RU1771532C - Surface finish monitoring method - Google Patents

Abstract

Сущность изобретени : нанос т пленку воды конденсацией пара, выдержива  магнитный диод над нагретой водой в течение 10 ±1 с, располага  его параллельно поверхности воды. Помещают контролируемую поверхность магнитного диска в камеру с источником света и фотоэлементом. Измер ют коэффициент отражени  света. Определ ют чистоту поверхности магнитного диска по значению коэффициента отражени  света от контролируемой поверхности. 1 табл.SUMMARY OF THE INVENTION: A water film is deposited by condensation of steam, keeping the magnetic diode above heated water for 10 ± 1 s, placing it parallel to the surface of the water. Place the controlled surface of the magnetic disk in a chamber with a light source and a photocell. The light reflectance is measured. The purity of the surface of the magnetic disk is determined by the coefficient of reflection of light from the surface to be monitored. 1 tab.

Description

Изобретение относитс  к производству изделий, имеющих высокий класс шероховатости поверхности, например магнитных дисков.The invention relates to the manufacture of articles having a high class of surface roughness, for example magnetic disks.

Известен способ контрол  чистоты поверхности , основанный на контроле времени разрыва водной пленки, образующейс  на изделии после его окунани  и извлечени  из деионизированной воды (см. Луфт Б.Д. и др. Очистка деталей электронных приборов ./Под ред. Р.Н. Рубинштейна. М : Энерги , 1968, с. 141-142)A known method of controlling surface cleanliness, based on the control of the time of rupture of the water film formed on the product after dipping it and removing it from deionized water (see Luft B.D. and others. Cleaning of parts of electronic devices ./Upd. By R.N. Rubinstein . M: Energy, 1968, p. 141-142)

Этот способ определени  чистоты поверхности имеет чувствительность, равную примерно 3 мкг/см2 при обнаружении минеральных масел, недостаточную дл  контрол  чистоты поверхности магнитных дисков. При этом необходимо использование дорогосто щей аппаратуры дл  деиони- зацми воды.This method for determining surface cleanliness has a sensitivity of about 3 µg / cm2 when detecting mineral oils, insufficient to control the surface cleanliness of magnetic disks. In this case, the use of expensive equipment for deionizing water is necessary.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности  вл ютс  методыTechnically closest to the invention are methods

конденсации на поверхности деталей,предварительно охлажденном до темггературы ниже точки росы окружающей средь,, и метод наблюдени  фигур запотевани  после обработки деталей струей пара из парообразовател , который закрывают ф оропла- стовой пробкой с отводным отверстием (см. Луфт Б.Д. и др. Очистка деталей электронных приборов./Под ред, Р.Н, Рубинштейна. М.: Энерги , с. 144-150).condensation on the surface of the parts, pre-cooled to a temperature below the dew point of the environment, and the method of observing fogging patterns after processing the parts with a steam jet from a steam generator, which is closed with a plastic plug with a drain hole (see Luft B.D. et al. Cleaning of parts of electronic devices./ Ed., R.N., Rubinstein.M .: Energy, p. 144-150).

В способе контрол  чистоты поверхности методом конденсации на поверхности деталей, предварительно охлажденной до температуры ниже точки росы окружающей среды, св зь между наблюдаемой кпртиной смачивани  и наличием загр знений аналогична таковой в указанном методе разрыва водной пленки Недостатками способа контрол  методом конденсации  вл ютс : сложность контрол  изделий, имеющих размеры магнитных дисков, так как издели  необходимо опускать в сосуд Дьюара с жидСIn the method of controlling surface cleanliness by condensation on the surface of parts pre-cooled to a temperature below the dew point of the environment, the relationship between the observed wetting characteristics and the presence of contaminants is similar to that in the specified method of tearing an aqueous film. having the dimensions of magnetic disks, since the products must be lowered into a Dewar vessel with a liquid

«д"D

XJXj

ел со юate from

соwith

ким азотом на 2-5 мин и изготавливать серию фотографий контрольных образцов, на поверхность которых нанесено определенное количество загр знений.with nitrogen for 2–5 min and produce a series of photographs of control samples, on the surface of which a certain amount of pollution was applied.

В методе наблюдени  фигур запотевани  детали обрабатывают струей пара из парообразовател , который закрывают фторопластовой пробкой с отводным отверстием . При наличии жировой пленки загр зненные участки или вс  поверхность детали покрываютс  мелкими капл ми конденсата , образующими фигуры запотевани . Чувствительность метода запотевани  примерно г/см2; он чувствительнее метода разрыва водной пленки.In the method of observing fogging patterns, the parts are sprayed with steam from a steam generator, which is closed with a fluoroplastic stopper with a drain hole. In the presence of a greasy film, the contaminated areas or the entire surface of the part are covered with small drops of condensate forming fogging patterns. The sensitivity of the fogging method is approximately g / cm2; it is more sensitive than the method of tearing a water film.

