CH291237A

CH291237A - Verfahren und Vorrichtung zur Messung der Rauhigkeit planbearbeiteter metallischer Oberflächen.

Info

Publication number: CH291237A
Authority: CH
Inventors: Walter Dr Ing Zimmermann
Original assignee: Walter Dr Ing Zimmermann
Priority date: 1950-02-10
Filing date: 1950-02-10
Publication date: 1953-06-15

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Messung der Rauhigkeit planbearbeiteter metallischer
Oberflächen.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Messung der Rauhigkeit planbearbeiteter metallischer Oberflächen.

Gemäss dem Verfahren naeh der Erfin dung wird unter Ausnutzung des Skineffektes bei Hochstfrequenzen der Widerstand einer Oberflächensehicht eines Fläehenteils des zu nntersuchenden rauhen Materials mit dem einer gleich grossen Bezugsfläehe mit praktisch vernachlässigbarer Rauhigkeit verglichen.

Ausserdem wird weiterhin ein Mass des freien Luftvolumens zwischen dieser rauhen Oberfläche und einer möglichst ebenen Bezugs- fläche f Luftmass) durch eine Kapazitätsver- gaz eiehsmessung bestimmt, wobei der Quotient ans dem relativen Widerstand und der relativen Kapazität ermittelt wird, um als : NIass für die Rauhigkeit des betreffenden Werkstückes zu dienen.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vor riehtung zur Durchfiihrung des obigen Verfahrens. Sie kennzeichnet sich dadurch, dass an einen Höehstfrequenzsender eine aus kon zentrischen Leitungsstücken bestehende Er- satzantenne angesehlossen ist, wobei die offenen Enden der beiden Antennenzweige einerseits mit dem Prüfling und anderseits mit einem die Bezugsflache aufweisenden Teil abschliessbar sind, wobei Messkreise mit je einem Antennenzweig gekoppelt sind, die die Hoehfrequenzströme messend vergleichen.

In den Zeiehnungen zeigt :
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer Vor- richtung zur Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens,
Fig. 2 eine Kapazitätsmessanordnung, die zur Bestimmung des Luftmasses der rauhen Oberfläche dient.

An der Oberfläche 1 des Prüflings werden zwei Messungen vorgenommen. Die infolge des als bekannt vorauszusetzenden Skineffektes relativ geringe Stromeindringung bei sehr hohen Frequenzen bewirkt eine scheinbare Er höhung des spezifischen Widerstandes, da nur ein relativ geringer Teil des Leiterquerschnittes vom Strom durehflossen wird. Da der nur in der äussersten Oberflächenhaut fliessende Hochstfrequenzstrom der topographischen Oberflächengestalt exakt folgen muss, wird der wirksame Stromweg gegenüber einem Leiter mit ideal glatter Oberfläche um einen definierten Betrag erhöht.

Die numerische Grosse dieses Betrages ändert sich naturgemäss mit der Achsenorientierung des Stromflusses an der zu prüfenden Oberfläche.

Es ist nur notwendig, den Widerstand der Fläche des Prüfkörpers zu vergleichen mit dem Widerstand einer ebenen Bezugsfläche mit praktisch verschwindender Rauhigkeit gleicher geometrischer Abmessungen. Aus dem Quotienten beider Widerstandswerte kann dann auf die Beschaffenheit der zu prüfenden Oberfläehe geschlossen werden.

Die Vorrichtung zur Durchführung einer solchen Messung ist in Fig. 1 dargestellt.

Als Generator kommt ein Höchstfrequenz sender 4, beispielsweise ein Magnetron mit einer Wellenlänge von beispielsweise 10 cm (3 X 109 Hz), zur Anwendung. An den Hochst frequenzsender ist eine aus konzentrischen Leitungsstücken bestehende T-formige Ersatzantenne 5 angeschlossen. Der Aussenleiter 6 in Form eines zylindrisehen Rohres umgibt konzentriseh einen Innenleiter 7 mit kreisför- migem Querschnitt. Die beiden gleich langen Antennenzweige werden an dem einen Ende mit dem Prüfling 1 und an dem andern mit dem Normal 3 abgeschlossen, indem das untere Ende auf den Prüfling 1 aufgesetzt wird, während auf das obere Ende das Normal 3 aufgelegt wird.

