光学零件表面庇病标准解析(MIL-PRF-13830B)

1光学零件表面庇病解析美国军用标准(MIL-PRF-13830B)RayShem2007-12-162　　　　光学零件表面庇病　解析美国军用标准(MIL-PRF-13830B)检验标准是度量产品结果的主要依据，目前整个光学行业对外观检测执行的标准，大多是国标（GB／T1185-2006）或美国军用标准（MIL-PRF-13830B）,通过对美国军用标准的学习，特做光学零件表面庇病，美国军用标准(MIL-PRF-13830B)解析，方便于对光学零件检验的理解与认识，同时，可参考制订出适合公司应用的内部标准。　解析内容共分５部分：１定义，２划痕，３麻点，４气泡、包络，5灰斑6外观标号的写法。30.50.40.20.10.05直径(mm)504020105麻点标号0.080.060.040.020.01宽度(mm)8060402010划痕标号0.50.40.20.10.05直径(mm)504020105麻点标号0.080.060.040.020.01宽度(mm)8060402010划痕标号0.50.40.20.10.05直径(mm)504020105麻点标号0.080.060.040.020.01宽度(mm)8060402010划痕标号1111定义：1.1光学零件表面庇病。　　光学零件表面呈现的点子、擦痕、道子、亮路、斑点、坑点、破边等瑕疵，都称谓光学零件表面庇病。　　擦痕，道子、亮路都统称为划痕。　　斑点、坑点、点子都称为麻点。　　规定长与宽的比大于4：1的为划痕；长与宽的比小于4：1的为麻点。1.2擦痕与麻点的级数。　　依据美国军用标准MIL-PRF-13830B用两组数字表示表面庇病的大小。例如40/20（或40-20）前者限制划痕大小的标号，后者限制麻点大小的标号。划痕麻点麻点划痕41.3区域要求。当元件的不同区域表面光洁度要求不一样时，等效直径的计算以区域进行：表面质量要求高的内区域其等效直径以内区域为准（如有效通光孔径的区域），表面质量要求低的外区域计算的是整个元件的等效直径。1.4美军标规定对于非圆形元件其直径取相等面积圆的直径。D圆的面积：π(D/2)2圆的直径：D如右图元件表面质量要求不同，则在判定A区是否符合要求时，应取内圆直径进行计算，而B区则取整个元件的直径进行计算。A区20-10B区80-505πabD2=长方形面积：长×宽=a×b长方形的等效直径：abπahD2=ah三角形的面积：（低×高）/2=(a×h)/2三角形的等效直径：A区：20-10B区：80-503mm1mm4mm2mm对于长方形元件（当长与宽的比5：1时）可以用简单公式：等效直径=（长+宽）/2来计算。如左图元件A区等效直径为（1+3）/2=2mmB区等效直径为（2+4）/2=3mm对于长与宽比≥5555：1111的元件不能用简单公式计算等效直径。6便于划痕大小的计算，特将一些术语以代号表示：最大划痕级数“J”，较小划痕级数“J1、J2、Jn+1”；最大划痕长度“L”，较小划痕长度“L1、L2、Ln+1”；等效直径“D0”。2.1当元件上的划痕级数超过表面质量要求的划痕级数时，元件不合格。例如：元件的表面质量要求为60—40，则代表元件的划痕必须≤60#，如果元件有＞60#的划痕，则元件不合格。2222划痕：以美国军用标准《MIL-PRF-13830B》的表面质量划痕样板作为各级数划痕的比对标准。（注意：美国军用标准未指明划痕的标号，也即未确定划痕的宽度和深度，只能以实际观察到的划痕的大小为准。）　划痕级数就是划痕的标号，标准样版有10#、20#、40#、60#、80#5个级数。划痕的宽度不易计量，一般划痕以标准样板作为各级数划痕的比对标准。如果用显微镜放大后，是可以度量出大小的。参照国标GB/T1185-2006，与美国军用标准比对，元件上划痕的庇病的实际宽度，单位为：1/1000mm。如：判断为40#划痕，那么划痕的宽度为：40*（1/1000mm)=0.04mm。