Способ контроля чистоты поверхности изделий Советский патент 1992 года по МПК G01N21/88 

Изобретение относится к производству изделий, имеющих высокий класс шероховатости поверхности, например магнитных дисков.

Известен способ контроля чистоты поверхности, основанный на контроле времени разрыва водной пленки, образующейся на изделии после его окунания и извлечения из деионизированной воды (см. Луфт Б.Д. и др. Очистка деталей электронных приборов./Под ред. Р.Н. Рубинштейна. М : Энергия, 1968, с. 141-142)

Этот способ определения чистоты поверхности имеет чувствительность, равную примерно 3 мкг/см2 при обнаружении минеральных масел, недостаточную для контроля чистоты поверхности магнитных дисков. При этом необходимо использование дорогостоящей аппаратуры для деиони- зацми воды.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности являются методы

конденсации на поверхности деталей,предварительно охлажденном до темггературы ниже точки росы окружающей средь,, и метод наблюдения фигур запотевания после обработки деталей струей пара из парообразователя, который закрывают ф оропла- стовой пробкой с отводным отверстием (см. Луфт Б.Д. и др. Очистка деталей электронных приборов./Под ред, Р.Н, Рубинштейна. М.: Энергия, с. 144-150).

В способе контроля чистоты поверхности методом конденсации на поверхности деталей, предварительно охлажденной до температуры ниже точки росы окружающей среды, связь между наблюдаемой кпртиной смачивания и наличием загрязнений аналогична таковой в указанном методе разрыва водной пленки Недостатками способа контроля методом конденсации являются: сложность контроля изделий, имеющих размеры магнитных дисков, так как изделия необходимо опускать в сосуд Дьюара с жидС

«д

XJ

ел со ю

со

ким азотом на 2-5 мин и изготавливать серию фотографий контрольных образцов, на поверхность которых нанесено определенное количество загрязнений.

В методе наблюдения фигур запотевания детали обрабатывают струей пара из парообразователя, который закрывают фторопластовой пробкой с отводным отверстием. При наличии жировой пленки загрязненные участки или вся поверхность детали покрываются мелкими каплями конденсата, образующими фигуры запотевания. Чувствительность метода запотевания примерно г/см2; он чувствительнее метода разрыва водной пленки.

Однако эти способы не обеспечивают достаточной точности определения чистоты поверхности металлических изделий, имеющих размеры магнитных дисков по следующим причинам.

1.На поверхности металлических изделий трудно установить момент образования капель конденсата.

2.Техническое решение, при котором парообразователь закрывают фторопластовой пробкой с отводным отверстием, а на пробку ставят исследуемую деталь, не позволяет взаимодействовать с паром всей контролируемой поверхности одновременно. В результате не может быть получена равномерная воспроизводимая пленка конденсата на всей поверхности.

3.Отсутствует объективный, измеряемый с помощью инструмента или прибора, критерий оценки чистоты поверхности, что не позволяет определять чистоту поверхностей в широком диапазоне их загрязнений, так как невозможно визуально определить площадь образующихся капель воды.

Поставленная цель достигается тем, что на поверхность материала наносят пленку воды и анализируют характер смачиваемости поверхности. Пленку воды наносят конденсацией паров, выдерживая контролируемую поверхность материала в объеме водяного пара над поверхностью воды в течение 10 ±1 с, а анализ проводят путем измерения коэффициента отражения света, по которому судят о чистоте поверхности.

В данном способе впервые установлена зависимость между количеством загрязнений на поверхности магнитных дисков и величиной коэффициента отражения света, а также зависимость коэффициента отражения от времени после нанесения пленки конденсата.

Критерием оценки чистоты поверхности изделий является коэффициент отражения от поверхности после нанесения на нее

пленки конденсата. Коэффициент отражения определяется с помощью источника света и фотометра (фотоэлемента) в специальной камере. Контролируемое изделие

выдерживают в обьеме водяного пара на расстоянии 80 мм от поверхности воды, нагретой до 80° С, горизонтально в течение 10±1 с, что обеспечивает получение равномерной, воспроизводимой пленки конденсата на всей поверхности изделия. Чистота поверхностей определяется в широком диапазоне их загрязненности от максимальной до значения, определяемого чувствительностью метода.