Однако эти способы не обеспечивают достаточной точности определени  чистоты поверхности металлических изделий, имеющих размеры магнитных дисков по следующим причинам.However, these methods do not provide sufficient accuracy for determining the surface cleanliness of metal products having magnetic disk sizes for the following reasons.

1.На поверхности металлических изделий трудно установить момент образовани  капель конденсата.1. On the surface of metal products, it is difficult to establish the moment of formation of condensate drops.

2.Техническое решение, при котором парообразователь закрывают фторопластовой пробкой с отводным отверстием, а на пробку став т исследуемую деталь, не позвол ет взаимодействовать с паром всей контролируемой поверхности одновременно . В результате не может быть получена равномерна  воспроизводима  пленка конденсата на всей поверхности.2. The technical solution, in which the steam generator is closed with a fluoroplastic stopper with an outlet, and the test piece is placed on the stopper, does not allow the entire controlled surface to interact with the steam at the same time. As a result, a uniformly reproducible condensate film on the entire surface cannot be obtained.

3.Отсутствует объективный, измер емый с помощью инструмента или прибора, критерий оценки чистоты поверхности, что не позвол ет определ ть чистоту поверхностей в широком диапазоне их загр знений, так как невозможно визуально определить площадь образующихс  капель воды.3. There is no objective criterion for assessing surface cleanliness, measured with an instrument or instrument, which does not allow determining the surface cleanliness in a wide range of their pollution, since it is impossible to visually determine the area of water droplets formed.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что на поверхность материала нанос т пленку воды и анализируют характер смачиваемости поверхности. Пленку воды нанос т конденсацией паров, выдержива  контролируемую поверхность материала в объеме вод ного пара над поверхностью воды в течение 10 ±1 с, а анализ провод т путем измерени  коэффициента отражени  света, по которому суд т о чистоте поверхности.The goal is achieved by the fact that a film of water is applied to the surface of the material and the nature of the wettability of the surface is analyzed. A water film is applied by vapor condensation, keeping the controlled surface of the material in the volume of water vapor above the water surface for 10 ± 1 s, and the analysis is carried out by measuring the light reflection coefficient, which is used to determine the surface cleanliness.

В данном способе впервые установлена зависимость между количеством загр знений на поверхности магнитных дисков и величиной коэффициента отражени  света, а также зависимость коэффициента отражени  от времени после нанесени  пленки конденсата.In this method, for the first time, a relationship is established between the amount of dirt on the surface of the magnetic disks and the magnitude of the light reflection coefficient, as well as the dependence of the reflection coefficient on time after application of the condensate film.

Критерием оценки чистоты поверхности изделий  вл етс  коэффициент отражени  от поверхности после нанесени  на нееThe criterion for assessing the surface cleanliness of the products is the coefficient of reflection from the surface after application to it

пленки конденсата. Коэффициент отражени  определ етс  с помощью источника света и фотометра (фотоэлемента) в специальной камере. Контролируемое изделиеcondensate films. The reflection coefficient is determined using a light source and a photometer (photocell) in a special camera. Controlled item

выдерживают в обьеме вод ного пара на рассто нии 80 мм от поверхности воды, нагретой до 80° С, горизонтально в течение 10±1 с, что обеспечивает получение равномерной , воспроизводимой пленки конденсата на всей поверхности издели . Чистота поверхностей определ етс  в широком диапазоне их загр зненности от максимальной до значени , определ емого чувствительностью метода.they are kept in the volume of water vapor at a distance of 80 mm from the surface of the water heated to 80 ° С horizontally for 10 ± 1 s, which ensures a uniform, reproducible condensate film on the entire surface of the product. The cleanliness of the surfaces is determined in a wide range of their soiling from maximum to a value determined by the sensitivity of the method.

