SU1710996A1 - Мера толщины покрыти дл градуировки и поверки электромагнитных и вихретоковых толщиномеров покрытий - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике, а именно к метрологическому обеспечению вихретоковых и электромагнитных приборов, измер ющих толщину покрытий . Цель изобретени  - повышение точности меры/толщины покрыти . Мера содержит металлическую основу в виде пластины с плоскопараллельными поверхност ми противоположных ее сторон и немагнитное покрытие в виде металлической пленки, расположенной на верхней стороне основы. В основе в пределах нижней ее стороны профрезерован сквозной центральный пр моугольный паз, ширина и глубййа которого соответственно превосход т ширину и толщину покрыти ,а,стороны паза параллельны сторонам основы. Кроме того, мера дополнительно снабжена четырьм  одинаковыми стержн ми, диаметр которых равен толщине основы, причем два стержн  закреплены по одному на противоположных сторонах основы, содержащих паз,так, чтобы верхние образующие цилиндрических стержней были параллельны и выше рабочей стороны основы на 4/5 - 1/5 глубины паза, а два других стержн  закреплены над покрытием параллельно двум первым . 1 з. п. ф-лы, 2 ил.

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике, а именно к метрологическому обеспечению электромагнитных приборов, измер ющих толщину покрытий, и может быть применено в различных отрасл х машиностроени . Vч

Известна мера толщины покрытий, содержаща  массивное плоское основание и покрытие в виде тонкого металлического сло . Основание -металлическа  пластина толщиной 5-10 мм в виде диска или квадрата со стороной 40-60 мм. Покрытие занимает центральную часть стороны основани  с размерами 40x40 мм и выполн етс  в виде

круга или квадрата со стороной 10-20 мм. В качестве материала покрыти  используют износостойкий металл, например хром.

Наиболее близкой к предложенному изобретению  вл етс  мера толщины покрыти  дл  градуировки и поверки электромагнитных и вихретоковых толщиномеров I покрытий, содержаща  металлическую ос-, нову в виде пластины с полостью, открытой в сторону ее нерабочей поверхности, немагнитное покрытие, расположенное на ее рабочей поверхности, и элемент креплени  покрыти  к основе. Конструктивно мера состоит из металлического плоского массивО

ч ю сь

ного основани , одна из поверхностей которого  вл етс  рабочей, и покрыти  в виде фольги. Кроме того, мера снабжена мембраной . В основании меры со стороны ее нерабочей поверхности выполнены выемка, в которой закреплена мембрана, раздел юща  выемку на рабочую и нерабочую полости , и отверсти , распределенные по периферии основани  и соедин ющие рабочую полость с рабочей поверхностью основани .

Точность определени  толщины покрыти  - фольги - не зависит от параметров основы. Это позвол ет аттестовать толщину фольги с погрешностью, не превышающей 1%.

