Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Метрология и метрологическое обеспечение

Диссертационная работа:

Бабаджанова Марианна Леоновна. Разработка и исследование мер толщины покрытий для поверки магнитных толщиномеров : диссертация... кандидата технических наук : 05.11.15 Москва, 2007 230 с. РГБ ОД, 61:07-5/2767

смотреть введение
Введение к работе:

з

Актуальность темы. В настоящее время во всех отраслях промышленности широко используются защитные металлические и лакокрасочные покрытия. Одним из основных показателей качества покрытия является его толщина, от правильного выбора которой зависит эффективность защитной функции покрытия. С одной стороны необходимо обеспечить требуемую толщину покрытия, при которой ее защитные и функциональные свойства будут наиболее эффективны, а с другой стороны, важно уменьшить расходы по нанесению покрытия и сохранить при этом основные функций покрытия, такие как коррозионная защита, долговечность, хороший внешний вид изделия и т.д. Например, известно, что ущерб от коррозии составляют 2 - 5% от ВВП, поэтому действия, направленные на повышение точности измерений толщины покрытий для улучшение защиты от коррозии, приносят существенную экономическую выгоду.

Очевидно, что необходимость повышения точности измерений толщины покрытий является экономически обоснованной.

Для контроля толщины покрытий используют толщиномеры покрытий, основанные на разных принципах действия. Парк толщиномеров ежегодно увеличивается более чем на 3000 экземпляров, и соответственно растет нагрузка по их периодической поверке.

Среди общего числа толщиномеров покрытий доля магнитных толщиномеров покрытий составляет порядка 60%, поэтому разработка и усовершенствование средств поверки, а также методической и нормативной базы, для этой большой группы толщиномеров является актуальной задачей.

В настоящее время, как в России, так и за рубежом достигнутые пределы допускаемой погрешности составляют ±(0,03h+l) мкм в диапазоне от 0 до 20 000 мкм. Соответственно, пределы допускаемой погрешности средств поверки (мер толщины покрытий) должны быть в 2-3 раза меньше во всем диапазоне измеряемых толщин.

Разработкой средств поверки толщиномеров покрытий занимались многие отечественные ученые (М. Г. Богуславский с Е. Е. Шаровой, К. П. Ба-ташев с Н. В. Макаренко, Р. А. Лаанеотс, Ю.Н. Николаишвили и др.), в результате чего к восьмидесятым годам прошлого столетия была создана система метрологического обеспечения измерений толщины покрытий, охватывающая также и магнитные толщиномеры покрытий.

Основными средствами поверки магнитных толщиномеров покрытий являются меры толщины с немагнитным покрытием, нанесенным на ферромагнитное основание, имитаторы толщины покрытий в виде диэлектрических пленок, а также специальные установки, воспроизводящие способ поверки по воздушному зазору.

Анализ, проведенный в диссертации, показал, что ранее разработанные средства поверки уже не удовлетворяют требованиям к поверке современных толщиномеров, поэтому необходимо разработать более современные средства поверки.

Показано также, что существует большая группа толщиномеров, предназначенных для измерений толщины покрытий в отверстиях печатных плат, которая не обеспечена средствами поверки, поэтому их разработка тоже актуальна.

Опрос ЦСМ и метрологических служб предприятий подтвердил, что эксплуатируемый парк мер толщины покрытий уже изношен, а новые меры не выпускаются, в связи с чем необходимо разработать и наладить производство современных мер толщины покрытий.

Для разработки современных мер толщины покрытий требуется провести научные исследования для выявления источников погрешности мер и установления научно-обоснованных подходов к устранению или уменьшению их влияния.

Анализ литературы показал, что в ранее проведенных исследованиях отечественных ученных по созданию мер толщины покрытий не рассматривались в достаточной степени такие вопросы как возможность применения

5 двухслойных покрытий на мерах, способы повышения равномерности покрытий по толщине, выбор материалов оснований, измерение особо тонких покрытий на мерах, расширение диапазона толщины и повышение прочности имитаторов и другие вопросы, обеспечивающие возможность создания современных средств поверки толщиномеров покрытий.

Таким образом, исследования по разработке современных мер толщины покрытий, а также соответствующих нормативных документов, представляют собой актуальную научно-практическую задачу.

Целью настоящей работы является разработка и исследование наборов мер толщины покрытий для поверки магнитных толщиномеров покрытий в диапазоне толщины от 1 до 20 000 мкм, исследование, установление и стандартизация технических требований к мерам толщины покрытий, модернизация поверочной схемы и методики поверки мер толщины покрытий, а также разработка технических основ создания трубчатых мер толщины покрытий для поверки средств измерений толщины покрытий в отверстиях печатных плат.

