涂层与漆面的表面特性对各类产品至关重要,会直接影响外观质感、防腐能力及抗机械损伤性能。掌握受机械应力影响产生的表面平整度与形变数据,是工艺优化的基础。
借助这类数据,可有效管控摩擦系数、减少磨损、提升产品耐候性、优化导电性能,还能为后续涂装工序制定质量标准,或是验证螺纹连接部位涂层工艺的适用极限。光学测量技术属于非接触、无损检测方式,几乎可应用于所有材质,尤其适用于各类易损伤的精密表面。
德国奥芬堡应用科学大学机械与工艺工程学院的阿尔弗雷德・伊瑟勒工程学教授及其团队,正在研究有机防腐体系及其他涂层对螺纹连接的影响。
该研究旨在提升被测零部件及连接结构的使用寿命。这类部件广泛应用于机械设备、汽车、重型机械、风力发电机等领域,需在严苛环境下稳定服役二十年甚至更久。因此,零部件的螺纹连接必须持久紧固,同时接触面的涂层与漆面不得受损,以此保障设备具备合格的防腐性能。
防腐涂层对螺纹连接的影响
“无涂层零部件的连接状态,与带漆面零部件存在明显差异”
金属表面直接接触时不存在中间层,而带涂层零部件的螺纹连接会挤压表层涂层。由此产生微米级微小形变,却会对连接结构造成关键影响。长期使用过程中,这类形变会降低连接可靠性,也就是螺纹的锁紧力,同时也会削弱防腐效果。
德国奥芬堡应用科学大学正对这类连接位置的表面状态、特定工况下预紧力与形变的变化规律展开研究(见图 1),以此确定温度、载荷等参数的极限阈值。

非接触式表面计量技术为核心解决方案
传统常用的轮廓测量法是采用金刚石测头的接触式表面测量方法。伊斯勒教授遗憾地表示:“该方法用于我们的检测工作存在两大弊端。
其一,逐点接触式测量的效率极低,且每次测量仅能获取一个截面的轮廓图像;而防腐涂层的厚度会因施工工艺产生波动,单一截面图像无法满足定量分析的需求,因此我们需要一种可实现表面全域测量的检测方法。
其二,接触式轮廓测量法会存在测头与试样表面的磨损问题,二者的几何形态都会受到一定程度的损耗。”
与之相比,白光干涉法等光学测量技术可实现涂层表面的大面积非接触检测,无磨损问题,且测量耗时短、结果重现性高。
Polytec TopMap系列测量系统还具备超高的垂直分辨率,且该分辨率不受视场范围的影响。此外,采用远心光学镜头的Polytec TopMap 测量方案,可单次视场下实现大面积检测,获取更多表面细节,无需进行测量区域拼接(见图 2)。

白光干涉法实现涂层表面全域精准检测
TopMap 系列白光干涉仪采用非接触测量方式,在检测表面平整度、台阶高度及平行度时,兼具大垂直测量行程与纳米级的测量分辨率。其配备的远心光学镜头,甚至可对钻孔等结构的陡峭台阶进行精准测量。
伊斯勒教授补充道:“该设备的操作便捷性与人性化的数据分析功能也让我们印象深刻。” 同时,设备采用开放式软件架构,支持常规检测任务的程序化编辑,也可自主搭建用户操作界面。
该测量系统不仅适用于实验室环境,还可部署于工业生产现场。
整套测量技术集成于防尘、隔振的检测工作站中,可直接在机械加工车间投入使用,例如应用于汽车行业的钣金生产流水线:汽车外观的高品质呈现,很大程度上取决于漆面涂覆质量,TopMap测量系统可在整个涂漆工艺流程中及最终检测前,为漆面外观检测提供各项特征参数,其中通过大面积测量得到的表面粗糙度,是评价漆面质量及后续外观表现的关键指标。






