[发明专利]一种消除金相检验观察面倾转误差的小孔轮廓特征还原方法

说明书

本发明公开了一种消除金相检验观察面倾转误差的小孔轮廓特征还原方法，包括步骤：1)在上下表面平行的待测试板上制备3个共线等距小孔；2)使金相检验观察面通过所述3个小孔并测量小孔的入口及出口侧孔径，计算平均值；3)在小孔一侧沿孔边缘位置切割，并按标准金相制样流程镶样、磨抛，使整体侧壁轮廓完全呈现；4)测量3个小孔的轮廓入口及出口宽度，计算各孔入口及出口侧圆心与观察面间距离；5)确定观察面与基准面在入口及出口侧的交点位置；6)判断观察面是否通过3个小孔的中心轴线；7)根据是否通过中心轴线，选择梯形方法或三角形方法，得到孔壁轮廓特征还原结果。本发明可实现对金相观察面倾转所造成测量误差的修正。

技术领域

本发明总体上涉及微特征的金相检验技术领域，特别涉及一种消除金相检验观察面倾转误差的小孔轮廓特征还原方法，可用于航空航天、微电子等行业带小孔零件的金相检验。

背景技术

在航空航天热端部件上，存在气膜孔、喷油孔等小孔，目前针对小孔孔径的检验主要依靠不同直径的塞规，但该方法仅能反应小孔的最小截面积，而无法获取孔壁轮廓随深度的变化规律；光学扫描可以获取靠近孔口一定范围内的孔壁轮廓及粗糙度，但随着孔深的增加可探测的点数量急剧下降，且噪点数量显著升高；工业CT的检验精度受射线源的强度影响，其分层扫描的图像分辨率较低，且无法提供孔壁重熔层等热致缺陷的分布状态。金相检验是较为常用的可以同时呈现小孔几何特征及冶金质量检验方法，特别当小孔采用电火花、电化学、激光等特种加工方法制造时，按照工艺确认要求及质量验收标准需要对小孔进行剖切金相检验，可得到包含孔壁粗糙度、重熔层/热影响区/电化学腐蚀层厚度等内容的检验数据。上述测量值一方面作为小孔加工状态是否满足服役工况条件的判定依据，另一方面也为小孔后处理工艺的选取提供基础数据，如磨粒流/磁力研磨等。

然而针对小孔金相检验的现行标准及规范中，均未提出样品金相检验观察面与小孔间位置关系的要求。事实上，如金相检验观察面偏离孔中心轴线，就会造成对小孔特征尺寸及冶金缺陷检验结果的偏差，进而造成部分零件气膜孔因金相检验重熔层厚度超标而报废。且由于小孔的孔径尺寸一般在0.5mm以下，在手工抛磨的情况下难以对磨样深度进行有效控制，金相检验观察面与孔的相对位置关系无法保证。亟需发展一种可以修正金相检验观察面倾转造成测量值偏差的还原方法，提高小孔金相检验数据的真实性。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而提供的一种消除金相检验观察面倾转误差的小孔轮廓特征还原方法。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的，包括以下步骤：

1)选取上下表面平行的待测试板，采用相同的加工工艺在待测试板上制备3个共线等距小孔；

2)指定所述待测试板任意一侧为小孔入口侧，另一侧为出口侧，使金相检验观察面通过所述3个小孔并测量小孔的入口及出口侧孔径，分别计算平均值；

3)在所述3个小孔的一侧沿边缘位置切割，并按标准金相制样流程镶样、磨抛，使3个小孔在金相检验下从入口到出口侧的整体侧壁轮廓完全呈现出来；

4)测量所述3个小孔的入口及出口侧轮廓宽度，并根据步骤2)所述的平均值，计算各孔入口及出口侧圆心与所述金相检验观察面间距离；

5)根据步骤4)所述入口及出口侧圆心与金相检验观察面间的距离，确定所述金相检验观察面与所述3个小孔中心轴线所构成的基准面，在入口及出口侧的交点位置；

6)根据步骤5)所述的交点位置，判断所述金相检验观察面是否通过所述3个小孔的中心轴线；

7)根据步骤6)所述金相检验观察面是否通过小孔中心轴线，选择梯形方法或三角形方法，得到3个小孔的孔壁轮廓特征还原结果。

优选地，所述步骤4)中计算各孔入口及出口侧圆心与所述金相检验观察面间距离的方法为：