Методы и средства исследований. Для решения поставленных задач использованы профилографические и оптико - механические методы измерений, методы статистического анализа. Для экспериментальных исследований мер толщины покрытий использован прибор Form Talysurf фирмы Taylor Hobson (Англия) с программными приложении Ultra Software и Talymap Software, прибор Микрон КМД фирмы ООО «Прецизика-Сервис» (Россия), микроинтерферометр «МИИ-4». Обработка результатов измерений, построение графиков осуществлялись с помощью программы Excel.

Научная новизна работы заключается в следующем:

Исследована модель формирования покрытия на ступенчатой мере толщины покрытия и определены наиболее благоприятные условия для уменьшения погрешности мер толщины покрытий;

Определен характер изменения неравномерности распределения толщины покрытия с увеличением толщины и ее влияние на погрешность меры;

Определен характер зависимости шероховатости поверхности покрытия от толщины покрытия и ее влияние на точность мер;

Впервые показана возможность использования двухслойных покрытий на мерах для поверки магнитных толщиномеров покрытий;

Установлено, что оптимальным составом материалов для меры толщины двухслойного покрытия является медь (основной слой) и хром (дополнительный слой). Показано, что толщина дополнительного слоя хрома порядка 2 мкм на двухслойной мере толщины покрытий обеспечивает износостойкость мер;

Доказана возможность измерений толщины особо тонких покрытий на мерах со значимым отклонением от плоскостности поверхности основания расчетно-профилографическим способом с пределами допускаемой погрешности ±0,09 мкм;

Экспериментально доказано, что разработанный автором комбинированный набор мер толщины покрытий обеспечивает воспроизведение размера толщины покрытий в диапазоне от 1 до 20 000 мкм с пределами допускаемой погрешности в 3 - 6 раз меньше погрешности толщиномеров, что удовлетворяет современным требованиям;

Экспериментально доказана возможность изготовления натурных трубчатых мер толщины покрытий в диапазоне толщин от 10 до 100 мкм для диаметров отверстий от 1 до 2 мм.

Практическое значение работы.

Разработаны наборы мер толщины покрытий для поверки магнитных толщиномеров покрытий, которые внедрены в 16 метрологических организациях;

Разработана и внедрена методика измерений мер толщины двухслойных покрытий в процессе их изготовления;

Разработана и опробована на практике методика измерений мер толщины особо тонких покрытий (толщиной менее 1 мкм) со значимым отклонением от плоскостности поверхности основания;

На основе полученных результатов исследований разработана и утверждена Государственная поверочная схема для средств измерений толщины покрытий в диапазоне толщины от 1 до 20 000 мкм (Р 50.2.006-2001);

Проведенные исследования и полученные результаты позволили разработать также наборы мер толщины покрытий никеля на стали, цинка на стали, никеля на латуни и внедрить их на предприятиях страны.

В результате проведенных исследований, созданы предпосылки разработки эталонных мер толщины покрытий трубчатых для передачи размера единицы длины толщиномеров покрытий в отверстиях малого диаметра.

Основные положения и результаты, выносимые на защиту.

  1. Отклонение от плоскостности поверхности оснований мер и неравномерность толщины покрытий являются основными влияющими факторами, а их уменьшение служит основой повышения точности мер толщины покрытий.

  2. Достигнутые значения отклонения от плоскостности оснований мер порядка 0,03 мкм и неравномерности толщины покрытия порядка 0,2 мкм, обеспечивают изготовление мер с погрешностью в 3 - 6 раз меньше, чем погрешность толщиномера.

  1. Разработанные приемы позволяют изготавливать меры толщины с двухслойным покрытием - медь (основное) и хром (дополнительное) в диапазоне до 200 мкм с погрешностью, удовлетворяющей условиям поверки толщиномеров. При этом, долговечность таких мер соизмерима с однослойным покрытием из хрома.

  2. Применение кварцевого стекла для имитаторов толщины в диапазоне свыше 500 мкм обеспечивает более высокую износостойкость и пределы допускаемой погрешности не более ±1%.

  3. Разработанный комбинированный набор мер толщины покрытий, состоящий из мер толщины двухслойных немагнитных покрытий и имитаторов толщины из кварцевого стекла, позволяет воспроизводить размер толщины покрытий в диапазоне от 1 до 20 000 мкм и обеспечивает поверку современных магнитных толщиномеров покрытий.

  1. Измерение толщины особо тонких покрытий (до 1 мкм) на мерах со значимым отклонением от плоскостности основания, превосходящим толщину покрытия, возможно предложенным способом с пределами допускаемой погрешности ±0,09 мкм.