7左图中（图片是放大的不是实际尺寸），元件上的划痕为20#，且长度1/4D。对于表面质量要求20-10该元件不合格。但本次未提出表面质量要求，如果要判定光洁度等级,该元件上的划痕可判为40#。2.2当元件上的划痕级数未超过表面质量要求的划痕级数，但元件上存在最大划痕时，所有最大划痕的长度之和应不超过元件直径的1/4。公式表达：∑L≤1/4D0例如：有一长30mm宽10mm的元件，元件的表面质量要求为60—40，有2条60#，长为3mm划痕，它的等效直径为20mm，1/4D为1/4×20=5mm，最大划痕的长度和为：3mm+3mm=6mm，元件上最大划痕的长度之和超过元件直径的1/4，所以元件不合格。60#划痕长3mm60#划痕长3mm8例：有一长30mm宽10mm的元件，元件的表面质量要求为60—40，元件上有2条2mm的60#划痕，3条4mm的40#划痕，它的等效直径为20mm，1/4D为1/4×20=5mm，最大划痕的长度之和为：2mm+2mm=4mm，4mm5mm，符合2条。但所有的划痕级数分别乘以对应划痕长度之和与元件等效直径之比所得的乘积之和为：a.60#划痕长度为（2+2），40#划痕长度为（4+4+4+4）；b.60#划痕乘以划痕长度之和与元件直径之比为60×（2+2）/20；c.40#划痕乘以划痕长度之和与元件直径之比为40×（4+4+4+4）/20；d.[60×（2+2）/20]+[40×（4+4+4+4）/20]=44；e.元件最大划痕级数为60；60的1/2为30，4430；因此，元件不合格。2.3当元件上存在最大划痕与较小划痕时，而最大划痕的长度之和未超过1/4D，要求所有的划痕级数分别乘以对应划痕长度之和与元件等效直径之比所得的乘积之和，不得超过最大划痕级数的1/2。公式表达：（J*∑L/D0+J1*∑L1/D0+Jn+1*∑Ln+1/D0）≤1/2J60#划痕长2mm40#划痕长4mm9左图中（图片是放大的不是实际尺寸），直径5mm，图中有20#划痕长度2.2mm，10#划痕长度7mm，对于表面质量要求20-10该产品不合格。对于表面质量要求40-20，则该产品所有的划痕级数分别乘以对应划痕长度之和与元件等效直径之比所得的乘积之和为：20×2.2/5+10×7/5=25+14=393940，元件符合40-20。例:元件为∅10mm，表面质量要求60—40，有2条长2mm的50#划痕，1条长3mm的40#划　　痕，另2条长2mm的40#划痕，2条长2mm的20#划痕,10#划痕长度合计10mm。所有的划痕级数分别乘以对应划痕长度之和与元件等效直径之比所得的乘积之和为：[50×（2+2）/10]+[40×(3+2+2)/10]+[20×(2+2)/10]+[10×10/10]=66元件最大划痕为60#，6660，因此，元件不合格。2.4当元件上的划痕级数未超过表面质量要求的划痕级数，即元件上不存在最大划痕时，要求所有的划痕级数分别乘以对应划痕长度之和与元件等效直径之比所得的乘积之和，不得超过最大划痕级数。公式表达：（J1*∑L1/D0+Jn+1*∑Ln+1/D0）≤J10左图中（图片是放大的不是实际尺寸），元件上有2条划痕，该元件直径为5mm；对于表面质量要求20-10该产品不合格。对于表面质量要求40-20则该该产品所有的划痕级数分别乘以对应划痕长度之和与元件等效直径之比所得的乘积之和为：20×2.2/5+10×7/5=25+14=393940，元件符合40-20。∅20mm例：表面质量指标为20-10，∅20mm，如右图所示的区域内，有2条长1mm和2条长0.5mm的10#划痕。它符合2.1;2.4（无需考虑2.2;2.3）但它不符合2.5条，判定元件不合格。2.5当元件的质量指标要求划痕级数为20#或优于此等级时，元件表面不允许有密集划痕，即在元件表面任何一个直径6.35mm的圆形区域内，不允许有4条或4条以上大于或等于10#的划痕。