Однако рабочий участок поверхности основани , на котором располагаетс  фольга , должен иметь размеры, соответствующие или кругу диаметром 40 мм, или квадрату со стороной 40 мм. Данный участок должен быть идеально однороден. На нем не допускаютс  никакие риски, выступы или другие неровности. С другой стороны , титанова  фольга, примен ема  в качестве покрытий, при толщине 4 мкм имеет ширину не более 15 мм. Дл  того, чтобы удержать покрытие в виде круга 015 мм или квадрата со стороной 15 мм, отверсти  должны располагатьс  на рассто нии не более 10-12 мм друг от друга, что  вл етс  совершенно недопустимым, так как выходной сигнал преобразовател , установленного на площадку со стороной 10-12 мм, в значительной степени будет измен тьс  от наличи  этих отверстий. Дл  надежного прилипани  фольги к поверхности Ьснова- ни  шероховатость поверхности не должна превышать сотых долей микрона. В реальных услови х приходитс  контролировать покрыти  на основани х, имеющих шероховатость 0,4 - 0,8 мкм. В соответствии с этим рабоча  поверхность основани  также должна иметь шероховатость 0,4-0,8 мкм, что не позвол ет с помощью мембраны надежно закрепить фольгу на поверхности осно- вани . Другим вли ющим фактором  вл етс  толщина основани . В реальных услови х должна быть обеспечена возможность контрол  покрытий на издели х толщиной до 1 мм. Любое ее изменение в сторону уменьшени  сказываетс  на величине выходного сигнала преобразовател  толщиномера покрытий. Неоднородность толщины основани  на сотые доли миллиметра в пределах рабочего участка также увеличивает погрешность меры. Мера, соответствующа  данной конструкции, не позвол ет выполн ть толщину основани  в пределах рабочего участка строго однородной , что сказываетс  при малых толщинах основани  (до 1 мм). Одним из основных недостатков  вл етс  мала  механическа  прочность покрыти  в виде фольги толщиной менее 10 мкм, особенно фольги толщиной менее 5 мкм. Вследствие этого она быстро выходит из стро . Ее чрезвычайно трудно надежно, без зазора соединить в одно целое с рабочей поверхностью основа0 ни , что приводит к очень большой погрешности поверки толщиномеров, многократно превышающей предельно допустимую.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности меры толщины покрыти .

5 Поставленна  цель достигаетс  тем, что в мере толщины покрыти  дл  градуировки и поверки электромагнитных и вихретоко- вых толщиномеров покрытий, содержащей металлическую основу в виде пластины с

0 полостью, открытой в сторону ее нерабочей поверхности, немагнитное покрытие, расположенное на ее рабочей поверхности, и элемент креплени  покрыти  к основе, полость выполнена в виде сквозного паза, па5 раллельногр одной из осей симметрии пластины, ширина и глубина которого превосход т соответственно ширину и толщину покрыти , элементы креплени  покрыти  к основе выполнены в виде четырёх цилинд0 рических стержней, диаметр которых равен толщине основы, два стержн  закреплены на торцовых сторонах основы выше ее рабочей поверхности на (4/5 -. 1 /5) глубины паза параллельно ей, а два других стержн  уста5 ноелены над поверхностью покрыти  параллельно двум первым. Кроме этого, ширина и глубина паза превосход т ширину и глубину покрыти  не менее чем в 1,2 и (40 - 400) раз соответственно.

0 На фиг. 1 показана описываема  мера

толщины покрыти ; на фиг, 2 - то же, вид А.

В металлической основе, выполненной

в виде пластины с плоскопараллельными

сторонами противоположных ее поверх5 ностей, в пределах ее нижней стороны, профрезерован сквозной центральный пр моугольный паз, ширина и глубина которого соответственно превосход т ширину и толщину покрыти  2, показанного на фиг. 2.

