Способ контроля качества поверхности диэлектриков Советский патент 1991 года по МПК G01B7/34 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к способам контроля качества поверхности диэлектрических деталей и образцов.

Цель изобретения - повышение точности контроля за счет исключения неконтролируемого вклада в величину контролируемого параметра.

На фиг. 1 представлена зависимость трибоэлектрического заряда поверхности от степени ее шероховатости; на фиг. 2 - зависимость величины плотности поверхностного трибоэлектрического заряда от числа царапин N на единице поверхности образца; на фиг. 3 - зависимость величины плотности поверхностного трибоэлектрического заряда от количества пор М на единице поверхности.

СуЩность способа заключается в следующем.

Исследования показывают, что зависимость величины и знака трибозаряда от степени шероховатости имеет место при трении целого ряда материалов (стекло, полиметилметакрилат, кварц, гранит, мрамор и др.), гладкие поверхности которых заряжаются при трении о контртело положительно (в качестве контртела могут быть использованы, например, хлопок, шерсть, кожа). Если материал при трении о контртело заряжается отрицательно, то в этом случае увеличение шероховатости его поверхности приводит к возникновению на нем (при тех же условиях трения) отрицательного заряда большей величины, чем на гладкой поверхности (фиг.1).

Установлено также, что при одной и той же степени фоновой шероховатости поверхности величина и знак трибозаряда (при неизменности условий трения) зависят от количества дефектов на поверхности исследуемого материала. Для образцов одного и того же диэлектрика, отличающихся лишь количеством механических нарушений поверхности, с ростом, например, числа царапин на поверхности растет и ее электроотрицательность (фиг. 2). Если образцы одного и того же диэлектрика отличаются лишь количеством пор на поверхности, то более электроотрицаЁ

тельным будет образец с большей пористостью (фиг. 3).

Трибозаряд чувствителен не только к механическим, но и к оптическим дефектам поверхности, а именно известно, что обработка стекла в тлеющем разряде не меняет рельефа поверхности, но ведет к возникновению на ней оптических дефектов, которых тем больше, чем длительнее время обработки в разряде. Электроотрицательность поверхности растет вместе с количеством оптических дефектов на поверхности, т. е. с увеличением времени обработки в разряде.

Таким образом фактически заявлен интегральный способ контроля дефектности поверхности.

Пример 1. Определяют качество поверхности плоских стеклянных образцов размером 30x30x5 мм3 . Различная шероховатость поверхности стекла придается травлением плавиковой кислотой или абразивной обработкой. Результаты измерений не зависят от способа придания шероховатости. В качестве контртела, о которое происходит трибозаряжение исследуемой поверхности, используется хлопковая вата. Заряжение осуществляют при поступательном перемещении образцов со скоростью 10 см/с при нормальной нагрузке 3 гр/см2, Величина трибозаряда измеряется методом вибрирующего конденсатора.

Результаты оценки качества поверхности стеклянных образцов предлагаемым способом представлены в видезависимостгч (фиг. 1) величины плотности поверхностного трибоэлектрического заряда (Тот параметра шероховатости Rz (средней высоты профиля). RZ определяют с помощью профилографа - профилометра (вертикальное увеличение 10000, горизонтальное 20000). С ростом шероховатости происходит уменьшение величины положительного трибозаряда, а при достижении определенной степени шероховатости - смена знака на отрицательный.

Пример 2. Измеряют качество поверхности плоских стеклянных образцов размером 30x30x0,5 мм3. Различная дефектность поверхности стекла создается путем предварительной обработки поверхности наждачной бумагой средней грубости, В качестве контртела, о которое происходит трибозаряжение исследуемой поверхности, используется хлопковая вата. Параметры трения те же, что в примере 1. Величина трибозаряда определяется методом вибрирующего конденсатора. Число царапин на единице площади определяют с помощью микроскопа. Результаты оценки качества поверхности стеклянных образцов (фиг, 2) предлагаемым

способом представлены в виде зависимости величины плотности поверхностного трибоэлектрического заряда ст от числа царапин N на единице поверхности образца, На гладкой бездефектной поверхности стекла

возникает большой положительный трибоэ- лектрический заряд, а на параллельно дефектной - большой отрицательный.

Пример 3. Определяют качество поверхности образцов из ситалла размером

2x2x0,3 MF , отличающихся количеством пор на поверхности (диаметр пор 10-50 мкм) на единице поверхности, В качестве контртела служит беличья кисть, Трибоэлектриза- ция осуществляется при поступательном

перемещении кисти вдоль поверхности и усилии прижима 5 г/см . Результаты оценки пористости поверхности образцов (фиг. 3) даны в виде зависимости величины плотности поверхностного трибозаряда (тот количестваа пор М на единице поверхности. С увеличением пористости образца растет его электроотр -щатепьность.

При использовании способа для каждого конкретного технологического процесса

должны быть отработаны и стандартизированы специфичные именно для этого процесса требования к осуществлению контроля качества поверхности образцов (выбор контртела и режима трения). В этих

условиях снимается градуировочная кривая, которая затем служит для оценки контролируемого параметра, или определяется область допустимых изменений трибозаряда, а образцы, не удовлетворяющие допустимым значениям, выбраковываются.

Формуле изобретения Способ контроля качества поверхности диэлектриков, заключающийся в том, что

контролируемую поверхность приводят в контакт с контртелом и по параметрам взаимодействия между ними определяют качество поверхности диэлектрика, о т л и ч а го- ид и и с я тем, что, с целью повышения

точности контроля, в качестве контртела используют неабразивный материал, с помощью которого в момент .контакта осуществляют трибозаряжение контролируемой поверхности, измеряют величину и

знак трибоэлектрического заряда и используют их в качестве параметра взаимодействия.

6, отн. еЭ.

R,MKH

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - повышение точности контроля качества поверхности. Контролируемую поверхность приводят в контакт с контролем, затем контакт нарушают и судят о качестве поверхности. В качестве контртела используют неабразивный материал, с помощью которого в момент контакта производят трибозаряжение контролируемой поверхности и судят о качестве пс величине и знаку ее трибозаряда. 3 ил.

б, отн. еЭ.

зоо JV;CM

-2

б,отн. ед.

60U

-20

-w

Фиг. 5

900 ЮОО 120Q м Тг1 - г