112.7当两条或多条划痕之间间隔小于0.1mm时，划痕合并为1条计算，合并后的划痕长度从划痕开始到划痕结束，宽度取划痕的外边。划痕合并后宽度划痕合并后长度划痕间隔小于0.1mm右图是放大50倍的间隔小于0.1mm的三条划痕。2.6对于圆形元件不允许有20#级数以上与直径相等的划痕，对于方形元件不允许有20#级数以上贯穿元件的划痕。123.3.3.3.麻点：依据美国军用标准《MIL-PRF-13830B》麻点的级数取允许庇病的实际直径，如果麻点形状不规则，则应取最大长度和最大宽度的平均值作为直径，规定以1/100mm作为计量单位。（注意：美军标的麻点与划痕不同，麻点是可以计量的，即麻点的大小是确定的。如：50#麻点，即直径D=50*（1/100mm)=0.5mm的麻点）麻点直径：不规则麻点0.255mm0.125mm(0.125+0.255)/2=0.19mm便于麻点大小的计算,特将一些术语以代号表示：最大麻点直径“D”，较小麻点直径“D1、D2、Dn+1。133.1当元件上存在超过表面质量要求的麻点级数时，元件不合格。例：元件为∅20mm，质量指标要求为60—40，元件有1个直径0.5mm的麻点5040元件不合格。3.2元件上每20mm直径范围内，只允许有1个最大麻点。例：元件为∅20mm，质量指标要求为60—40，元件上有2个直径0.4mm的麻点，元件不合格。0.4mm的点子元件∅20mm范围内有二个直径0.4mm的点子,元件不合格。元件∅20mm范围内只有一个直径0.4mm的点子,元件合格。143.3元件上每20mm直径范围内，所有麻点直径的总和不得超过最大麻点直径的2倍。公式表达：（D+∑D1+∑D2+∑Dn+1）≤2D例：40mm×40mm的元件，质量指标要求为60-40，其中一个∅20mm的区域有40#点子一个，20#点子一个，10#点子一个，同时在另一个∅20mm区域中，20#点子2个，10#点子4个，5#点子1个。A区的麻点直径的和:=40+20+10=7040×2=80B区的麻点直径的和:=20×2+10×4+5×1=8580，B区不合格，因此元件不合格。B区A区C区0.2mm左图元件表面质量要求60-40：A区麻点直径和为10+10+20=4080.B区麻点直径和为10×3+20×3=9080.C区麻点直径和为20×2+10=5080.B区不合格该元件不合格。15左图元件（图片是放大的不是实际尺寸）直径20mm,有1个5#点子，1个3#点子，点子的间距0.6mm，无须考虑前面的要求，本元件的点子只能判为20#。例:右图40mm×40mm的元件，质量指标要求为20-10,有两个5#的点子，点子之间的距离为0.8mm，0.8mm1mm元件不合格。0.05mm的点子距离0.8mm3.4当麻点的质量要求为10#或优于此等级时，任何两个麻点的间距必须大于1mm。163.6当出现如图所示密集麻点时以麻点聚集的外围圈直径为麻点的大小。以图中外圆为麻点大小，如果超过表面质量要求则该元件不合格。3.5小于2.5um的麻点略去不计。图为放大50倍，显微镜观察到2.5um的麻点(相当于用肉眼看到的0.12mm的麻点，比正常10#麻点大一些)。此麻点可略去不计！4.气泡和包络：包络当作气泡考虑。依据美国军用标准MIL-PRF-13830B气泡的级数与麻点一样，单位也相同。不规则的气泡也是取最大宽度和最大长度的平均值，气泡的允许值与麻点相同，但气泡和包络必须与麻点区分开来，单独评价。175.灰斑：有灰斑的元件为不合格元件。6.外观标号的写法。光洁度写成两位数据形式时必须按标准写，如：产品点子判为0#，但划痕判为40#，则产品光洁度为40-20，而不是40-0，如果产品点子判为20#而划痕判为0#，则产品光洁度为40-20，而不是0-20。5.灰斑：有灰斑的元件为不合格元件。6.外观标号的写法。光洁度写成两位数据形式时必须按标准写，如：产品点子判为0#，但划痕判为40#，则产品光