CN110146034A - 一种基于表面波纹度的冷轧薄钢板表面质量的判别方法 - Google Patents

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郭晶
孟庆刚
左海霞
单晶华
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    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
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Abstract

本发明公开了一种基于表面波纹度的冷轧薄钢板表面质量的判别方法，涉及钢板性能检验领域，本发明通过白光干涉的非接触3D光学轮廓仪测量表面波纹度，准确评价钢板表面波纹度，判别冷轧薄钢板表面质量是否符合汽车零部件冲压和涂装的高标准要求。

Description

一种基于表面波纹度的冷轧薄钢板表面质量的判别方法
技术领域
本发明属于钢板性能检验领域，具体涉及一种基于表面波纹度的冷轧薄钢板表面质量的判别方法。
背景技术
随着工业技术的发展和人们对产品质量要求的提高，冷轧钢板的表面质量作为汽车厂后工序加工和使用的重要影响因子，越来越受到汽车厂和钢厂的重视。桔皮参数和鲜映性是评价汽车外板涂装质量的最重要指标,而钢板的表面质量对涂装后的桔皮参数和鲜映性有重要影响，因此冷轧薄钢板表面质量是生产控制非常重要的环节，冷轧薄钢板表面质量的判别具有重要的作用。
在传统的冷轧钢板表面质量评定中，主要是基于表面平均粗糙度Ra和峰值数RPc来进行评价，冷轧钢板经涂漆后，漆膜可以掩盖和消除表面粗糙度，而波长较长的表面波纹度部分则会保留在表面，甚至更加明显，因此只评定表面粗糙度已不能满足汽车零部件高标准要求。冷轧薄钢板表面波纹度测量还有另外一种测量方式，即接触式测量，针尖和表面之间的接触测量，由于测量头与被测零件表面接触,很容易损伤被测表面，同时受触针曲率和仪器放大倍数的影响，测量精度受到一定的限制。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的是提出一种基于表面波纹度的冷轧薄钢板表面质量的判别方法，准确评价表面波纹度的同时，确定超差范围，指导冷轧钢板的生产工艺改进，满足汽车板冲压及涂漆要求，保证选材准确，提高生产效率。
一种基于表面波纹度的冷轧薄钢板表面质量的判别方法，利用光学轮廓仪测试钢板表面波纹度，将测试结果与0.4μm比较，低于0.4μm的冷轧钢板具有良好的冲压及涂装性能。
其具体方法和步骤为:
(a)将冷轧薄钢板切为规定尺寸的试样，抬高测量头在安全高度，将样品被测表面朝上，正确、平稳、可靠地放在物品台上；
(b)采用非接触测量，利用白光为干涉光源，克服了单色光干涉法需单值解相的缺点，利用求解调制度的间接算法获取被测试样表面上各点的相对表面高度，绘出三维表面轮廓Z(x)；
(c)原始轮廓Z(x),取样长度lw＝50mm，水平方向经过一次多项式处理，再经过五次多项式拟合去除取样长度内的形状误差，利用高斯滤波器去除λc＝0.8mm短波部分，得到取样长度内的波纹度轮廓Zw(x)；
(d)表面波纹度Wa的评定长度Ln由连续5个取样长度lw组成，表面波纹度来自于每个取样长度的平均计算值。
(e)为了提高冲压质量和涂漆外观质量，冷轧薄钢板的表面波纹度通常认为应小于0.6μm，且越趋于零越好，本发明控制表面波纹度小于0.4μm，判定该冷轧薄钢板的表面波纹度满足汽车零部件高标准要求，超出范围则指导改进冷轧钢板的生产工艺。
所述步骤(a)中试样表面清洁无瑕疵和弯曲变形，测试方向沿轧制方向。
本发明的有益效果：
本发明将一种冷轧薄钢板表面波纹度的检测方法引入到冷轧薄钢板表面质量判别中，克服了传统表面粗糙度判别方法存在的结论粗略的问题，极大地提高了冷轧板表面质量判别的准确性，适应汽车板材冲压、涂装实际生产的需要，在准确评判汽车板表面质量的同时，对冷轧钢板的生产工艺有一定的指导作用。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明表面形貌的结构示意简图；
图2是本发明试样结构示意图；
图3是测试表面形貌轮廓图；
3-a是原始轮廓经一次多项式处理结果；
3-b是经过五次多项式拟合去除取样长度内的形状误差；
3-c是高斯滤波器去除短波得到的表面轮廓；
3-d是高斯滤波器去除短波得到的波纹度；
图4是白光相移干涉仪测量原理图；
1-数字化光强信息，2-探测器阵列，3-放大镜，4-分光镜，5-传送器，6-显微镜物镜，7-Mirau干涉，8-样品，9-Dichroic镜面，10-视场光阑，11-孔径光阑，12-LED光源。
具体实施方式
冷轧薄钢板：也称冷轧板，是由普通碳素结构钢热轧钢带，经过进一步冷轧制成厚度小于4mm的钢板。
表面波纹度：由波距介于宏观几何形状误差和微观表面粗糙度之间的成分够成的表面不平度，即表面轮廓长波成分组合的大小，波长范围在1～10mm，见图1。表面波纹度的表征以轮廓法为主，从波纹度轮廓可以计算出多种表面波纹度参数，最常用的参数是波纹度轮廓算数平均偏差Wa，可以理解为在一个波纹度取样长度lw内，检测时直接获得的实际表面端面曲线经过滤波所得曲线Z(x)偏离最小二乘中心线的距离绝对值的算数平均数单位μm，定义如下：
其中：lw为评定波纹度轮廓的取样长度，单位mm，Z(x)为波纹度轮廓曲线函数。
一种基于表面波纹度的冷轧薄钢板表面质量的判别方法，利用光学轮廓仪测试钢板表面波纹度，将测试结果与0.4μm比较，低于0.4μm的冷轧钢板具有良好的冲压及涂装性能。其具体方法和步骤为:
(a)将冷轧薄钢板切为规定尺寸的试样，该试样长为150mm,宽为100mm,如图2所示，试样表面清洁无瑕疵和弯曲变形。抬高测量头在安全高度，将样品被测表面朝上，正确、平稳、可靠地放在物品台上；
(b)采用非接触测量，利用白光为干涉光源，克服了单色光干涉法需单值解相的缺点，利用求解调制度的间接算法获取被测试样表面上各点的相对表面高度，绘出三维表面轮廓Z(x)。
(c)原始轮廓Z(x),取样长度lw＝50mm，水平方向经过一次多项式处理，再经过五次多项式拟合去除取样长度内的形状误差，利用高斯滤波器去除λc＝0.8mm短波部分，得到取样长度内的波纹度轮廓Zw(x)，如图3所示。
(d)表面波纹度Wa的评定长度Ln由连续5个取样长度lw组成，表面波纹度来自于每个取样长度的平均计算值。
(e)为了提高冲压质量和涂漆外观质量，冷轧薄钢板的表面波纹度通常认为应小于0.6μm，且越趋于零越好，本发明控制表面波纹度小于0.4μm，判定该冷轧薄钢板的表面波纹度满足汽车零部件高标准要求，超出范围则指导改进冷轧钢板的生产工艺。
原理说明：
光学轮廓仪利用白光的干涉原理，见图4，特定反射光束与样品反射光束进行干涉，测量光程之差从而测定有关物理量的光学仪器。照明光在从物镜透射到样品表面之前被分光镜等分成两束光。一束投射到了样品表面，另一束则投射到参考面。参考面通常为一个平整的镜面。以分光镜为起始点，到参考面的光程被调整为与物镜焦面的光程相等。从样品表面和参考面分边反射回来的两束光在物镜处相遇。如果这两束光的光程差为零，相机采集的图像上会出现干涉条纹。到参照面的光程差通常是固定的，通常可上下移动样品来改变光程差从而改变干涉条纹的位置。条纹的变化与样品表面各点的高度直接相关。通过Z方向的扫描来生成样品的三维图像。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (3)

