Мера толщины покрытия для поверки толщиномеров Советский патент 1990 года по МПК G01B7/06 

Фие.1

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники, может быть использовано при настройке, градуировке и поверке толщиномеров для измерения щин одно- и многослойных покрытий в трубах и на криволинейных внутренних поверхностях и является усовершенствованием известной меры толщины покрытия по авт. св. № 1430733.

Целью изобретения является повышение точности аттестации толщины слоев многослойного покрытия за счет измерения тол- шин также в продольном сечении меры.

На фиг. 1 представлена мера толщины покрытия; на фиг. 2 - то же, вид сверху. Мера содержит основание 1, на внутренней поверхности которого выполнен полуцилиндрический паз 2. Радиус кривизны R паза 2 выбран равным среднему значению диапазона радиусов кривизны внутренних поверхностей измеряемых деталей, при котором крайние радиусы кривизны еще не влияют на показания поверяемых толщиномеров. Ось полуцилиндра находится выше поверхности основания 1 на величину а. Многослойное покрытие 3 (показано покрытие двухслойное, подслой с толщиной h и верхний слой с толщиной hz) нанесено по всей поверхности паза 2 равномерно. На поверхности паза 2 с многослойным покрытием 3 на расстояние /, выбранном из условия 0,,25L, где L - длина основания U от противоположных торцовых поверхностей основания 1 выполнены параллельно между собой и торцовым поверхностям основания 1 две канавки 4 треугольного сечения с углом при вершине треугольника а,. При этом значения угла а выбраны из условия 120°. Канавки 4 треугольного сечения выполнены глубиной S, значение которой больше суммарной толщины многослойного покрытия 3. На поверхности паза 2 с многослойным покрытием 3 на расстоянии С одна от другой, выбранном равным радиусу R кривизны паза 2, и с глубиной, равной глубине канавок 4, симметрично относительно продольной оси паза 2 выполнены две дополнительные канавки 5 прямоугольного сечения пересекающиеся с канавками 4, стенки канавок 5 попарно параллельны и одна из стенок каждой канавки 5 параллельна опорной поверхности основания 1. Канавки 4 и 5 образуют в полуцилиндрическом пазу 2 с многослойным покрытием 3 межслойные линии 6. Канавки 4 и 5 ограничивают также со всех сторон аттестованный по толщине многослойным покрытием 3 участок 7 меры в полуцилиндрическом пазу 2. Этот участок служит для настройки, градуировки и поверки толщиномеров покрытий.

Мера изготавливается следующим образом.

Изготавливают из материала основы тело в виде параллелепипеда. В теле выполняют

0

полуцилиндрический паз 2 с радиусом R, соответствующим допуском цилиндричности и необходимыми параметрами шероховатости поверхности. В паз 2 наносят одно- или

многослойное покрытие 3. Устанавливают тело в токарный или расточной станок, где резцом на расстоянии / от торцовых поверхностей отверстия точат две канавки глубиной S, соответствующей углу режущих кромок резца. Для повышения точности определения толщины слоев многослойного покрытия 3 в поперечном сечении меры угол а профиля канавок 4 выбирают из условия 120°. В результате указанных действий на опорных поверхностях канавок 4 остаются межслойные линии 6 многослойного покрытия. Для повыщения точности аттестации толщин слоев многослойного покрытия 3 на участке 7 в пазу 2 с покрытием 3 выполняют еще две канавки 5, пересекающиеся с канавками 4. Для этого меру толщины устанавливают во фрезерный станок и торцовой фрезой фрезеруют две канавки 5 на расстоянии С одна от другой. При этом расстояние С выбирают равным радиусу R. Далее параллельные опорной поверхности ос5 нования 1 стенки канавок 5 шлифуют и доводят до высокого класса чистоты обработки (например, параметр ,1 мкм и менее) с соблюдением высоких требований плоскостности (например, допуск плоскостности 0,5 мкм и менее). После этих операций мера 0 толщины готова к аттестации толщин отдельных слоев на участке 7 меры.

