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第八章 镜片外观缺陷等级判定方法简介

  • 分类:工艺讲堂
  • 作者:工艺部
  • 来源:国泰真空
  • 发布时间:2021-03-24
  • 访问量:495

【概要描述】对于镀膜后的镜片外观,工程人员关注很多的缺陷是麻点和划痕。这两种缺陷长期占据镀膜外观不良的大头,是很多镀膜工程师一生的宿敌。镀膜后的镜片外观特性,是衡量镀膜品质的一个重要指标!了解不同的标准及其转换方法,一方面可以避免产品未达标被判定为废品,另一方面有利于镀膜品质的持续改进。

第八章 镜片外观缺陷等级判定方法简介

【概要描述】对于镀膜后的镜片外观,工程人员关注很多的缺陷是麻点和划痕。这两种缺陷长期占据镀膜外观不良的大头,是很多镀膜工程师一生的宿敌。镀膜后的镜片外观特性,是衡量镀膜品质的一个重要指标!了解不同的标准及其转换方法,一方面可以避免产品未达标被判定为废品,另一方面有利于镀膜品质的持续改进。

  • 分类:工艺讲堂
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  • 来源:国泰真空
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对于镀膜后的镜片外观,工程人员关注很多的缺陷是麻点和划痕。这两种缺陷长期占据镀膜外观不良的大头,是很多镀膜工程师一生的宿敌。镀膜后的镜片外观特性,是衡量镀膜品质的一个重要指标!了解不同的标准及其转换方法,一方面可以避免产品未达标被判定为废品,另一方面有利于镀膜品质的持续改进。

当前流行的判定镀膜外观等级的标准主要有国标和美标。简洁明了的是美军标,用60/40的形式表示。咱推行的国标,用“B/N×A,CN×A,PA ”形式来表示。这套标准通常用表面光洁度等级来表示,比如0级光洁度等;目前为止依然有部分工程人员在用。本期简介这三种外观等级标准的判定标准和检验方法,并给出不同标准之间的近似转换关系。

1         旧国标外观等级判定标准

依据已经作废的国标GB1185-74,镜片表面品质用表面光洁度来表示。它由两项技术指标来体现。一是表面缺陷等级,依据麻点和划痕等表面缺陷的大小和数量划分为11个等级;二是粗糙度,用▽1~▽14来表示不同等级。因此,笼统讲光洁度并不合适。

下表是表面缺陷等级的划分标准。它有两个明显特色。一是对于直径小于0.002mm的麻点和宽度小于0.002mm的划痕不做统计。二是缺陷允许量与通光口径相关;粗点和粗划痕不能超过对应等级总量的10%。

image001.png

 

2         新国标外观等级判定标准

新国标为GB/T1185-2006《光学零件表面疵病》,与德国标准DIN3140,以及国际标准ISO10110-7十分相似,可以很方便的与国际标准接轨。相比旧国标和美军标,新标准更细腻,更复杂,更难掌握。

一般用B/N×A。表示。B/为缺陷标记,N为允许的缺陷个数,A为级数,A=M1/2,M为表面缺陷的面积,单位为平方毫米。ISO国际标准中通常用5/N×A表示,5/为缺陷标记,其余同国标。

新国标采用面积法来表征缺陷,下表给出了等级分类方法。按照单个缺陷的级数A从小到大(0.004~4)按照公比1.6设置了16个等级,如下表中最左列数据,这是基本级数;数据越大,级越低,表面品质越差。麻点和划痕的大小都可以通过基本级数换算得到。接下来举例说明下表。

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比如图纸中标注5/3×0.04,表示允许有3个0.04级的缺陷。麻点和划痕的允许尺寸如图中红框所示,麻点(直径0.045)的面积等于划痕的面积(0.025×0.063=0.016×0.1)。可以有2个直径0.045mm的麻点和1个0.025mm×0.063mm的短划痕;或者1个直径0.045mm的麻点和2个0.016mm×0.1mm的短划痕。