1.一种基于表面波纹度的冷轧薄钢板表面质量的判别方法，其特征在于，利用光学轮廓仪测试钢板表面波纹度，将测试结果与0.4μm比较，低于0.4μm的冷轧钢板具有良好的冲压及涂装性能。
2.根据权利要求1所述的一种基于表面波纹度的冷轧薄钢板表面质量的判别方法，其特征在于，其具体方法和步骤为:
a)将冷轧薄钢板切为规定尺寸的试样，抬高测量头在安全高度，将样品被测表面朝上，正确、平稳、可靠地放在物品台上；
b)采用非接触测量，利用白光为干涉光源，克服了单色光干涉法需单值解相的缺点，利用求解调制度的间接算法获取被测试样表面上各点的相对表面高度，绘出三维表面轮廓Z(x)；
c)原始轮廓Z(x),取样长度lw＝50mm，水平方向经过一次多项式处理，再经过五次多项式拟合去除取样长度内的形状误差，利用高斯滤波器去除λc＝0.8mm短波部分，得到取样长度内的波纹度轮廓Zw(x)；
d)表面波纹度Wa的评定长度Ln由连续5个取样长度lw组成，表面波纹度来自于每个取样长度的平均计算值；
e)控制表面波纹度小于0.4μm，判定该冷轧薄钢板的表面波纹度满足汽车零部件高标准要求，超出范围则指导改进冷轧钢板的生产工艺。
3.根据权利要求2所述的一种基于表面波纹度的冷轧薄钢板表面质量的判别方法，其特征在于，所述步骤(a)中试样表面清洁无瑕疵和弯曲变形，测试方向沿轧制方向。
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