Согласно предлагаемому способу контрол  чистоты поверхности пленка воды наноситс  в процессе выдерживани  магнитного диска в объеме вод ного пара параллельно поверхности поды в течениеAccording to the proposed method for controlling the surface cleanliness, a water film is deposited in the process of keeping the magnetic disk in the volume of water vapor parallel to the surface of the hearth during

10±1 с. Врем  выдержки магнитного диска в объеме пара определено на основании экспериментальных данных исход  из сле- дующе о. Дл  переноса магнитного диска из емкости с вод ным паром и измерени 10 ± 1 s The exposure time of the magnetic disk in the volume of steam is determined on the basis of experimental data, the outcome from the following about. For transferring a magnetic disk from a steam vessel and measuring

чистоты поверхности согласно предлагаемому способу с помощью фотометра нужно примерно 5 с. Толщина пленки воды, образовавшейс  на магнитном диске, должна быть достаточной дл  того, чтобы не произошло ее испарени  за врем  подготовки к измерению коэффициента отражени  света поверхностью. Эксперименты показали, что толщина пленки, образующейс  за 10±1 с, достаточна дл  того, чтобы определить различие оптических плотностей водных пленок на поверхности различной степени загр зненности (см таблицу). Врем  выдерживани  магнитного диска в объеме вод ного пара, равное 10±1 с,  вл етс surface cleanliness according to the proposed method using a photometer needs about 5 seconds. The thickness of the film of water formed on the magnetic disk must be sufficient so that it does not evaporate during the preparation for measuring the light reflectance by the surface. Experiments have shown that the thickness of the film formed in 10 ± 1 s is sufficient to determine the difference in the optical densities of aqueous films on surfaces of varying degrees of soiling (see table). The exposure time of the magnetic disk in the volume of water vapor, equal to 10 ± 1 s, is

оптимальным, так как при увеличении времени выдержки увеличиваетс  толщина водной пленки и неоправданно возрастает врем  проведени  измерений чистоту поверхности (при 20 с - в два раза)optimal, since with increasing exposure time the thickness of the aqueous film increases and the measurement time unjustifiably increases the surface cleanliness (at 20 s - twice)

Предлагаемый способ определени  чистоты поверхности магнитных дисков реализован следующим образом. Магнитным диск диаметром 130 мм, имеющий 13 класс шероховатости поверхности, выдерживаютThe proposed method for determining the surface cleanliness of magnetic disks is implemented as follows. A magnetic disk with a diameter of 130 mm, having a 13 class of surface roughness, can withstand

0 о объеме водного пара на рассто нии 80 мм от поверхности воды, нагретой до 80° С, горизонтально в течение 10±1 с. Горизонтальное расположение магнитного диска во врем  нанесени  водной пленки  вл етс 0 about the volume of water vapor at a distance of 80 mm from the surface of the water heated to 80 ° С, horizontally for 10 ± 1 s. The horizontal arrangement of the magnetic disk during the application of the aqueous film is

5 оптимальным, так как при этом поверхность магнитного диска покрываетс  равномерной по толщине пленкой воды Этой же цели соответствуют оптимальные значени  рассто ни  магнитного диска до поверхности5 optimal, since in this case the surface of the magnetic disk is covered with a film of water uniform in thickness. The same goal corresponds to the optimal values of the distance of the magnetic disk to the surface

воды и температуры нагрева воды. Сохран   горизонтальное положение магнитного диска, перенос т его к фотоэлектрическому блескомеру ФБ-2. Поверхность магнитного диска с водной пленкой помещают в камеру, внутри которой с одной стороны расположен источник света, а с другой - фотоэлемент , улавливающий свет, отраженный от контролируемой поверхности магнитного диска, покрытой водной пленкой, Площадь поверхности магнитного диска, наход щейс  внутри камеры и одновременно контролируемой фотометром, равна 700 мм . В случае применени  камеры больших размеров возможен одновременный контроль чистоты поверхности всего магнитного диска с одной или двух сторон. Определ ют значение коэффициента отражени  света от контролируемой поверхности магнитного диска фотоэлектрического блескомера ФБ- 2 сразу, через одну и через две минуты. Оптимальным значением времени выдержки магнитных дисков в объеме вод ного пара  вл етс  врем  в интервале 9-10 с. так как в этом случае обеспечиваетс  наибольша  равномерность толщины конденсированной водной пленки на поверхности магнитного диска на менее врем  измерени  чистоты поверхности, наибольша  воспроизводимость получаемых результатов. Отклонени  значений чистоты поверхности от их среднеарифметического значени  не превышали 3%.water and water heating temperature. Having retained the horizontal position of the magnetic disk, it is transferred to the FB-2 photoelectric gloss meter. The surface of a magnetic disk with a water film is placed in a chamber inside which there is a light source on one side and a photocell picking up light reflected from a controlled surface of a magnetic disk covered with a water film on the other hand. The surface area of a magnetic disk inside the camera and at the same time controlled by a photometer is equal to 700 mm. In the case of using a large-sized camera, it is possible to simultaneously control the surface cleanliness of the entire magnetic disk on one or two sides. The value of the light reflection coefficient from the controlled surface of the magnetic disk of the FB-2 photoelectric gloss meter is determined immediately, after one and two minutes. The optimal value of the exposure time of magnetic disks in the volume of water vapor is a time in the range of 9-10 s. since in this case the greatest uniformity of the thickness of the condensed water film on the surface of the magnetic disk is achieved for less time measuring the surface cleanliness, the greatest reproducibility of the results obtained. Deviations of surface cleanliness values from their arithmetic mean did not exceed 3%.

