Sensofar S lynx共聚焦幹涉顯微鏡用於檢查激光微加工表麵的表麵高度輪廓

“共聚焦技術已被證明是一種行之有效的技術，

可用於(yu) 研究和表征凹痕的深度和直徑，更重要的

是，在激光加工開發過程中，它同樣適用於(yu) 研究

和表征凹痕周圍的再沉積材料高度"

因滑動表麵和其他摩擦接觸件的摩擦和磨損造成的能量損失占全球能耗的 23%。這個(ge) 數字表明我們(men) 迫切需要能夠減輕摩擦和磨損的技術。

針對滑動表麵上微米級特征的精確激光表麵毛化顯示出摩擦係數顯著降低，同時由於(yu) 增加耐磨性而延長了零件的使用壽命。 

但是，存在一些限製條件可能會(hui) 阻礙該技術被運用在工業(ye) 領域中。這一部分是與(yu) 設備的成本有關(guan) ，因為(wei) 表麵特征所需的質量通常意味著要使用昂貴的超短脈衝(chong) 激光源。另外，激光表麵毛化速度可能導致過長的處理時間。

圖 1.激光表麵模式示意圖

激光表麵毛化過程會(hui) 熔化材料，而熔化掉的材料可能會(hui) 堆積在凹痕周圍，成為(wei) 緣沿（圖 1）。熔融層緣的高度 (h1) 對最終應用至關(guan) 重要，因為(wei) 可能存在非常緊密的製造公差，即滑動麵之間的最大允許高度不到 1 微米（圖3）。

此外，凹痕的深度 (h2) 也很重要：在大多數情況下，必須以 1 微米以上的精確度測量其形貌（高度）（圖 2）。

過去，我們(men) 使用掃描電子顯微鏡和光學顯微鏡來檢查激光微加工表麵的表麵高度輪廓。如今，諸如共聚焦、幹涉測量和多焦麵疊加等光學測量技術讓我們(men) 可以用更高的速度和足夠的分辨率對新的激光微加工程序進行評估和研究。

但是，考慮到材料和表麵類型的多樣性（拋光與(yu) 不拋光、光滑與(yu) 粗糙、高反射率與(yu) 低反射率材料等），每種光學技術的適用情況仍受到一定限製。這也是選擇 3D 米兰竞猜足球官网首页 S lynx 進行這項工作的主要原因之一。此功能可快速評估各種表麵。

圖 4.本研究中使用的樣品示例

本研究中使用的樣品為(wei) 灰鑄鐵氣缸（圖 4），這種氣缸被廣泛用於(yu) 內(nei) 燃機、氣缸體(ti) 、泵和壓縮機等。通過珩磨工藝對氣缸進行預處理，並將氣缸切成 30º 的樣品段，以用於(yu) 檢查。

在研究了每種技術的最佳采集設置之後，我們(men) 發現放大倍率為(wei) 50 倍的共聚焦技術是*適合此研究的技術。

圖 5.經激光毛化的灰鑄鐵氣缸片段的表麵形貌，使用 S ly 在共聚焦模式下進行測量，放大倍率分別為(wei) 10 倍（左）和 50 倍（右）

圖 6 中將新的激光毛化過程與(yu) 標準方法進行了比較。可以看出，新方法顯示出，再沉積材料的高度被降低到 1 µm 以下，而在標準方法中，這個(ge) 值提高了兩(liang) 倍。進一步的分析還表明，摩擦係數降低了約 25%。

圖 6.頂行：使用標準激光毛化方法獲得的 3D 形貌和 2D 輪廓。底行：使用新的激光毛化方法獲得的 3D 形貌和 2D 輪廓

3D 米兰竞猜足球官网首页 S lynx 已被證明是研究新的激光表麵毛化方法的一種準確、快速且易於(yu) 使用的工具。

3D 米兰竞猜足球官网首页可以進行定性和定量分析，特別是，共聚焦技術已被證明是一種行之有效的技術，可用於(yu) 研究和表征凹痕的深度和直徑，更重要的是，在激光加工開發過程中，它同樣適用於(yu) 研究和表征凹痕周圍的再沉積材料高度。

新方法提供了最佳表麵，其高度幾乎為(wei) 零的，並且在經過激光工藝優(you) 化（包括將摩擦係數 (COF) 降低約 25%）後沒有再沉積材料。進一步的研究可能會(hui) 考慮使用自動檢測和分析軟件（即，插入式 Hole、SensoPRO 軟件、Sensofar），其中將自動提取所有之前的感興(xing) 趣的參數。