PL210556B1 - Sposób pomiaru grubości cienkich warstw i ich odporności na zużycie przez tarcie - Google Patents

Abstract

Istota sposobu, w którym do próbki (P) przykłada się prostopadle kulkę o średnicy D i przez wprowadzenie kulki (K) w ruch obrotowy wykonuje się w próbce szlif, po czym za pomocą mikroskopu mierzy się średnice szlifu wewnętrzną Cw i zewnętrzną Cz, a grubość G mierzonej warstwy wylicza się ze wzoru G=1/2[(D2 -Cw2 )l/2 - (D2-CZ2)1/2, polega na tym, że próbkę (P) i jednocześnie kulkę (K) mocuje się wahliwie, a podczas pomiaru odporności warstwy na zużycie przez tarcie zmienia się kąt nachylenia kulki (K) i próbki (P) odpowiednio do zmian powierzchni przyporu kulki (K) na próbkę (P).

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób pomiaru grubości cienkich warstw i ich odporności na zużycie przez tarcie.

Znane jest, na przykład ze zgłoszenia wzoru użytkowego nr W-96876 urządzenie do pomiaru grubości cienkich warstw charakteryzujące się tym, że w podstawie ma zamocowany uchwyt próbek oraz jarzmo, w którym zamocowana jest rolka napędowa, zaś pomiędzy rolką i próbką usytuowana jest kulka. Zgodnie z tym urządzeniem pomiar grubości cienkich warstw, na przykład twardych warstw dyfuzyjnych wytwarzanych na powierzchniach części maszyn i narzędzi do obróbki skrawaniem i obróbki plastycznej, polega na tym, że do próbki zamocowanej nieruchomo i w płaszczyźnie poziomej przykłada się prostopadle kulkę o średnicy D i przez wprowadzenie kulki w ruch obrotowy wykonuje się w próbce szlif, po czym za pomocą mikroskopu mierzy się średnice szlifu wewnętrzną Cw i zewnętrzną Cz a grubość G mierzonej warstwy wylicza się ze wzoru:

G=1/2[(D²-Cw²)1/2 - (D²-Cz²)’^/2

Taki sposób pomiaru nie może być jednak stosowany do pomiaru odporności warstwy na zużycie przez tarcie, ponieważ nie zapewnia on utrzymywania przez cały czas pomiaru wymaganego, możliwie stałego, jednostkowego nacisku kulki na próbkę. Przy stałej sile nacisku kulki na próbkę zwiększa się bowiem powierzchnia przyporu kulki na próbkę. Odporność warstwy na zużycie przez tarcie zgodnie z wymaganą normą określa się jako stopień zużycia warstwy w określonym czasie.

Celem wynalazku było opracowanie sposobu pomiaru grubości cienkich warstw umożliwiającego również pomiar ich odporności na zużycie przez tarcie.

Istota sposobu pomiaru grubości cienkich warstw i ich odporności na zużycie przez tarcie polegającego na tym, że do próbki przykłada się prostopadle kulkę o średnicy D i przez wprowadzenie kulki w ruch obrotowy wykonuje się w próbce szlif, po czym za pomocą mikroskopu mierzy się średnice szlifu wewnętrzną Cw i zewnętrzną Cz a grubość G mierzonej warstwy wylicza się ze wzoru

2 2 2 /

G=1/2[(D²-Cw²)1/2 - (D²-Cz²)^/, polega na tym, że próbkę i jednocześnie kulkę mocuje się wahliwie a podczas pomiaru odporności warstwy na zużycie przez tarcie zmienia się kąt nachylenia kulki i próbki odpowiednio do zmian powierzchni przyporu kulki na próbk ę.

Wahliwe zamocowanie całego układu „kulka-próbka umożliwia zmianę kąta nachylenia tego układu powodującą zmianę składowej siły nacisku działającej na próbkę, co umożliwia zachowanie stałości jednostkowego nacisku na próbkę pomimo zmienności powierzchni przyporu kulki na próbkę.

Przedmiot wynalazku uwidoczniono bliżej w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat urządzenia pomiarowego do realizacji wynalazku o ruchomej części usytuowanej pod mniejszym kątem do pionu, a fig. 2 przedstawia schemat urządzenia pomiarowego do realizacji wynalazku o ruchomej części usytuowanej pod większym kątem do pionu.

Próbkę P z jej uchwytem U oraz rolkę R napędzającą kulkę K o średnicy D i ciężarze F zamocowano sztywno do wahacza W osadzonego obrotowo w podstawie B. Rolkę R napędzano silnikiem o osi O. Między próbkę P i rolkę R swobodnie wprowadzono kulkę K i wprowadzono ją w ruch obrotowy. Po wykonaniu dostatecznie głębokiego szlifu zmierzono za pomocą mikroskopu wewnętrzną średnicę Cw szlifu i zewnętrzną średnicę Cz szlifu, po czym grubość G mierzonej warstwy wyliczono ze wzoru

G=1/2[(D²-Cw²)1/2 - (D²-Cz²)^/

Następnie dla tej samej próbki P rozpoczęto pomiar odporności jej warstwy na zużycie przez tarcie. W tym celu za pomocą śruby S nastawiono pierwsze nachylenie wahacza W, określono początkową wartość jednostkowego nacisku kulki K na próbkę P i wprowadzono kulkę K w ruch obrotowy na czas Ti. Po upływie tego czasu zmierzono za pomocą mikroskopu głębokość szlifu na podstawie którego określono z uprzednio przygotowanego nomogramu powierzchnię przyporu kulki K do próbki P w uzyskanym szlifie. Odpowiednio do tej zwiększonej powierzchni przyporu zwiększono odchylenie osi wahacza W od pionu tak, aby przez wzrost składowej prostopadłej Ni siły F zachować ten sam początkowy nacisk jednostkowy kulki K na próbkę P. Następnie znowu wprowadzono kulkę K w ruch obrotowy na czas T2, po upływie którego ponownie skorygowano nacisk jednostkowy kulki K na próbkę P. Im częściej dokonuje się korekty jednostkowego nacisku kulki K na próbkę P tym dokładniejszy uzyskuje się wynik. Taki sposób pomiaru odporności warstwy na zużycie przez tarcie może być znacznie dokładniejszy przy automatycznym, ciągłym pomiarze zmieniającej się powierzchni przyporu, co jest możliwe do zrealizowania za pomocą programu komputerowego.

Claims (1)

1. Sposób pomiaru grubości cienkich warstw i ich odporności na zużycie przez tarcie polegający na tym, że do próbki przykłada się prostopadle kulkę o średnicy D i przez wprowadzenie kulki w ruch obrotowy wykonuje się w próbce szlif, po czym za pomocą mikroskopu mierzy się średnice szlifu we22 wnętrzną Cw i zewnętrzną Cz a grubość G mierzonej warstwy wylicza się ze wzoru G=1/2[(D -Cw )1/2 (D²-C_z ²)^1/2, znamienny tym, że próbkę P i jednocześnie kulkę K mocuje się wahliwie a podczas pomiaru odporności warstwy na zużycie przez tarcie zmienia się kąt nachylenia kulki K i próbki P odpowiednio do zmian powierzchni przyporu kulki K na próbkę P.