不管其形状如何,通通以缺陷面积的平方根衡量。因此允许在不增加总面积的情况下,用更高的缺陷来表示。

可以换算成3×1.62个0.025级的缺陷,1.6是次级的换算系数k1

或者换算成3×2.52个0.016级的缺陷,2.5是再次级换算系数k2

或者换算成3×4.02个0.010级的缺陷,4是第三次级换算系数k3

一般最多换算到第三次级。如果不允许换算到较低的级,可以将图纸中标注更改为5/(3×0.04)。

3         美军标外观等级判定标准

至今美国光学界一直在沿用1963年实施的MIL-0-13830A,或沿用1971年修订的MIL-PRF-13830B,作为判断外观的标准。

其表示方法很很简单:划痕号码和麻点号码之间加一短划线或斜线,如60-40或60/40,表示划痕号码是60,麻点号码是40。美军标中规定长宽比大约4:1的为划痕,小于4:1的为麻点。

关于麻点,美军标规定如下:每20mm直径上只允许有1个最大麻点。每20mm直径上所有麻点直径总和不超过最大麻点的2倍。当麻点要求等级为10甚至更高时,任意2个麻点之间距必须大约1mm。小于2.5μm的麻点忽略不计。

关于划痕,美军标规定如下:当划痕级数没有超出品质要求,但存在很大划痕,此时所有大划痕长度之和须小于通光口径的1/4。美军标没有给出划痕的宽度和深度的计量单位,只给出了标准样板。不同公司或机构对此各有理解,下表是《现行光学元件检测与国际标准》给出的理解。

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4         镜片外观等级检验方法

新旧国标采用的检验条件几乎一致,均采用黑色屏幕为背景,光源36V、60~100W的白炽灯,在透射光或反射光下用 4 × ~ 10 × 放大镜观察。

美军标准规定了两种检验方法。方法1:检验时以磨砂玻璃为背景观察零件,光源为40W的日光灯,放在玻璃后面3英寸处。玻璃正面放2根以上的无光泽横条,与玻璃接触;横条约占玻璃面积一半。方法2:40W的日光灯的灯光透过磨砂玻璃后再透过零件,借助零件表面散射光观察疵病。观察时应以黑色为背景。下图是美军标给出的检验示意图。

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镜片外观的检验是花费人力和时间很多,同时也是争议很多的技术指标。虽然不同国家之间有各自的标准,但实际运行起来,很大程度上依靠检验人员经验判定,并与客户对标来确定产品的最终检验标准。

虽然不同标准在表面缺陷检验方面均给出了很具体的尺寸规定。但在实践中,检验人员很难把检验结果准确数据化。实践中比较有效的方法是利用对比样板或标准样板。如下图所示的ISO外观标准卡,以及美军标实物对照卡;这些在淘宝网上可以购买到。

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需要注意的是,上面右图给出的美军标实物样板,其尺寸与《现行光学元件检测与国际标准》中不一样。这也从侧面反映了美军标的模糊之处,从客观上给用户带了不便。

5         不同标准之间的大概转换关系

不同标准之间的转换,通常遵循以下几个原则。首先是缺陷面积相等。其次是缺陷尺寸相等。第三,考虑符合特殊要求,比如麻点很大尺寸限制等。下面举例说明转换算法。

直径50.8mm通光口径,美军标80-50等级,转换计算后,相当于国标2×0.63或1×1.10。下表是详细计算过程。其中麻点当做圆来处理,划痕当做长方形来处理。

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实践中,这种转换计算不够简明,也很难准确量化。小编参考多种资料,对不同标准之间的转换关系进行了总结,见下表所示,方便大家快速记忆和交流。

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6         小结

对新旧国标以及美军标的镜片外观标准进行了对比说明。

旧国标将麻点直径及数量,划痕宽度和总长度,通光口径作为一组数据,对表面缺陷进行表征,其典型特征是表面缺陷等级与通光口径挂钩。

新国标与国际标准在细节上十分类似。采用缺陷面积分级来表征,理论上可以任意搭配形成庞大的系列群,可以对镜片外观进行更加细致的划分。在新国标中,缺陷的“级”与通光口径没有直接关系。

美军标采用麻点加划痕的组合来表征缺陷等级,表面上看简洁明了,实际执行也有很多限制。

不同标准之间,很难按照数学关系进行严格的等级转换。文中给出了近似的转换关系,供读者参考。

实践中,镜片外面的准确检验,更依赖于检验人员的个人技能熟练程度。依据表征文件制作的实物标准样板,是培养熟练技能工的有效途径;经验丰富的老师傅的传帮带也必不可少。

薄膜外观缺陷与镀膜工艺息息相关,品质改善永无止境,工艺进步永不停歇。

 

想了解更多,请参考书籍:现行光学元件检测与国际标准,科学出版社,徐德衍等编著;或参考对应的标准文件。

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