мер толщины покрытий. Число мер в наборе зависит от диапазона измерения толщиномера и нелинейности его характеристики. Обычно набор состоит из не менее 5 мер.
Для поверки магнитных толщиномеров применяют набор мер толщины немагнитных покрытий на магнитном основании.
Известен набор мер толщины покрытий с упорядоченными градациями по материалу покрытия и его толщине, в котором каждая из мер содержит основание и рабочую часть с покрытием, рабочие поверхности мер выполнены неравными по площади [2].
Недостаток известного набора мер толщины покрытий заключается в том, что в наборе не определен порядок подбора основания из магнитного материала под покрытия, а это может влиять на точность поверки магнитных толщиномеров.
Экспериментально доказано [3], что на погрешность мер с основанием из магнитного материала влияет такая характеристика как коэрцитивная сила материала основания. В частности показано, что чем больше толщина покрытия, тем меньше влияет на погрешность меры изменение коэрцитивной силы. На фиг.2 показаны графики зависимостей погрешностей измерений толщины покрытий мер от изменения коэрцитивной силы материала основания. Из графиков видно, что для малых значений толщины покрытий (7,8 мкм) с увеличением коэрцитивной силы погрешность достигает значений более 60%. С увеличением толщины погрешность уменьшается для тех же значений коэрцитивной силы. Поэтому при случайном выборе оснований под покрытия без учета значений коэрцитивной силы может оказаться, что для тонких покрытий выберут основания с большим значением коэрцитивной силы, а это приведет к завышенной погрешности меры. В таком случае в наборе погрешности мер окажутся не упорядоченными и не известными, а это приведет к завышенным погрешностям поверки и неправильной оценке качества поверки толщиномеров при использовании данного набора мер.
Цель изобретения - минимизация погрешности мер толщины покрытий в наборе, предназначенном для поверки магнитных толщиномеров.
Достижение цели обеспечивается за счет того, что в наборе мер толщины покрытий с упорядоченными градациями по материалу покрытия и его толщине, в котором каждая из мер содержит основание и рабочую часть с покрытием, рабочие поверхности мер выполнены неравными по площади, до нанесения покрытий магнитные основания под покрытия подобраны таким образом, чтобы коэрцитивная сила материала основания в наборе для наименьшей толщины покрытия была минимальной и оставалась для всех оснований постоянной либо увеличивалась в наборе соответственно с увеличением толщины покрытия.
В таблице 1 приведены измеренные значения коэрцитивной силы Нc для образцов из разных материалов относительно анодного никеля [3], которые находятся в пределах от 1,9 до 67,4.
Очевидно, что при упорядочивании материалов магнитных оснований в наборе для малых значений толщины надо брать материал, для которого Нc больше или равно 1,9, т.е. сталь 20. Для более толстых покрытий можно брать материал, для которого Нc больше 1,9, например сталь 30, и т.д.
| Таблица 1 | ||
| №№ | Марка стали | Коэрцитивная сила, Нс |
| 1 | Сталь 20 | 1,9 |
| 2 | Сталь 30 | 5,1 |
| 3 | Сталь 30ХГСА | 23,5 |
| 4 | Сталь 45 | 54,4 |
| 5 | Сталь Х16Н4Б | 67,4 |
Учитывая, что даже для одной плавки в прокате химический состав не всегда стабильный, а следовательно, магнитные свойства могут быть не постоянны в прокате, предложенный способ подбора оснований позволит скорректировать влияние коэрцитивной силы на погрешность мер, что даст соответствующий положительный эффект при изготовлении мер с требуемой точностью.
Рассмотрим пример реализации данного изобретения.
Требуется изготовить набор мер толщины покрытий для поверки магнитного толщиномера с диапазоном измерения 0-2000 мкм.
Для такого толщиномера нужны меры толщины немагнитных покрытий на магнитном основании.
Допустим, что в наборе должно быть 5 мер с толщиной покрытий 10-50-200-1000-1900 мкм.
Зададимся допускаемой погрешностью от нестабильности в наборе коэрцитивной силы не более 5% и проведем на фиг.2 горизонтальную пунктирную линию, соответствующую этой погрешности.
Тогда, с учетом данных таблицы 1, можно рекомендовать следующие материалы для мер в зависимости от толщины (см. таблицу 2).
| Таблица 2 | |||||
| Толщина покрытия, мкм | 10 | 50 | 200 | 1000 | 2000 |
| Допускаемое значение коэрцитивной силы | 8 | 15 | 26 | Более 40 | Более 60 |
| Рекомендуемый материал | Сталь | Сталь | Сталь 20 | Сталь 20 | Сталь 20 |
| 20 | 20 | Сталь 30 | Сталь 30 | Сталь 30 | |
| Сталь | Сталь | Сталь | Сталь | Сталь | |
| 30 | 30 | 30ХГСА | 30ХГСА | 30ХГСА | |
| Сталь 45 | Сталь 45 | ||||
| Сталь 16Н4Б |
Из таблицы следует, что Сталь 20 и Сталь 30 можно применить для любой толщины выбранного ряда. Остальные марки стали имеют ограниченное применение, однако их тоже можно использовать для соответствующих значений толщины.
Источники информации
1. ГОСТ 8.502-84 ГСИ. Толщиномеры покрытий. Методы и средства поверки.
2. Авторское свидетельство №1025992 (G01В 5/06) "Набор мер толщины покрытий". Л.С.Бабаджанов, Ю.Н.Николаишвили.
3. Бабаджанов Л.С., Бусько В.Н., Венгринович В.Л., Николаишвили Ю.Н. Влияние магнитных характеристик оснований на измерение толщины немагнитных покрытий. Метрология. 1983, №5, с.28.
Набор мер толщины покрытий для поверки магнитных толщиномеров с упорядоченными градациями по материалу покрытия и его толщине, в котором каждая из мер содержит основание и рабочую часть с покрытием, рабочие поверхности мер выполнены неравными по площади, отличающийся тем, что магнитные основания под покрытия подобраны таким образом, чтобы коэрцитивная сила материала основания в наборе для наименьшей толщины покрытия была минимальной и оставалась для всех оснований постоянной либо увеличивалась в наборе соответственно с увеличением толщины покрытия.