Zwisehen dem Aussenleiter 6 und dem Innenleiter 7 verbleibt die Messfläche 8 in Form einer Kreisringfläche. Diese Messfläche 8 wird nun sowohl beim Prüfling als auch heim Normal von hochfrequentem Wech selstrom durchsetzt. Damit erhält man unter Benutzung bekannter Schaltungen 9 und 10 am Röhren-Voltmeter 11 unmittelbar einen Vergleichswert der Wirkwiderstände der gleich grossen Flächenelemente 8.

Um die Oberflächenrauhiblkeit noch besser zu erfassen, ist noch eine zweite Grosse von Bedeutung. Sie ist das sogenannte Luftmass.

Dieses lässt sich messtechnisch erfassen mit Hilfe einer Kapazitätsmessung zwischen einer möglichst ebenen Messelektrode und der Oberfläche des Prüflings. Zlun Zwecke einer gro ssen Genauigkeit wird hierzu eine sehr dünne Glasplatte 12 verwendet, die als Dielektrikum wirkt. Auf sie ist einseitig ein Silberbelag 13 aufgebracht. 14 ist die eigentliche Messelektrode. Die Glasplatte wird, wie Fig. 2 in vergrössertem Massstab erkennen lässt, auf den Prüfling 1 aufgelegt und die Kapazität zwischen dem Silberbelag 13 und der Oberfläche gemessen. Damit kann das Luftmass zwisehen der Oberfläche des Prüflings 1 und der Messelektrode 14 bestimmt werden.

Je nach der Rauhigkeit der Oberfläche ist dieses Luftmassx- verschieden. Die Kapazität des Kondensators 1, 12,14 wird verglichen mit derjenigen eines Kondensators, bei dem die Messelektrode durch die Bezugsfläche mit ver nachlässigbarer Rauhigkeit gebildet wird. Der Quotient der beiden Kapazitäten wird dureh die Doppeltriode 15 gebildet.

Schliesslich kann am Quotientenmesser 16 der Quotient der beiden durch die Doppeltrioden 11 und 15 gebildeten relativen Widerstands-bzw. Kapazitätswerte unmittelbar abgelesen werden. Dieses Messgerät ist als Kreuz spulinstrument ausgeführt.

PATENTANSPRi' : CHE : I. Verfahren zur Messung der Rauhigkeit planbearbeiteter metallischer Oberflächen, dadurch gekennzeichnet, dass unter Ausnut zung des Skineffektes bei Höehstfrequenzen der Widerstand einer Oberflächenschicht eines Fläehenteils des zu untersuchenden rauhen Materials verglichen wird mit dem einer gleich grossen Bezugsfläche mit praktiseh ver nachlässigbarer Rauhigkeit und dass ferner ein Mass des freien Luftvolumens zwischen dieser rauhen Oberfläehe und einer mögliehst ebenen Bezugsfläehe (Luftmass) durch eine Kapazitätsvergleichsmessung bestimmt wird,

wobei der Quotient aus relativem Widerstand und relativer Kapazität ermittelt wird, um als Mass für die Rauhigkeit des betreffenden Werkstüekes zu dienen.

II. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens naeh Patentansprueh I, da dureh gekennzeichnet, dass an einen Hochst frequenzsender eine aus konzentrischen Leitungsstüeken bestehende T-formige Ersatzantenne angeschlossen ist, wobei die offenen Enden der beiden Antennenzweige einerseits mit dem Prüfling und anderseits mit einem die Bezugsfläche aufweisenden Teil abschliessbar sind, wobei Messkreise mit je einem Antennenzweig gekoppelt sind, die die Hoch frequenzstrome messend vergleichen.

Claims

UNTERANSPRi7CHE : 1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass der Quotient des aus der Skineffektmessung gewonnenen Wertes und des aus der Kapazitätsmessung gewon nenen Wertes elektrisch gebildet wird.

2. Vorrichtung naeh Patentansprueh II, dadurch gekennzeiehnet, dass zur Kapazitäts- vergleichsmessung eine Brückenschaltung vorgesehen ist.

3. Vorrichtung nach Unteranspruch 2, da lllrch gekennzeichnet, dass ein Quotientennesser vorgesehen ist, an den einerseits die die Hochstfrequenzströme vergleichenden Messzweige und anderseits die zur Kapazitäts- vergleichsmessung dienende Brückenschaltung angeschlossen sind.