Способ определения отражательной способности поверхности материалов

(я)з 601 М 2 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЭОбРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССРПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ АВТО ОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ юФ Ьиь Изобретение относится к измеритель- сканирования. Определяют частотное расной технике, точнее к измерению ептйчв- пределение плотности вероятности откло- СКИХ ХаРаптЕРИСтИК МатЕРИаЛОВ, И МОжнвт . НЕНИЯ ЭтОй ВЕЛИЧИНЫ ОтСРЕдНЕГОЗНаЧЕНИЯ;5 ыть использовано для определения отра. По полученномучастотномураспределению жательной способности полированных ме- определяют частоту, разделяющую это растайлических.поверхнбстейдеталейсложнойпределение. на две равновероятные облаконфигурации сти, и по градуировочной зависимости судят . Ы.ааааа ааОбРатЕНИП - ПОЕМШЕИПЕ трепе. Об ОтРажатЕЛЬНОй СПОСОбНОСтИ МатЕРИаЛа1 Ьпсти На фиг, 1 изображена зависимость танСпособ осуществляют следующимобра- генциальной составляющей силы сопротивЗОЕиб пения поверхностного слоя нержавеющейПОвархмбсть детали сканируют иагру- стали от различной прочности и размеров женно индентором склерометрического кристаллитов вдоль трассы, сканирования;приборе. Измеряют величину.тангенциаль-. на фиг. 2 - соответствующее частотное расной состаевющей силы сопротивления йо. пределение плотности вероятности откловврхиостного слоя материала пра нения тангенциальной составляющей. силь)контактном деформировании вдоль трассы сопротивления этого поверхностного слоя Р 1) 438375 П 25(71) Киевский институт инженеров гражданСкой авиации им. 60-летия СССР(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОТРАЖА" ТЕЛЬНОЙ СПОСОБНОСТИ ПОВЕРХНОСТИ МАТЕРИ. АЛОВ(57) Изобретение относится к измерительной технике, точнее к измерениям оптиче. еких характеристик материалов и может 2быть использовано для определенияотражательной способности полированных металлических поверхностей деталей сложной конфигурации, Цель изобретения - повышение точности. Поверхность детали сканируют нагруженным индентором склерометрического прибора, измеряют величину тангенциальной составляющей сипы сопротивления поверхностного слоя материала при контактном деформированиивдоль трассы сканирования, определяют частотное распределение плотности вероятности отклонения этой величины от среднего значения, по полученному частотному распределению определяют частоту, разделяющую зтЬ распределение на две равновероятные области, и по.градуировоч, ной зависимости судят об отражательной способности поверхности материала. 5 ил., 1 таблот среднего значения вдоль трассы сканирования; на фиг. 3 - зависимость,тангенциальной составляющей силы сопротивления поверхностного слоя нержавеющей стали от размеров кристаллитов вдоль трассы сканирования; на фиг. 4 - соответствующее частотное распределение плотности вероятности отклонения тангенциальной составляющей силы сопротивления этого поверхностного слоя от среднего значения вдоль трассы сканирования; на фиг. 5 - частотные распределения плотности вероятности отклонения тангенциальной составляющей силы сопротивления поверхностных слоев полированных образцов из нержавеющей стали с различной отражательной способностью оптического излучения.В качестве измеряемых образцов взяты образцы горячекатаной термообработанной стали 12 Х 18 Н 10 Т после обработки абразивными лентами, Для исключения влияния микрогеометрии поверхности на величину зеркального отражения сравнивают поверхности образцов одинаковой шероховатости. Различное Состояние поверхностного слоя получают путем варьирования условий ленточного шлифования,Условия обработки и характеристики обработанной поверхности представлены в , таблице,Приведенные в таблице величины коэффициентов зеркального отражения этих образцов определяют фотоэлектрическим блескометром фбпо сравнению с коэффициентом зеркального отражения зеркала бытового по ГОСТ 17716-82, величину которого принимают за 100.Поверхности образцов сканируют индентором, нагруженным силой 3,5 Н, со скоростью Ч=26.,5 мкм/с. При сканировании поверхности образца нагруженным индентором в зависимости от размеров и прочности кристаллитов. изменяется тангенциальная составляющая силы сопротивления поверхностного слоя контактному деформированию (фиг. 1), частотное рас- пределение плотности вероятности откло.нения от среднего значения которой вдоль трассы сканирования (фиг, 2) содержит ин.формацию о. структуре поверхностного слоя, эффективном размере фрагментов г,Ч который определяется по формуле- ,21 где 1- частота всплесков. Всплески значения тангенциальной составляющей силы сопротивления возникают либо на кристаллитах низкой твердости, либо между кристаллитами, Величина отражательной способности связана с размерами твердых кристаллитов на поверхности преобладание которых характеризуется снижением частоты всплесков тангенциальной составляющей силы сопротивления (фиг, 3) и сме щением частотного распределенияплотности вероятности отклонения этой силы от среднего значения вдоль трассы сканирования в область низких частот(фиг. 4),10 Таким образом, струклурное состояниеповерхностного слоя определяется сопротивлением локальных участков контактному деформированию при сканировании алмазным индентором на приборе для склеромет рических исследований материалов. Прииспытаниях этими приббрами сила трения. алмазного индентора модулируется с частотой расположения фрагментов, характеризуется близкими по значению амплитудами 20 вследствие изменения прочности на границе и внутри локальных областей.