Согласно предлагаемому способу контроля чистоты поверхности пленка воды наносится в процессе выдерживания магнитного диска в объеме водяного пара параллельно поверхности поды в течение

10±1 с. Время выдержки магнитного диска в объеме пара определено на основании экспериментальных данных исходя из сле- дующе о. Для переноса магнитного диска из емкости с водяным паром и измерения

чистоты поверхности согласно предлагаемому способу с помощью фотометра нужно примерно 5 с. Толщина пленки воды, образовавшейся на магнитном диске, должна быть достаточной для того, чтобы не произошло ее испарения за время подготовки к измерению коэффициента отражения света поверхностью. Эксперименты показали, что толщина пленки, образующейся за 10±1 с, достаточна для того, чтобы определить различие оптических плотностей водных пленок на поверхности различной степени загрязненности (см таблицу). Время выдерживания магнитного диска в объеме водяного пара, равное 10±1 с, является

оптимальным, так как при увеличении времени выдержки увеличивается толщина водной пленки и неоправданно возрастает время проведения измерений чистоту поверхности (при 20 с - в два раза)

Предлагаемый способ определения чистоты поверхности магнитных дисков реализован следующим образом. Магнитным диск диаметром 130 мм, имеющий 13 класс шероховатости поверхности, выдерживают

0 о объеме водного пара на расстоянии 80 мм от поверхности воды, нагретой до 80° С, горизонтально в течение 10±1 с. Горизонтальное расположение магнитного диска во время нанесения водной пленки является

5 оптимальным, так как при этом поверхность магнитного диска покрывается равномерной по толщине пленкой воды Этой же цели соответствуют оптимальные значения расстояния магнитного диска до поверхности

воды и температуры нагрева воды. Сохраняя горизонтальное положение магнитного диска, переносят его к фотоэлектрическому блескомеру ФБ-2. Поверхность магнитного диска с водной пленкой помещают в камеру, внутри которой с одной стороны расположен источник света, а с другой - фотоэлемент, улавливающий свет, отраженный от контролируемой поверхности магнитного диска, покрытой водной пленкой, Площадь поверхности магнитного диска, находящейся внутри камеры и одновременно контролируемой фотометром, равна 700 мм . В случае применения камеры больших размеров возможен одновременный контроль чистоты поверхности всего магнитного диска с одной или двух сторон. Определяют значение коэффициента отражения света от контролируемой поверхности магнитного диска фотоэлектрического блескомера ФБ- 2 сразу, через одну и через две минуты. Оптимальным значением времени выдержки магнитных дисков в объеме водяного пара является время в интервале 9-10 с. так как в этом случае обеспечивается наибольшая равномерность толщины конденсированной водной пленки на поверхности магнитного диска на менее время измерения чистоты поверхности, наибольшая воспроизводимость получаемых результатов. Отклонения значений чистоты поверхности от их среднеарифметического значения не превышали 3%.

Экспериментальные данные показали, что точная оценка чистоты поверхности магнитных дисков согласно прототипу после их тщательной отмывки также не представляется возможной. Когда магнитный диск обрабатывали струей пара сразу после его отмывки, на поверхности магнитного диска образовывалась сплошная пленка воды. Однако в этом случае нельзя сказать, что показателем чистоты поверхности является чувствительность данного метода, поскольку в научно-технической литературе на этот счет информация противоречива (см. Спринг С., Очистка поверхности металлов. М.: Мир, 1966, с. 249), чувствительность метода указывается в широком диапазоне значений.

