潤滑劑特性的激光干涉法測量

　為精確地測量活塞速度并嚴格地控制整個成型過程，設計了一種電機驅(qū)動的干涉儀。它的機電驅(qū)動系統(tǒng)由步進電機和滾珠絲杠千斤頂組成。在最大速率達5000步/秒時，轉(zhuǎn)子每步旋轉(zhuǎn)1.8度。計算機程序控制從靜止到達到預定最大速率所需的加速度?，F(xiàn)已研制成兩種電機驅(qū)動干涉儀，它們能記錄薄膜厚度的動態(tài)變化。
　　第一種方法采用閉路電視和錄相帶記錄系統(tǒng)與顯微鏡配合，記錄要辨認的零級條紋處的圖形變化。然后將錄相帶倒回去，便可仔細觀察圖形的變化。此時，干涉條紋，特別在靠近圖形中心的那些條紋，便忽隱忽現(xiàn)地漂移，這意味著此處的油膜厚度最易變化。
　　在第二種結(jié)構(gòu)中，用16毫米反射式攝像機記錄條紋圖。在實際記錄前，要先試拍一下，調(diào)好攝像機的焦距，在攝像機的觀察尾鏡中找到最終的干涉條紋圖形。同時，試拍中要進行計時，以確定正確的開拍時刻。一卷500英尺的膠片可以使用5次。
　　為了產(chǎn)生對比度很高的干涉條紋圖，需采用鍍TIO2的沖頭，這樣，就能產(chǎn)生多束干涉條紋、工件潤滑劑是TeXaC。石油公司提煉的“Thuban250”，該潤滑劑在25℃的環(huán)境中，約有7436厘泊的粘度，在He一Ne激光下的折射率為1.5。在各種距離下，薄板相對于沖頭的平均加載速度為0.012英寸/秒。

　　視頻技術(shù)揭示了潤滑延伸成型過程的一些有趣的現(xiàn)象。如潤滑劑朝接合中心區(qū)的抽吸使邊緣區(qū)的油膜變薄，結(jié)果，板表面粗糙度便明顯可見。這充分說明，較厚的潤滑膜是最初形成的。油膜厚度和條紋圖的一致性有很大的依賴關(guān)系。當活塞對沖頭逐漸地加壓時，干涉條紋很不規(guī)則，干涉條紋的同心度出現(xiàn)明顯變化，在接合面的中心附近出現(xiàn)了幾個局部的最大和最小值。這樣一來，要用干涉條紋進行精確測量就不可能了。
　　
　　當加載速度增加時，在接合處形成了較厚、較均勻的油膜。這時形成的干涉條紋便可用來進行膜厚測量。
　　為了分析條紋圖，根據(jù)薄膜結(jié)構(gòu)，我們拍了15張照片，用以表示圖形的顯著變化。在照片15中(略)我們將第一條寬帶定為0級，將內(nèi)區(qū)和外區(qū)周圍的暗帶定為1/2級，把每個區(qū)域中與1/2級暗帶相鄰的亮帶定為1級，以此類推。
　　將照片15中的所有干涉條紋都定以等級號碼后，再來看照片14(略)。該照片顯示寬帶從亮到暗的變化。把暗寬帶定為1/2級，并以這個參考帶為根據(jù)，定出周圍條紋的級別。用這種　　辦法對15張照片中的圖形都標定級別。照片1、6的圖形(略)顯示了加載過程的初期的階段，油膜厚度使整個波長發(fā)生變化，很難獲得測量信息。另外，這些初期的油膜厚度變化不均勻。正因為如此，初期獲得的油膜厚度數(shù)據(jù)，可能有幾個波長的誤差。
　　油膜厚度變化與沿沖頭一薄板接口面的位置之間的關(guān)系曲線表明，在0.06秒和0.12秒之間，薄膜厚度是拋物面，中心附近出現(xiàn)最小值。在0.12秒和0.22秒之間，在中心附近薄膜厚度停止減少，并沿接合面暫時保持不變。在0.22秒時，中心附近的薄膜厚度發(fā)生明顯的增大，中心附近薄膜繼續(xù)增厚，而在接合面邊緣附近逐漸減薄，直到斷裂出現(xiàn)為止。

　初期干涉圖所指示的很可能是潤滑膜的彈性效應。而鋁材料各向異性的變形，則可能造成初期條紋圖的非均勻。從定性研究來看，0.22秒以后的結(jié)果與Wilson一Wang的理論非常一致。