В общем случае математическое описание структурного состояния поверхностного слоя дается совокупностью следующих 25 основных характеристик.Математическое ожидание входного(выходного) сигнала1 30 п=бе -хй, т Т,Т Т-фф где х(т) - входной (выходной) сигнал;Т - интервал времени наблюдения, 35 Математическое ожидание оценивает статическую, не зависящую от времени 1 составляющую входного (выходного) сигнала,Дисперсия входного (выходного) сиг"нала40Т О = 11 в,Цх-а)Ф. Т-+фо45 Дисперсия оценивает динамическую составляющую входного (выходного) сигнала как его среднюю мощность колебаний отно-, сительно статической составляющей,Корреляционная функция входного (вы ходного) сигналаТй(1,0)= 1 в - Яхф-пЬх(0)-а 4 бТ,Т-фоо " о56 где О=с+ х, х- приращение времени. Корреляционная функция оценивает связь значений входного (выходного) сигнала в различные моменты времени со скоростью его изменения.1714473 25 стью около 30 30 35 45 сти, и по градуировочной зависимости судят об отражательной способности поверхности материала,Частотное распределение плотности вероятности отклонения входного (выходного) сигнала от среднего значения, т.е. спектральная плотность входного (выходного) сигнала+. СО - 2 Щ 14 ТЯх(1) = Х Йх(г. 0)е Эта характеристика дает представление о гармоническом составе сигнала, распределении дисйерсии по частотам и позволяет оценить долю крупных и твердых кристаллитов на поверхности по смещению частотного распределения в область ниэких частот.Смещение частотного распределения плотности вероятности отклонения сигнала от среднего значения для различных образцов удобно характеризовать частотой 1 р, разделяющей соответствующее распределение на две равновероятные области; Эта частота определяется из соотношения со. +соХ Ях(1)н= Х Ях(1)бе, о ср как абсцисса, разделяющая ограниченную графиком ЯЯ и осью 01 фигуру на две равных по площади части,Величина отражательной способности исследуемой поверхности материала определяется по заранее построенной градуировочной зависимости от 1 р для образцов с . различной однородностью поверхностного слоя и известной отражательной способностью.Графики (фиг. 5) отображают частотные распределения плотности вероятности от-. клонения тангенциальной составляющей силы сопротивления поверхностного слоя образцов,.представленных в таблице, при контактном деформировании от среднего значения вдоль трассы сканирования, .Кривые на фиг, 5 и данные таблицй показывают, что наиболее низкая зеркальная 5 10 15 20 отражаемость 14 ф соответствует поверхностному слою неоднородной структуры с наличием крупных и мелких фрагментов на частотах 0,20; 0,30; 0; 60 и 0,75 Гц (кривая 1). Более однородный поверхностный слой с преобладающей фрагментацией на частоте 0,25 Гц имеет и более высокую зеркальную отражаемость, составляющую 18 (кривая 2). Самая высокая зеркальная отражаемость 35 ф получена на поверхности с однородно- напряженной крупнофрагментной структурой поверхностного слоя - фрагментация на частотах О - 0,75 Гц (кривая 3).Соответствующие для этих графиков значения частот асср, разделяющих спектры колебаний на две оавновероятностные области, имеют значения 0,39; 0,27 и 0,2 Гц. Коэффициенты корреляции между асср и коэффициентом зеркальной отражаемости находится в интервале от - 0,8 до - 0,78.Способ позволяет определять отражател ьную способность поверхности металли.- ческих деталей сложной конфигурации беэ доступа оптических приборов с погрешноФормула изобретения Способ определения отражательнойспособности поверхности материалов,заключающийся в том, что поверхность сканируют, измеряют характеристику поверхности вдоль трассы сканирования и по результатам измерения судят о величине отражательной способности поверхности материала, о т л и ч а ю щи й с я тем, что, с целью повышения точности, поверхность сканируют индентором и измеряют величину тангенциальной составляющей силы сопротивления поверхностноГо слоя при контактном деформировании, определяют частотное распределение плотности вероятности отклонения этой величины от среднего значения вдоль трассы сканирования, определяют частоту, разделяющую это распределение на две равновероятные обла1714473 1 ЯВо 3 ЭоЭ И Ь лх -дмфМ о о М ЭХ Щг д Ь Ци,й ОС-у о о Вю о а з. й В т оЗ СО 1- " С с о оо с ч г С. оо ЮЕЪ ххх ЮЮ 3 О. х х М ЬЪ Сй и с С: С:.Ю МЪ ЫФ М) 2 ОМ ф ЮСб Ьхйохй М Я Ы В гв Щ г о Я вьс Хо Сф) СЧ СЧ СЧ СЧ СЧ ооо ВЫс .фл31714473 Составитель С,ЧукляевРеактор О.Юрковецкая ТехредМ.Моргентал Корректор Т.Мале Производственно-издательский комбинат "Пате жгород, ул. Гагарина, 101 Заказ 668, Тираж . Подписное ВНИИПИ Государственного комитета пО изобретениям и открытиям при ГКНТ С 113035, Москва, Ж-Зб, Раушская наб., 4/б