Проведенные эксперименты показали, что предлагаемый способ дает возможность определить динамику быстрого загрязнения поверхности тщательно отмытых магнитных дисков загрязнениями окружающей среды. Коэффициент отражения света от поверхности дисков сразу после их отмывки и нанесения водной пленки согласно предлагаемому способу равен 0,95. Через 15 мин после отмывки коэффициент отражения равен 0.9 и через 30 мин 0.7 (см. таблицу). Таким образом, можно сделать вывод, что предлагаемый способ позволяет дать точную оценку наличия загрязнений на поверхности магнитных дисков во всем диапазоне возможных загрязнений: от сильно загрязненных магнитных дисков до только что отмытых.

Для определения чувствительности

0 предлагаемого способа магнитные диски тщательно отмывались, Определялась чистота поверхности магнитных дисков предлагаемым способом и согласно прототипу (см, таблицу). На поверхность магнитных дисков

5 наносили дозированные количества загрязнения - вазелина из расчета 1 -10 , 5-Ю8,

1 -10 г/см поверхности магнитных дисков. Определялась чистота поверхности магнитных дисков предлагаемым способом и со0 гласно прототипу. В случае нанесения водной пленки на поверхность магнитных дисков согласно прототипу капельки на поверхности образуются (загрязнения улавливаются) только при наличии на поверхности

5 1-10 г/см загрязнений. Но точная оценка количества загрязнений по прототипу не может быть дана так как невозможно определить площадь, занимаемую каплями воды. В случае определения чистоты

0 поверхности согласно предлагаемому способу загрязнения четко фиксируются, когда они нанесены в количестве и г/см . Коэффициенты отражения света при этом соответственно равны 0.55 и 0.6. При

5 концентрации загрязнений 1 -10 8 г/см2 значение коэффициента отражения света равно 0.9. т. е. такое же. как у чистой поверхности до нанесения загрязнений. Таким образом, на основании полученных риментальных данных можно сделать вывод, что чувствительность предлагаемого способа определения чистоты поверхности магнитных дисков равна г/см2 и что она выше, чем у прототипа.

5

Технико-экономические преимущества предлагаемого способа определения чистоты поверхности магнитных дисков по сравнению с прототипом заключаются в

0 следующем.

1. Нанесение водной пленки конденсацией паров воды в обьеме водяного пара при постоянных параметрах технологического процесса нанесения (температура во5 ды, расстояние до поверхности воды) обеспечивает получение равномерной, воспроизводимой пленки конденсата на всей поверхности изделия, что повышает точность измерения чистоты поверхности магнитных дисков и сокращает время нанесения пленки воды в 10-15 раз.

2.Получение равномерных, воспроизводимых пленок конденсата, наносимых на магнитные диски согласно предлагаемому способу, дает возможность определять различные оптические плотности на загрязнен- ных и незагрязненных участках поверхности. В качестве критерия оценки чистоты поверхности магнитных дисков используется коэффициент отражения света от поверхности магнитного диска после нанесения нэ нее водной пленки конденсацией водного пара.

3.Применение камеры с источником света и фотоэлементом и фотометра позволяет получить точную количественную оценку чистоты поверхности магнитных дисков

во всем диапазоне загрязнений, имеющихся на магнитных дисках, и сократить время получения оценки в 8-10 раз.

Формула изобретения

Способ контроля чистоты поверхности

изделий из смачиваемых водой материалов, заключающийся в том, что наносят на поверхность материала пленку воды и анализируют характер смачиваемости

поверхности, отличающийся тем, что, с целью повышения точности контроля, пленку воды наносят конденсацией паров, выдерживая контролируемую поверхность материала в объеме водяного пара над поверхностьюводы в течение 10 ±1 с, а анализ проводят путем измерения коэффициента отражения, по которому судят о чистоте поверхности.

Сущность изобретения: наносят пленку воды конденсацией пара, выдерживая магнитный диод над нагретой водой в течение 10 ±1 с, располагая его параллельно поверхности воды. Помещают контролируемую поверхность магнитного диска в камеру с источником света и фотоэлементом. Измеряют коэффициент отражения света. Определяют чистоту поверхности магнитного диска по значению коэффициента отражения света от контролируемой поверхности. 1 табл.

Do всех случаях сплошная пленка воды Точндя оценка чистоты поверхности неооэмомнэ

0,97 0,90