Лаб. практикум по МЭТу

Методика проведения измерений

Измерение глубины канавок можно производить двумя способами:

1)на глаз;

2)с помощью винтового окулярного микрометра МОВ-1-16×.

При правильной настройке микроинтерферометра в его поле зрения должны быть од- новременно видны исследуемая поверхность и интерференционные полосы, изогнутые в местах, где проходят канавки или царапины, причем интерференционные полосы должны быть ориентированы перпендикулярно направлению царапин.

При измерении глубины царапины или риски на глаз следует определить, на какую

долю интервала между полосами или на сколько интервалов изгибается полоса в месте прохождения царапины.

При работе с белым светом глубина царапины или риски Н, мкм, определяется по

формуле

H = 0,27 N,

при работе с монохроматическим светом - по формуле

H = 12 λ N,

где ∆N - величина изгиба полосы в долях интервала; λ - длина волны светофильтра, ука- занная в табл.2.

При измерении глубины царапины или риски с помощью винтового окулярного мик-

рометра следует вместо переходной втулки 24 с симметричным окуляром 15× 23 (см. рис.3) на окулярную трубку визуального тубуса 16 установить винтовой окулярный микрометр МОВ-1-16× 20 до упора, затем повернуть его так, чтобы одна из нитей перекрестия совпала с направлением интерференционных полос, а другая - с направлением штрихов (царапин)

на исследуемой поверхности. После этого надо закрепить микрометр МОВ-1-16× зажим- ным винтом.

61

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Для определения величины неровности необходимо измерить величину интервала между полосами, величину изгиба полос и вычислить высоту неровности.

Измерение величины интервала между полосами. Величина интервала между поло-

сами выражается числом делений шкалы барабана микрометра МОВ-1-16×. Для большой точности измерения наводку нити перекрестия сетки микрометра лучше всего произво- дить по середине, а не по краю полосы.

На рис.4 показан вид узкой полоски поля зрения микроинтерферометра в увеличен-

ном масштабе и указано правильное расположение горизонтального штриха перекрестия микрометра MOB-1-16× при измерении.

Первый отсчет N1 следует производить при совмещении одной из нитей с серединой полосы; затем надо совместить ту же нить с серединой следующей полосы или в случае работы с монохроматическим светом - с серединой какой-либо другой полосы и получить второй отсчет N2; при этом необходимо заметить число интервалов п между полосами.

Рис.4. Расположение горизонтального штриха перекрестия окулярного микрометра: N1 – N2 - величина интервала между полосами, выраженная в делениях шкалы барабанчика оку- лярного микрометра; N3 – N4 - величина изгиба полос, выраженная в делениях шкалы

барабанчика окулярного микрометра

Измерение величины изгиба полос. Величину изгиба полос также выражают в деле-

ниях шкалы барабана микрометра МОВ-1-16×.

Одну из нитей перекрестия сетки микрометра МОВ-1-16× необходимо совместить с се-

рединой полосы и по шкалам микрометра MOB-1-16× снять N3. Затем нить перекрестия следует совместить с серединой той же полосы в месте ее изгиба и получить отсчет N4.

Величина изгиба ∆N в долях интервала между полосами определяется по формуле

N = N3 − N4 n.

N1 − N2

Вычисление величины неровности. При работе в белом свете искривление в одну интерференционную полосу соответствует высоте неровности H на исследуемой поверх-

62

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

ности, равной 0,27 мкм. В таком случае высота неровности Н в микрометрах вычисляется

по формуле

H = 0,27 N3 - N4 n

N1 - N2

где N1 - первый отсчет при измерении интервала между полосами; N2 - второй отсчет при из- мерении интервала между полосами; N3 - первый отсчет при измерении величины изгиба по- лосы; N4 - второй отсчет при измерении величины изгиба полосы; п - число интервалов между полосами.

Пример. При измерении интервала между полосами получены отсчеты N1 = 5,67 и N2 = 6,40; n = 1 (см. рис.4); при измерении величины прогиба получены отсчеты N3 = 5,67 и N4 = 7,36. Следовательно,

H = 0,27 N3 - N4 n = 0,27 5,67 - 7,36 ×1 = 0,62 мкм.

N1 - N2 5,67 - 6,40

Для получения Hср на исследуемом участке поверхности необходимо произвести це- лую серию измерений.

Практическая часть

1.Включить микроинтерферометр в сеть через понижающий трансформатор.