  2. Предложенные технология и методика измерений толщины стенки трубочки являются предпосылкой создания трубчатых мер толщины покрытий в отверстиях диаметром от 1 до 2 мм в диапазоне толщины от 10 до 100 мкм с относительной погрешностью порядка 0,8%.

  3. Результаты исследований послужили основой для разработки рекомендации по метрологии Р50.2.006-2001 «ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений толщины покрытий в диапазоне 1,0-20000,0 мкм» и проекта стандарта ГОСТ Р «Контроль не-разрушающий. Меры толщины покрытий. Основные параметры и общие технические требования».

Реализация и внедрение результатов исследований. Работа выполнялась в рамках НИР «Разработка и исследование методики измерений ступенчатых эталонов толщины покрытий топографическим методом»; «Исследование и разработка общих технических требований к мерам толщины покрытий, их параметрам и размерам», «Проведение теоретических и экспериментальных исследований, направленных на создание государственного специального эталона единицы длины в области измерений толщины покрытий в отверстиях малого диаметра».

Результаты работы использованы при разработке рекомендации по метрологии Р50.2.006-2001 «ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений толщины покрытий в диапазоне 1,0-20000,0 мкм» и проекта ГОСТ Р «Контроль неразрушающий. Меры толщины покрытий. Основные параметры и общие технические требования».

Меры толщины покрытий прошли испытания с целью утверждения типа.

Изготовленные наборы мер толщины покрытий (всего 26 наборов) внедрены в 16 метрологических служб предприятий, среди которых ФГУП «УНИИМ», ФГУ «УралТест», ФГУ «Ульяновский ЦСМ», ФГУ «Удмуртский ЦСМ», Сергиево-Посадский филиал ФГУ «Менделеевский ЦСМ», ОАО «Волжский трубный завод», РКК «Энергия» им. С. П. Королева, ФГУП «Севмаш», ООО «АКА-Контроль», ОАО «Северский трубный завод», ОАО «Пластик» и др.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на 6-ти научно-технических конференциях: Научно-техническая конференция «Молодые метрологи - народному хозяйству», г. Москва, 1999 г., 15-я Российская научно-техническая конференция «Неразрушающий контроль и диагностика», г. Москва, 1999 г., 3-я Международная конференция «Диагностика трубопроводов», г. Москва, 2001 г., Международная специализированная выставка «Промышленный

10 неразрушающий контроль», Конференция «Использование технологий промышленного неразрушающего контроля для повышения безопасности и надежности промышленных объектов», г. Москва, 2002 г.

Публикации. По основным результатам выполненных исследований опубликовано 6 статей, 1 монография в соавторстве, 6 тезисов докладов, получен 1 патент на изобретение.

Структура и объем диссертации. Диссертация содержит аналитический обзор состояния вопроса, теоретическую часть, экспериментальные исследования, разработку мер толщины покрытий и методических вопросов, оценку полученных результатов и их внедрение.

Подобные работы
Степанов Олег Сергеевич
Разработка и исследование научно-технических основ метрологического обеспечения производства и эксплуатации счетчиков воды
Лысенко Валерий Григорьевич
Разработка и исследование системы обеспечения единства координатных измерений геометрических параметров обработанных поверхностей
Телитченко Геннадий Петрович
Разработка и исследование методов и образцовых средств измерений электрического напряжения амплитудно-импульсного модулированного сигнала в диапазоне частот 100 кГц + 1000 МГц
Садковская Ирина Владимировна
Разработка и исследование лазерного интерференционного жидкостного манометра высшей точности с целью повышения уровня обеспечения единства измерений низкого абсолютного давления
Мусин Ильгиз Азданович
Разработка и исследование способов повышения точности оценок погрешностей средств измерений (на примерах средств измерений расхода, объема, массы жидкостей и газов)
Горелова Нонна Евгеньевна
Исследование и разработка метрологического обеспечения средств измерений массового расхода жидкости нефтяных скважин
Колобова Анна Викторовна
Исследование и разработка методов метрологического контроля промышленно выпускаемых стандартных образцов состава газовых смесей
Голубев Сергей Сергеевич
Разработка и исследование методов и средств метрологического обслуживания сканирующих зондовых микроскопов
Савелькаев Сергей Викторович
Разработка и исследование методов и прецизионных средств измерения S-параметров активных СВЧ-цепей
Юрин Александр Игоревич
Исследование метрологических характеристик и разработка методов автоматической коррекции погрешностей механических резонаторных преобразователей

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net