Масса для получения отпечатков поверхностей

Как уже указывалось, отпечатки и копии поверхности можно получить с помощью пластических материалов, легко изменяющих форму при небольших давлениях и небольших изменениях температуры.

Итак, отпечатки дают экспериментатору возможность повторить шероховатую поверхность или совокупность неровностей на поверхности, но с иными как оптическими (коэффициент отражения), так и механическими свойствами. Такие возможности позволяют получать и исследовать поверхности в новых, отличных условиях наблюдения. А это позволяет применить достаточно чувствительные методы (например, интерференционный) для исследования грубых поверхностей.

М. Г. Голубовский для получения отпечатков поверхностей предложил в работе специальную массу, изготовляемую по несложному рецепту из нескольких компонентов, основным из которых является каучук. Эта масса становится мягкой при нагревании до 80-100° С и. наложенная на поверхность, под небольшим нажимом позволяет получить довольно быстро отпечаток. Кусок застывшей массы легко отделить от поверхности, а граница соприкосновения повторяет неровности, имеющиеся на исследуемой детали.

Несмотря на то, что эта масса имеет невысокий коэффициент отражения (порядка 4-5%), ее можно использовать для исследования поверхности с помощью таких оптических приборов, как двойной микроскоп или микроинтерферометр. В последнем случае коэффициент отражения от исследуемой поверхности, как было указано, значительно влияет на контрастность интерференционной картины – при низком коэффициенте отражения картина оказывается неконтрастной, но при замене зеркала стеклянной пластиной контрастность картины становится достаточной.

Для получения отпечатков поверхности может служить целлулоидная пленка. Небольшой кусок целлулоида накладывают на поверхность, и участок соприкосновения смачивают ацетоном.

Усадка отпечатка

Частично растворяясь и размягчаясь, поверхность целлулоида приходит в соприкосновение с исследуемой поверхностью и с неровностями на ней и под давлением постепенно приобретает форму неровностей. Через некоторый промежуток времени (около 20-30 мин) пленка легко отделяется от поверхности, и таким образом получают отпечаток, полностью повторяющий малейшие неровности на поверхности.

Следует отметить, что при всех способах изготовления копий поверхностей возможно изменение масштаба, так как отпечаток после его отделения или в процессе отвердевания может не только изменить общую форму, что особого значения для исследования шероховатости не имеет, но одновременно изменить и все размеры. Обычно происходит усадка отпечатка, реже – увеличение его размеров с течением времени, т. е. при высыхании или изменении внешних условий (температуры воздуха, влажности и т. д.).

В различных условиях изготовления и в зависимости от метода, от материала образца, скорости высыхания и т. д. степень искажения отпечатка (уменьшения размеров) может быть различной. Если необходимо получить высокую точность измерений и убедиться в их достоверности, степень изменения в каждом случае следует контролировать специальными параллельными опытами. Так, например, было найдено, что отпечатки из целлулоидных пленок изменяют свою форму со временем в общем на несколько процентов (от 4 до 8%) в зависимости от срока, через который приступают к исследованию отпечатка после его изготовления.

Это обстоятельство необходимо учитывать, если отпечаток служит не только для качественных исследований состояния поверхности, но и для того, чтобы по элементам профиля судить о высотах и других параметрах шероховатости исходного образца и вводить в измерения соответствующие поправки.

Эпоксидные смолы

Обычно при снятии отпечатка, изготовляемого из пластмасс холодным способом, высоты неровностей уменьшаются на несколько процентов. То же характерно и для отпечатков из других материалов. Во многих случаях для изготовления отпечатков применяют эпоксидные смолы, представляющие собой химические органические вещества из ряда высокомолекулярных соединений, легко подвергающиеся полимеризации, сопровождающейся отвердеванием. Полимеризация происходит при определенных условиях и в присутствии специальных веществ (катализаторов), ускоряющих этот процесс.

Обычно смеси из двух или трех веществ вступают в такие реакции, что из исходных мягких, жидких или порошкообразных материалов образуется жесткая, твердая масса, которая в дальнейшем весьма хорошо сохраняет приданную ей форму и обладает достаточной прочностью. Поэтому такой способ получения отпечатков в настоящее время начинает находить все большее применение. Копии поверхностей, изготовленные из эпоксидных смол, могут служить наравне с исходными, оригинальными образцами для тех же целей.

При изготовлении копий из эпоксидных смол на поверхность наносят слой массы, состоящей из двух компонентов органических веществ (эпоксидной смолы и отвердителя), и затем в течение некоторого времени систему подвергают дальнейшей обработке. Пластическая масса может быть самоотвердевающей, и тогда с течением времени она просто отвердевает, образуя твердую пленку, или же под влиянием небольшой температуры (80-100° С) в ней происходит довольно быстро полимеризация (в течение 1,5-2 н).

Затем копия, на поверхности которой полностью повторяются неровности, имеющиеся на оригинале, может быть легко отделена от участка исходной поверхности. Таким образом поступают при исследовании внутренних поверхностей резьбы и т. п.

Технология изготовления копий из пластических масс

В противоположность этому пластические мягкие материалы, о которых упоминалось выше, непригодны для копирования общей формы поверхности, за исключением случаев копирования с помощью органического стекла методом давления при повышенной температуре

Технология изготовления копий из пластических масс используется и при изготовлении технологических образцов шероховатости поверхности, и для исследования шероховатости в труднодоступных местах, особенно если объекты нельзя подвергать даже малейшему нагреванию без опасности исказить форму, а также в таких случаях, когда желательно передать не только особенности шероховатости поверхности, но и волнистость и даже общие геометрические формы исходного объекта.

Это стекло при нагревании до температуры 160-180° С становится весьма пластичным и при сравнительно небольшом давлении дает вполне качественные отпечатки. Причем отпечатки твердых металлических поверхностей могут быть весьма широко использованы как для исследования неровностей на исходной поверхности, так и для получения последующих ее копий. Применение органического стекла позволяет получить устойчивые во времени копии с минимальными искажениями формы – особенно характера неровностей на поверхности.

Примером может быть снимок профиля поверхности дифракционной решетки, отпечаток которой был получен на органическом стекле. Хорошо видны мельчайшие подробности формы отдельных штрихов решетки, и с уверенностью можно сказать, что в пределах чувствительности метода исследования искажений профиля не наблюдалось. Это подтверждается снимками подобной решетки, полученными с помощью интерференционного объектива.

С геометрической точки зрения поверхность получается обратной исходной.