способ измерения опорной площади неровностей

Формула изобретения

Способ измерения опорной площади неровностей поверхности электропроводящих изделий, заключающийся в том, что пропускают электрический ток по исследуемому образцу, отличающийся тем, что измеряют сопротивление электрического тока, пропускаемого через исследуемый образец и базовую плиту, по которому определяют опорную площадь неровностей поверхности исследуемого образца.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к контрольно-измерительной технике, и может быть использовано в машиностроении для определения и контроля опорной площади неровностей поверхности электропроводных изделий.

Российский ГОСТ 2789-73 (Шероховатость поверхности) имеет всего шесть параметров, определяющих неровность поверхности (Ra; Rz; Rmax; Sm; S; t _P), причем не стандартизован важный параметр, характеризующий поверхностный слой - опорная площадь неровностей. Этот параметр наиболее полно и точно определяет важнейшие эксплуатационные свойства рабочих поверхностей деталей машин и приборов (прочность соединения, износостойкость, усталостная прочность, противокоррозионная прочность). В зависимости от вида обработки деталей опорная площадь неровностей будет различна. Например, поверхности, обработанные давлением, заметно отличаются от обработанных резанием, практически во всех случаях величина опорной поверхности, образованная накатыванием, больше, чем при точении, шлифовании и доводке при одних и тех же классах шероховатости [1]. Как следствие, - различные физические характеристики поверхностного слоя и различный ресурс работы деталей машин.

Существует способ определения опорной длины неровностей при помощи профилографа-профилометра [2], по которой определяют опорную площадь неровностей. Исследуемый образец профилируют в продольном и поперечном сечении, определяя среднее значение опорной длины неровностей по сечениям. Далее из произведения средних величин определяют опорную площадь неровностей. Недостатком данного способа является большая погрешность измерения опорной площади по опорным длинам профиля, которые не могут максимально полно отразить картину поверхностности.

Наиболее близкие к предлагаемому изобретению существующие способы и конструкции направлены на измерение шероховатости поверхности, заключающиеся в измерении электроемкости, силы тока, частотного спектра сигнала, изменяющихся в зависимости от шероховатости поверхности [3-5]. Недостатком существующих аналогов является невозможность измерения опорной площади неровностей.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является измерение опорной площади неровностей путем определения сопротивления материала при прохождении через него постоянного тока.

Способ реализуется следующим образом. На базовую поверхность (плиту), имеющую минимальную шероховатость и максимальную плоскостность, кладут исследуемый образец и пускают ток через образец и плиту. Так как сопротивление тока есть величина, зависящая от площади R=f(S), то, в зависимости от площади контакта, будет определенное сопротивление тока.

На чертеже приведена схема измерения опорной площади, где: 1 - базовая плита; 2 - исследуемый образец; 3 - электрокабель; 4 - прибор для измерения сопротивления (омметр).

Тарирование прибора производится при помощи размещения на базовой плите образцов с заранее установленной площадью поверхности. Каждый электропроводящий материал характеризуется собственным сопротивлением. По виду материала (свойству электропроводимости) образца и по тарированному прибору можно не только качественно, но и количественно определять опорную площадь неровностей.

Так как поверхность материалов не является чистой (наличие окисных пленок, масел, других инородных веществ), то сопротивление одних и тех же образцов может быть различно. Поэтому необходимо травление образца перед исследованием, после которого в течение 40 секунд необходимо произвести замеры.

Для большей чувствительности омметра используют мостовые схемы, позволяющие измерять сопротивление 10^-6 -10^-9 Ом.

Данный способ успешно апробирован и реализован в лаборатории кафедры МРСиИ Бийского технологического института. Использование способа позволило количественно оценить опорную площадь поверхностей, обработанных различными способами механической обработки (точение, шлифование, накатывание), и количественно обосновать эффективность применения накатывания, по сравнению с другими видами обработки деталей.

Источники информации

1. Шнейдер Ю.Г. Чистовая обработка металлов давлением. М.-Л., 1963.

2. Российский ГОСТ 2789-73. Шероховатость поверхности. Параметры, характеристики и обозначения, М., 1985.

3. А.С. СССР №1130735.

4. А.С. СССР №1474452.

5. Патент РФ №2133943.