Экспериментальные данные показали, что точна  оценка чистоты поверхности магнитных дисков согласно прототипу после их тщательной отмывки также не представл етс  возможной. Когда магнитный диск обрабатывали струей пара сразу после его отмывки, на поверхности магнитного диска образовывалась сплошна  пленка воды. Однако в этом случае нельз  сказать, что показателем чистоты поверхности  вл етс  чувствительность данного метода, поскольку в научно-технической литературе на этот счет информаци  противоречива (см. Спринг С., Очистка поверхности металлов. М.: Мир, 1966, с. 249), чувствительность метода указываетс  в широком диапазоне значений .Experimental data showed that an accurate assessment of the surface cleanliness of magnetic disks according to the prototype after thorough washing is also not possible. When the magnetic disk was treated with a steam jet immediately after washing, a continuous film of water formed on the surface of the magnetic disk. However, in this case it is impossible to say that the sensitivity of this method is an indicator of surface cleanliness, since the information on this subject is contradictory in the scientific and technical literature (see Spring S., Metal Surface Cleaning. M .: Mir, 1966, p. 249) The sensitivity of the method is indicated over a wide range of values.

Проведенные эксперименты показали, что предлагаемый способ дает возможность определить динамику быстрого загр знени  поверхности тщательно отмытых магнитных дисков загр знени ми окружающей среды. Коэффициент отражени  света от поверхности дисков сразу после их отмывки и нанесени  водной пленки согласно предлагаемому способу равен 0,95. Через 15 мин после отмывки коэффициент отражени  равен 0.9 и через 30 мин 0.7 (см. таблицу). Таким образом, можно сделать вывод, что предлагаемый способ позвол ет дать точную оценку наличи  загр знений на поверхности магнитных дисков во всем диапазоне возможных загр знений: от сильно загр зненных магнитных дисков до только что отмытых.The experiments showed that the proposed method makes it possible to determine the dynamics of the rapid pollution of the surface of thoroughly washed magnetic disks by environmental pollution. The coefficient of reflection of light from the surface of the disks immediately after washing and applying an aqueous film according to the proposed method is 0.95. 15 minutes after washing, the reflection coefficient is 0.9 and after 30 minutes 0.7 (see table). Thus, it can be concluded that the proposed method allows an accurate assessment of the presence of soils on the surface of magnetic disks in the entire range of possible soils: from heavily soiled magnetic disks to just washed ones.

Дл  определени  чувствительностиTo determine the sensitivity

0 предлагаемого способа магнитные диски тщательно отмывались, Определ лась чистота поверхности магнитных дисков предлагаемым способом и согласно прототипу (см, таблицу). На поверхность магнитных дисков0 of the proposed method, the magnetic disks were thoroughly washed. The surface cleanliness of the magnetic disks was determined by the proposed method and according to the prototype (see table). To the surface of magnetic disks

5 наносили дозированные количества загр знени  - вазелина из расчета 1 -10 , 5-Ю8,5 applied dosage amounts of contamination - petroleum jelly at the rate of 1-10, 5-108,

1 -10 г/см поверхности магнитных дисков. Определ лась чистота поверхности магнитных дисков предлагаемым способом и со0 гласно прототипу. В случае нанесени  водной пленки на поверхность магнитных дисков согласно прототипу капельки на поверхности образуютс  (загр знени  улавливаютс ) только при наличии на поверхности1-10 g / cm of the surface of magnetic disks. The surface purity of magnetic disks was determined by the proposed method and according to the prototype. In the case of applying an aqueous film to the surface of the magnetic disks according to the prototype, droplets on the surface are formed (dirt is captured) only if there is on the surface

5 1-10 г/см загр знений. Но точна  оценка количества загр знений по прототипу не может быть дана так как невозможно определить площадь, занимаемую капл ми воды . В случае определени  чистоты5 1-10 g / cm pollution. But an accurate estimate of the amount of pollution by the prototype cannot be given since it is impossible to determine the area occupied by drops of water. In case of purity determination