0 Толщина покрыти  2 на фиг. 2 не обозначена . Стороны лаза параллельны сторонам основы 1. Рабочей стороной основы 1  вл етс  ее широка  сторона, противоположна  стороне , содержащей паз. Шероховатость ра5 бочей поверхности не превышает величины R (0,4 - 0,8) мкм, неплоскосткость не превышает 0,2 мкм на 40 мм длины, непараллельность рабочей и противоположной ей стороны основы не превышает 0,2 мкм. Дл  вихретоковых толщиномеров покрытий основа 1 выполн етс  из немагнитного металла , например из сплава Д16Т. Дл  электромагнитных толщиномеров основа 1 изготавливаетс  из стали 20 - стали 45. Мера дополнительно снабжена четырьм  одинаковыми цилиндрическими стержн ми 3, диаметр которых равен толщине основани  1. Два стержн  3 закреплены по одному на торцах противоположных сторон основы 1, содержащих паз. Данные стержни размещены одинаково на торцовых сторонах основы 1 и смещены вверх так, чтобы их верхние образующие выступали над поверхностью основы 1 на величину, равную (4/5 - 1 /5)t. При этом верхние образующие стержней 3 параллельны между собой и рабочей поверхности основы 1. Два других стержн  3 закреплены над покрытием 2 параллельно двум другим стержн м 3. Последние два стержн  3 предназначены дл  прижати  покрыти  2 к рабочей поверхности основы 1. Предварительно покрытие 2 в виде ленты нат гиваетс  тем или иным способом на стержни 3, закрепленные на противоположных торцовых сторонах основы 1. В результате этого между лентой 2 и рабочей поверхностью основы 1 образуетс  зазор, равный (4/5 -1 /5)t. Дл  того, чтобы имелась возможность прижать ленту 2 к рабочей поверхности основы 1, концы ленты 2 соединены между собой пружинами. Диаметр навивки пружин не должен превышать величины (4/5 - 1/5)t. Стержни 3 вдоль их продольной оси сфрезерованы на величину не более трети их диаметра. Это позвол ет уменьшить габариты меры и обеспечить надежное их закрепление на торцовых сторонах основы 1. Сфрезеровывание цилиндрических стержней 3 больше, чем на треть их диаметра, недопустимо, так как это может привести к тому, что нат гиваема  лента 2 будет касатьс  сфрезерованного кра , что вследствие остроты образовавшейс  кромки вызовет перегиб покрыти  2 в этом месте, его разрыву, а также образование морщин и неустранимую волнистость .

Пр моугольный паз, профрезерован- ный в основе 1, необходим дл  размещени  в нем пружин, соедин ющих в одно целое покрытие 2, выполненное в виде прот женной ленты.

Параллельность сторон пр моугольного паза сторонам основы 1 необходима дл  параллельного расположени  покрыти  2 относительно рабочей поверхности основы: 1. Невыполнение этого требовани  приводит к тому, что образуютс  морщины на покрытии 2 при прижатии его к основе 1.

Наличие цилиндрических стержней 3 необходимо дл  обеспечени  нат жени 

без морщин и исключени  образовани  волнистости покрыти  2. Диаметр стержней 3 равен толщине основы 1. Два из них закреплены на торцовых сторонах и смещены 5 вверх относительно рабочей поверхности основы 1 на величину (4/5 - 1/5).t. Этим обеспечиваетс  необходимый зазор между нат нутым покрытием и рабочей поверхностью основы 1, а также расположение пру0 жин в пределах пр моугольного паза выше нижней стороны основы 1, Закрепление торцовых цилиндрических стержней так, чтобы их верхние образующие были на (4/5 - 1/5).t выше рабочей стороны основы 1,

5 обеспечивает расположение пружин, нат гивающих покрытие 2, в пределах-пр мо-, угольного паза и исключает соответственно касание пружиной верхней стороны пр моугольного паза или расположение ее на

0 уровне нижней поверхности основы 1.

Наличие двух дополнительных .стержней 3, закрепленных над основной 1, позвол ет вплотную, без морщин и волнистостей прижать нат нутое покрытие 2 к рабочей

5 поверхности основы 1.

Прим е р. Необходимо изготовить меру с толщиной диэлектрического покрыти  в пределах 5-10 мкм дл  поверки вих- ретокового толщиномера покрытий типа ВТ.

0 Абсолютна  величина погрешности не должна превышать 0,5 мкм+ 0,03А (А толщина покрыти ). С учетом трехкратного запаса по точности погрешность аттестации покрыти  зависит от точности геометрических разме5 ров основы 1, на которой располагаетс  покрытие 2, однородности его толщины и точности примен емого средства измерени . Выполнение основы 1 из сплава Д16Т с помощью современных средств металло0 обработки позвол ет обеспечить высокую точность их изготовлени . Измерение геометрических размеров основы 1 с помощью длиномера ИЗВ-6 показало, что непараллельность рабочей и противоположной ей