Выполнение канавок 5 с глубиной до дна канавок 4 нужно для образования межслой- ных линий 6 между дном паза 2 и первым

35 слоем многослойного покрытия, а также для образования межслойных линий 6 вдоль образующей полуцилиндрического паза 2 на стенках канавок 5, параллельных опорной поверхности меры.

При угле профиля канавок 5, равном 90°,

и одной поверхности, параллельной опорной поверхности меры (фиг. 1), измеренные значения расстояний С|, С2, ..., С„, где п - число слоев в многослойном покрытии 3, являются исходными значениями для определения

45 цифровых значений толщин отдельных слоев hi, h-i, , hn многослойного покрытия 3 в продольном сечении, т. е. вдоль образующей цилиндрического паза 2 меры с использованием формулы

50

+1

8

где/I, -толщина г -го слоя покрытия 3 (/

1,2/г);

Q - расстояние между межслойными

линиями г -х слоев; R - радиус кривизны паза 2.

Канавки 4 выполнены от крайних торцовых поверхностей основания 1 на расстоянии /, выбранном при условии 0,,25L

Канавки 5 выполнены до дна канавок 4 на расстоянии С, выбранном из условия С /, по следующим соображениям. При расстоянии С, равном R (фиг. 1), измеренные значения расстояний d, Сг, ..., С„ между межслойными линиями 6 являются самыми большими по отношению к толщинам соответствующих слоев, так как коэффициент передачи увеличивается и, следовательно, увеличивается точность определения толщин слев многослойного покрытия 3. Уменьшение расстояния С от значения, равного /, приводит к тому, что ширина аттестованной части 7 меры Сз (фиг. 1) становится очень маленькой или при малых значениях R применяемая для расчета толщин отдельных слоев покрытия 3 формула приводит к большим погрешностям при определении толщин слоев.

При толщине многослойного покрытия 3 меры более 100 мкм целесообразно измерение толщин слоев покрытия микроскопом на опорных поверхностях канавок 4 направлением пучка света микроскопа перпендикулярно к этим боковым поверхностям или измерение толщин слоев покрытия 3 в сечении канавок 4 верхней плоскостной поверхности основания меры. Для определения толщин слоев покрытия 3 вдоль образующей цилиндрического паза 2 целесообразно измерение микроскопом на боковых поверхностях канавок 5 расстояний С,, Cs, ..., С„ направлением пучка света микроскопа перпендикулярно к этим боковым поверхностям канавок 5.

5Градуировку и поверку толщиномеров

многослойных внутренних покрытий выпол- няют помещением датчика толщиномера на участок 7 поверхности покрытия 3, который ограничен четырьмя канавками 4 и 5. Q Показания толщиномера сравнивают с аттестованной толщиной покрытия меры, т. е. суммарной толщиной покрытия 3, учитывая также толщины отдельных слоев этого покрытия.

Формула изобретения

Мера толщины покрытия для поверки толщиномеров по авт. св. № 1430733, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности аттестации толщины слоев многослойного покрытия, на поверхности полуцилиндрического паза с покрытием симметрично относительно его продольной оси на расстоянии одна от другой, равном радиусу паза, выполнены две дополнительные, пересекаю- с основными, канавки глубиной, рав- 5 ной глубине основных канавок, так, что стенки канавок попарно параллельны и одна из стенок каждой дополнительной канавки параллельна опорной поверхности основания.

5

0

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике. Цель изобретения - повышение точности аттестации толщины слоев многослойного покрытия. Мера содержит основание 1, на верхней поверхности которого выполнен полуцилиндрический паз 2 с радиусом кривизны R. На поверхности паза 2 с многослойным покрытием 3 на расстоянии 0,1-0,25 L, где L - длина основания 1, от противоположных торцовых поверхностей основания 1 выполнены две канавки 4 треугольного сечения с углом при вершине треугольника 90-120° и глубиной, большей толщины покрытия 3. Кроме того, на поверхности паза 2 выполнены две дополнительные канавки 5 на расстоянии друг от друга, равном радиусу кривизны R. канавки 4 и 5 ограничивают со всех сторон аттестованный по толщине участок с многослойным покрытием 3, что повышает точность аттестации отдельных слоев многослойного покрытия 3 на этом участке меры. 2 ил.