2.Положить на предметный столик образец исследуемой поверхностью вниз (к объ- ективу) и включить светодиодный осветитель. Настроить освещение.

3.Повернуть рукоятку 14 (см. рис.3) так, чтобы стрелка на ней располагалась верти- кально - шторка закрыта.

4.Сфокусировать прибор на исследуемую поверхность, вращая рукоятку 28.

5.Включить правую часть интерференционной головки 9 поворотом рукоятки 14 (стрелка на рукоятке должна находиться в горизонтальном положении), при этом в поле зрения окуляра должны быть видны интерференционные полосы.

6.Добиться наиболее резкого изображения интерференционных полос и исследуемой поверхности с помощью рукоятки 28.

7.Уменьшить отверстие апертурной диафрагмы (для большей контрастности интер- ференционных полос) поворотом кольца 5.

8.Установить штрихи на исследуемой поверхности горизонтально вращением пред- метного столика 7, после чего столик зажать винтом 8.

9.Установить интерференционные полосы перпендикулярно к штрихам на исследуе- мой поверхности поворотом кольца 10.

63

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

10.Установить необходимый для работы интервал между интерференционными по- лосами вращением винта 11 (10 - 15 полос в поле зрения окуляра).

11.При работе с окулярным микрометром снять переходную втулку 24 с симметрич-

ным окуляром 15× 23 и установить на визуальный тубус 16 винтовой окулярный микро- метр 20. Затем повторить действия, указанные в пп. 3 - 10.

12.Провести измерения неровностей на образцах, предоставленных преподавателем, согласно методике.

13.Вычислить величину R′z для 5 точек и среднее значение Rz.

14.Полученные данные занести в форму табл.3.

Требования к отчету

Отчет должен содержать:

1)краткий конспект теоретической части;

2)оптическую схему микроинтерферометра МИИ-4М;

3)сравнительный анализ определения глубины неровностей двумя способами;

4)заполненную табл.3.

64

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Контрольные вопросы

1.Что понимают под шероховатостью поверхности ?

2.Какие параметры установлены для оценки шероховатости поверхности ?

3.Что такое среднее арифметическое отклонение профиля ?

4.Что означает определение «базовая длина» ?

5.Опишите принцип действия интерферометра МИИ-4М.

6.Нарисуйте оптическую схему микроинтерферометра МИИ-4М.

7.Как производится измерение изгиба полос ?

65

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Литература

1.Колесов С.Н., Колесов И.С. Материаловедение и технология конструкционных ма- териалов. - М.: Высшая школа, 2004.

2.Бочвар А.А. Металловедение. - М.: Металлургиздат, 1956.

3.Гуляев А.П. Металловедение. - М.: Оборонная промышленность, 1951.

4.Вульф Б.К., Ромадин К.П. Авиационное материаловедение. - М.: Машинострое-

ние, 1967.

5.Плошкин В.В. Материаловедение: учеб. пособие. - М.: Юрайт, 2011.

6.Журавлева Л.В. Электроматериаловедение. - М.: ИЦ «Академия», 2006.

7.Дунин-Барковский И.В., Карташова А.Н. Измерение и анализ шероховатости, волнистости и некруглости поверхности. - М.: Машиностроение, 1987.

8.Нашельский А.Я. Технология полупроводниковых материалов. - М.: Металлургия,

1987.

9.ГОСТ 2789-73. Шероховатость поверхности. Параметры, характеристики и обозна- чения. - М.: Изд-во стандартов, 1985.

10.Григорович В.К. Твердость и микротвердость металлов. - М.: Наука, 1976.

11.Гогоберидзе Д.Б. Твердость и методы ее измерения. - М.: Машгиз, 1952.

12.Геллер Ю.А. Материаловедение. - М.: Металлургия, 1989.

13.Левашов Е.А. Обеспечение единства измерений физико-механических и триболо- гических свойств наноструктурных поверхностей - [Электронный ресурс]. - Режим досту-

па: http//www.nanometr.ru/ 2009/02/11/nanometrologia_5809.html, свободный.

14.Микротвердость материалов: метод. указания к лабораторной работе / Сост. С.Н. Паршев, Н.Ю. Полозенко. - Волгоград, ВолгГТУ, 2004. - [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://sopromat.vstu.ru/ metod/lab/lab_16.pdf, свободный.

15.Сборник лабораторных работ по курсу «Материаловедение» / Под ред. В.Н. Ви-

гдоровича. - М.: МИЭТ, 1985. - Ч. 1.

66

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com