许多汽车原始设备制造商都将轻量化作为他们遵守精确排放和发动机效率准则的一部分。大型铁发动机和部件越来越多地被铝和其他轻质合金所取代，这些合金能够在重量上与铁相当。
尖端光学计量工具是高效制造各种轻质发动机部件的核心。
近年来，许多举措发生了，旨在减少车辆排放，同时增加整体效率。汽车部门必须改变大量资源，以更好地优化发动机性能，原因是由于气候变化的担忧或帮助保护燃料成本或潜在的燃料短缺的经济。
为了使汽车的效率显著提高，同时保持足够的吸引力和功能，以刺激盈利和销售，竞赛已经展开。
热障涂层
汽车OEM是专注于效率，旨在减轻重量，同时提高发动机性能效率。一个中心目标正在取代铝缸体中使用的铸铁缸衬垫，其具有更轻的材料更加热效率。亚博网站下载
存在一系列潜在的替代解决方案和材料，它们必须具有低摩擦系数的磨损和耐磨。亚博网站下载一种解决方案是热障涂层(tcs)。
TBCS目前是各种汽车OEM的选择的选择，基本上涂覆铸铝块孔，喷雾耐磨，复合材料或陶瓷材料。
这种材料会变硬，形成一个更薄的表面——相对于内衬——在铝圆筒中。目前，商业上最可行的TBCs是通过等离子喷涂工艺应用的，这种工艺能够产生比铁更好的耐磨性。这使得铝合金发动机能够使用坚固的摩擦学材料，尽管大多数燃烧室的环境都很恶劣。亚博网站下载
然而，喷涂过程确实存在一些问题，并且这些问题需要应用严格的质量测量协议和管理程序。例如，由于将涂层施加到汽缸壁的高速，可能导致涂层的高速，可能导致涂层不一致。
表面计量
涂层性能如显微硬度、孔隙率、厚度、强度和附着力都是评估涂层可行性的重要指标。这些指标是关键的工具，以确定哪些工艺参数可能需要改变，才能实现最佳涂层。1
喷涂后圆柱体表面的孔隙率分布不确定，需要使用一种计量技术，该技术可以准确、可靠、重复地测量生产成品内衬圆柱体所需的三个阶段:机械激活热喷涂、喷涂后整理
此外，用于评估喷雾衬里圆筒表面特性的任何计量溶液都应能够在三个工艺阶段中的每一个中进行高精度测量，每个阶段从非常粗糙到非常平滑地过渡。
像上面概述的表面纹理的动态范围需要一个强大的计量解决方案。ZYGO的相干扫描干涉(CSI)技术可以捕获与不同纹理阵列和表面高度相关的数据，该技术可用于ZYGO的全系列3D光学分析器。
三维光学分析器
CSI扩大干涉测量技术在步骤，粗糙度，结构和不连续性方面表现出复杂性的表面。进一步的益处还包括在视野中的每个点的等同物的自动聚焦，抑制由散射光产生的任何假干扰。
CSI技术是ZYGO的核心三维光学分析器，提供所有放大倍数的亚纳米高度精度，以及彻底分析更广泛的表面，从粗糙到超光滑，包括陡坡，薄膜和大步。
与其他商业上可用的技术相比，CSI可以更快速、更精确地进行测量，这使得CSI非常适合于应用程序，如本文示例中概述的喷涂内衬钢瓶应用程序。
另一种技术，如传真膜，需要在圆筒表面贴上一层薄薄的塑料片，然后使用溶剂来软化和使塑料片与表面保持一致。一旦薄片被移除并且足够硬化，用显微镜手动检查它。虽然这种方法是常用的，但它是混乱的，可能导致高度主观的结果。
Zygo的CSI 3D光学分析仪是非接触的，因此消除了无意中损害的表面完整性的任何危险。在考虑与汽缸喷涂分析相关的计量要求时，这尤为重要。
CSI技术还提供了最高的垂直分辨率测量不可知的干涉目标。当表面纹理相对光滑时，其他光学测量技术可能表现不佳;例如，焦点变化技术可能需要表面上的某种层次的纹理，以成功地解决表面。
Zygo的MX™软件提供完整的系统控制和数据分析，包括直观的导航，定量地形数据，交互式3D地图，内置统计过程控制（SPC），通过/失败限制和控制图。
这些高级功能允许报告数百个参数，同时测量各种表面尺度的纹理和表面结构，包括2D轮廓标准符合ISO 4287/4288和ISO 25178标准的区域粗糙度。
连贯扫描干涉测量的典型设置;请参阅文本以获取解释。图片信用：Zygo Corporation
喷涂圆筒应用
机械激活
该过程的机械激活和预涂层阶段需要汽缸壁的得分（图2）。必须严格控制此过程，因为它决定了所应用的TBC的量。
CSI扫描机械激活的表面，该表面将提供锚固件的锚，以粘附到气缸壁表面上。高度秤从-60到+125μm运行。图片信用：Zygo Corporation
如果应用程序太薄，TBC可以剥落。然而，如果应用过于厚，但珩磨过程可以去除包含TBC的峰。这些方案中的任何一个都可能会损害气缸涂层工艺的质量和效率。
对于这些类型的步进高度型测量，Zygo的CSI技术的扩展扫描能力使其光学分析器能够快速，可重复，准确地测量高于250μm的结构。
热喷涂应用程序
在应用TBC后，汽车oem必须评估孔隙发育情况(图3)。孔隙大小可达50 μm2至超过1毫米2这些将有助于确定新喷涂的表面如何保持润滑性。
TBC应用程序后的暗，粗糙特征的测量可以提供有关地表孔隙率的形成和分布的过程工程师信息。高度尺度从-260到+214μm运行，XY尺寸约为。1 mm x 1 mm。图片信用：Zygo Corporation
如这些预珩磨涂层通常非常粗糙，具有低反射率，这意味着典型的CSI系统将难以从表面获取数据。谢天谢地，Zygo的CSI实施允许以简单的方式测量这些类型的表面，为过程工程师生产一致的度量。
后喷涂整理
最后，应分析喷涂后气缸的成品表面纹理（图4），检查交叉齿轮（用于保留油的圆筒壁上的纹理图案，确保适当润滑活塞环和圆筒）作为最终孔隙率（包括孔密度，面积孔隙体积，以及通过气缸深度的任何变化的孔径）。
珩磨为滑动环/圆柱界面产生适当的分层表面。通过直接测量孔隙度来量化润滑性将有助于珩磨过程控制。高度秤从-10到+12μm运行。图片信用：Zygo Corporation
综上所述
Zygo's基于csi的光学分析器系统可以容纳广泛，动态的测量范围，从非常粗糙的表面测量到预珩磨到绝佳平滑珩磨表面的最终评估。
高度专业化的硬件和软件改进的开发大大提高了这种能力，促进了使用单一计量溶液的先前无法访问的超抛光表面和陡峭表面的测量。
参考
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罗宾逊，D.，拉姆斯爵，P。和萨纳塔莱，C.，“分析热障涂层中的孔隙率：使用MATLAB的图像边缘检测”，“121SEE年会和博览会，印第安纳波利斯，在，美国，2014年。
致谢
由最初由Michael Sc亚博网站下载hmidt撰写的材料制作，在Zygo。
该信息的来源、审查和改编自Zygo公司提供的材料。亚博网站下载
有关此来源的更多信息，请访问Zygo公司。