0 поверхности согласно предлагаемому способу загр знени  четко фиксируютс , когда они нанесены в количестве и г/см . Коэффициенты отражени  света при этом соответственно равны 0.55 и 0.6. При0 surfaces according to the proposed method of pollution are clearly fixed when they are applied in quantities and g / cm. The light reflection coefficients in this case are respectively 0.55 and 0.6. At

5 концентрации загр знений 1 -10 8 г/см2 значение коэффициента отражени  света равно 0.9. т. е. такое же. как у чистой поверхности до нанесени  загр знений. Таким образом, на основании полученных риментальных данных можно сделать вывод , что чувствительность предлагаемого способа определени  чистоты поверхности магнитных дисков равна г/см2 и что она выше, чем у прототипа.5 concentration of pollution 1 -10 8 g / cm2 the value of light reflection coefficient is 0.9. i.e. the same. like a clean surface before applying dirt. Thus, based on the obtained experimental data, it can be concluded that the sensitivity of the proposed method for determining the surface cleanliness of magnetic disks is g / cm2 and that it is higher than that of the prototype.

55

Технико-экономические преимущества предлагаемого способа определени  чистоты поверхности магнитных дисков по сравнению с прототипом заключаютс  вThe technical and economic advantages of the proposed method for determining the surface cleanliness of magnetic disks in comparison with the prototype are

0 следующем.0 next.

1. Нанесение водной пленки конденсацией паров воды в обьеме вод ного пара при посто нных параметрах технологического процесса нанесени  (температура во5 ды, рассто ние до поверхности воды) обеспечивает получение равномерной, воспроизводимой пленки конденсата на всей поверхности издели , что повышает точность измерени  чистоты поверхности магнитных дисков и сокращает врем  нанесени  пленки воды в 10-15 раз.1. The application of an aqueous film by condensation of water vapor in the volume of water vapor at constant parameters of the application process (water temperature, distance to the surface of the water) provides a uniform, reproducible condensate film on the entire surface of the product, which increases the accuracy of measuring the surface purity of magnetic discs and reduces the time of applying a film of water by 10-15 times.

2.Получение равномерных, воспроизводимых пленок конденсата, наносимых на магнитные диски согласно предлагаемому способу, дает возможность определ ть различные оптические плотности на загр знен- ных и незагр зненных участках поверхности. В качестве критери  оценки чистоты поверхности магнитных дисков используетс  коэффициент отражени  света от поверхности магнитного диска после нанесени  нэ нее водной пленки конденсацией водного пара.2. The production of uniform, reproducible condensate films deposited on magnetic disks according to the proposed method makes it possible to determine various optical densities on contaminated and uncontaminated surface areas. As a criterion for assessing the cleanliness of the surface of magnetic disks, the coefficient of reflection of light from the surface of the magnetic disk after applying an aqueous film to it by water vapor condensation is used.

3.Применение камеры с источником света и фотоэлементом и фотометра позвол ет получить точную количественную оценку чистоты поверхности магнитных дисков3. The use of a camera with a light source and a photocell and a photometer makes it possible to obtain an accurate quantitative estimate of the surface cleanliness of magnetic disks

во всем диапазоне загр знений, имеющихс  на магнитных дисках, и сократить врем  получени  оценки в 8-10 раз.over the entire range of soils present on magnetic disks and reduce the time required to obtain an estimate by 8-10 times.

Claims (1)

Формула изобретени The claims Способ контрол  чистоты поверхностиMethod for controlling surface cleanliness изделий из смачиваемых водой материалов, заключающийс  в том, что нанос т на поверхность материала пленку воды и анализируют характер смачиваемостиarticles of water-wettable materials, which consists in applying a film of water to the surface of the material and analyzing the nature of the wettability поверхности, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности контрол , пленку воды нанос т конденсацией паров, выдержива  контролируемую поверхность материала в объеме вод ного пара над поверхностьюводы в течение 10 ±1 с, а анализ провод т путем измерени  коэффициента отражени , по которому суд т о чистоте поверхности .surface, characterized in that, in order to improve the accuracy of the control, a water film is applied by vapor condensation, keeping the controlled surface of the material in the volume of water vapor above the water surface for 10 ± 1 s, and the analysis is carried out by measuring the reflection coefficient, according to which t about surface cleanliness. Do всех случа х сплошна  пленка воды Точнд  оценка чистоты поверхности неооэмомнэDo all cases. Continuous film of water. Tochd. 0,97 0,900.97 0.90