5 стороны основы 1 на длине 15 - 20 мм составл ла около 0,1 мкм, неплоскостность поверхности рабочей стороны основы на длине 15 - 20 мм также была около 0,1 мкм. Дл  изготовлени  комплекта мер выбирали

0 большее, чем требовалось, количество пластин дл  основ 1, И из них дл  меры с толщи- ной покрытий 10 мкм отбиралась та. на которой непараллельность и неплоскостность не превышали величины 0,1 мкм. Га5 баритные размеры основы 1 10 х 36 х 45 мм. Аттестуемым участком основы 1  вл етс  ее центральна  часть с размерами 20 х 20 мм. В основе 1 в пределах одной из ее широких сторон с размерами 36 х 45 мм был профрезерован сквозной пр моугольный

продольный паз шириной 16 и глубиной 5 мм. На торцах основы 1, на которые выходит паз, были закреплены цилиндрические стержни 3 так, чтобы.верхние образующие их были выше на 2 мм рабочей стороны основы 1. Диаметр стержней равен 10 мм.

Диэлектрическое покрытие 2 изготовлено из высокопрочного материала - полизти- лентерефтолатной пленки (лавсана) в виде ленты шириной 0,01 -10 мм и толщиной 0,01 мм. Длина ленты составл ла 70 мм. К концам лавсановой ленты приклеивалась лента из упругой резины и, таким образом, получалось кольцо, которое нат гивалось на торцовые стержни 3 так, чтобы покрытие 2 из лавсановой пленки располагалось над рабочей стороной основы 1. В результате между покрытием 2 и поверхностью рабочей стороны образовалс  зазор, равный 2 мм. Прижатие покрыти  2 к поверхности основы 1 осуществл лось двум  цилиндрическими стержн ми 3, закрепленными параллельно двум торцовым стержн м 3.

Определение действительной толщины центрального участка покрыти  2 осуществ- л лоеь с помощью длиномера ИЗВ-6. Дл  этого мера толщины.покрыти  располагалась на установочном столике длиномера ИЗВ-6. Начало отсчета длиномера определ лось при .установлении его чувствитель- кого элемента на непокрытую часть рабочей поверхности основы 1. Затем чувствительный элемент длиномера устанавливалс  на покрытие и определ лась его толщина. Усилие , с которым прижималс  чувствительный Элемент длиномера к покрытию, равн лось усилию прижати  преобразовател  еихре- токового толщиномера покрытий. При таком измерении покрытий учитывались не только геометрические параметры основы 1 -

лавсановой пленки в исходном состо нии, но также учитывалась возможность деформации покрыти  при нат жении его упругой лентой, соедин ющей его концы.

При проверке вихретового толщиномера покрытий его преобразователь устанавливаетс  на центральный аттестованный участок покрыти  2. Сопоставл   действительную толщину покрыти  2 и показани  толщиномера, определ ют его метрологические характеристики.

Claims (2)

1.Мера толщины покрыти  дл  градуировки и поверки электромагнитных и вихретоковых толщиномеров покрытий, содержаща  металлическую основу в виде пластины с полостью, открытой в сторону ее нерабочей поверхности, немагнитное покрытие , расположенное в ее рабочей поверхности , и элементы креплени  покрыти  к основе, отличающа с  тем, что, с целью повышени  точности, полость выполнена в виде сквозного паза, параллельного одной из осей симметрии пластины, ширина и глубина которого превосход т соответственно ширину и толщину покрыти , элементы креплени  покрыти  к основе выполнены в виде четырех цилиндрических стержней, диаметр которых равен толщине основы, два стержн  закреплены на торцовых сторонах основы выше ее рабочей поверхности на (4/5 - 1/5) глубины паза параллельно ей, а два других стержн  установлены над поверхностью покрыти  параллельно двум первым .

2.Мера толщины по п. 1, о тли чающа с  тем, что ширина и глубина паза превосход т ширину и глубину покрыти  не менее чем в 1,2 и (40 - 400) раз соответственно .

X

X

X

з

Фиг.2