GB/T 45675-2025 增材制造 金属粉末床熔融成形件表面结构的测量及表征方法

　　ICS 25. 030; 17. 040.20 CCS J 04

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 45675—2025

　　增材制造 金属粉末床熔融成形件表面结构的测量及表征方法

　　Additivemanufacturing—Surfacetexturemeasurementand characterization

　　method formetalpartmanufacturedbypowderbed fusion

　　2025-05-30发布 2025-09-01实施

　　国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会

　　

　　发

　　

　　布

　　GB/T 45675—2025

　　目 次

　　前言 Ⅲ

　　1 范围 1

　　2 规范性引用文件 1

　　3 术语和定义 1

　　4 表征方法 2

　　4. 1 总则 2

　　4. 2 轮廓法 2

　　4. 3 区域法 3

　　5 待测件表面特征及准备 5

　　5. 1 待测件表面特征 5

　　5. 2 待测表面准备 6

　　6 测量设备 6

　　6. 1 分类 6

　　6. 2 工作原理 6

　　6. 3 测量范围 6

　　7 测量程序 7

　　7. 1 测量位置 7

　　7. 2 测量轨迹 7

　　7. 3 测量区域尺寸 7

　　7. 4 测量设备参数 7

　　8 数据处理 8

　　8. 1 通则 8

　　8. 2 丢失数据和异常数据 8

　　8. 3 滤波 8

　　9 检测报告 9

　　附录 A (资料性) 推荐的轮廓法和区域法表征参数 10

　　附录 B (资料性) 测量设备配置及参数选择 12

　　B. 1 接触(触针)式仪器 12

　　B. 2 光学系统 12

　　B. 3 X射线计算机层析成像系统 13

　　参考文献 14

　　Ⅰ

　　GB/T 45675—2025

　　前 言

　　本文件按照 GB/T 1. 1—2020《标准化工作导则 第 1部分 :标准化文件的结构和起草规则》的规定起草 。

　　请注意本文件的某些内容可能涉及专利 。本文件的发布机构不承担识别专利的责任 。

　　本文件由中国机械工业联合会提出 。

　　本文件由全国增材制造标准化技术委员会(SAC/TC562) 和全国产品几何技术规范标准化技术委员会(SAC/TC240)共同归 口 。

　　本文件起草单位 :无锡市检验检测认证研究院 、青岛城市学院 、铜陵学院 、上海智能制造功能平台有限公司 、苏州市计量测试院 、中机研标准技术研究院(北京) 有限公司 、中国兵器科学研究院宁波分院 、聆光测量技术(深圳)有限公司 、苏州中瑞智创三维科技股份有限公司 、成都天齐增材智造有限责任公司 、中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所 、中国航发北京航空材料研究院 、南京师范大学 、宁波中科祥龙轻量化科技有限公司 、宁波尚材三维科技有限公司 、浙江中平粉末冶金有限公司 、湖北省计量测试技术研究院 、上海工程技术大学 、生态环境部南京环境科学研究所 、华中科技大学 、上海市质量监督检验技术研究院 。

　　本文件主要起草人 :胡娟 、郎岩梅 、王东生 、孙姚飞 、王云祥 、朱悦 、薛莲 、赵洁 、晏圣古 、陈强 、周宏志 、刘睿诚 、何小妹 、姜涛 、唐文来 、张浩 、彭炜 、何任江 、郑赟 、刘琼馨 、罗键 、周昊 、陈旭 、刘鑫旺 、陈刚 。

　　Ⅲ

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　　增材制造 金属粉末床熔融成形件

　　表面结构的测量及表征方法

　　1 范围

　　本文件规定了金属粉末床熔融成形件表面结构的表征方法 、待测件表面特征及准备 、测量设备 、测量程序 、数据处理及检测报告 。

　　本文件适用于金属粉末床熔融成形件表面结构的测量及表征 ,其他增材制造工艺金属成形件表面结构的测量及表征参照使用 。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款 。其中 , 注 日期的引用文件 ,仅该日期对应的版本适用于本文件 ;不注日期的引用文件 ,其最新版本(包括所有的修改单) 适用于本文件 。

　　GB/T 33523. 3 产品几何技术规范(GPS) 表面结构 区域法 第 3部分 :规范操作集

　　GB/T 35351—2017 增材制造 术语

　　ISO 21920-3:2021 产品几何技术规范(GPS) 表面结构 轮廓法 第 3 部分 :规范操作集[Geo- metricalproductspecifications(GPS)—Surface texture:Profile—Part3:Specification operators]

　　3 术语和定义

　　GB/T 35351—2017界定的以及下列术语和定义适用于本文件 。

　　3. 1

　　成形态 asbuilt

　　增材制造工艺中 ,除需要移除成形平台 、去除支撑和/或去除原材料外 ,零部件在成形后和后处理工艺前的一种状态 。

　　[来源 :GB/T 35351—2017,2. 7. 2] 3.2

　　顶部表面 top surface

　　金属粉末床熔融成形件与 X-Y 平面平行的上表面 。

　　注 : 在 打 印 设 备 坐 标 系 中 , 垂 直 于 Z 轴 并 且 平 行 于 机 器 正 面 的 为 X 轴 , 垂 直 于 Z 轴 和 X 轴 的 为 Y 轴 , 见GB/T 41507。

　　3.3

　　侧表面 sidesurface

　　金属粉末床熔融成形件不与 X-Y 平面平行的表面 。

　　注 : 在 打 印 设 备 坐 标 系 中 , 垂 直 于 Z 轴 并 且 平 行 于 机 器 正 面 的 为 X 轴 , 垂 直 于 Z 轴 和 X 轴 的 为 Y 轴 , 见GB/T 41507。

　　1

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　　3.4

　　底部表面 bottom surface

　　金属粉末床熔融成形件与 X-Y 平面平行的下表面 。

　　注 : 在 打 印 设 备 坐 标 系 中 , 垂 直 于 Z 轴 并 且 平 行 于 机 器 正 面 的 为 X 轴 , 垂 直 于 Z 轴 和 X 轴 的 为 Y 轴 , 见GB/T 41507。

　　4 表征方法

　　4. 1 总则

　　4. 1. 1 表面结 构 表 征 方 法 分 为 轮 廓 法 和 区 域 法 , 鉴 于 金 属 粉 末 床 熔 融 成 形 件 表 面 形 貌 特 征 的 复 杂性 ,宜采用包含更多表面结构信息的区域法 。

　　4. 1.2 轮廓法表面结构的评定基础是二维轮廓 , 即在规定方向上一个平面与被测表面肤面模型垂直相交得到的轮廓 。

　　4. 1.3 区域法表面结构的评定基础是三维表面 , 即测量得到的机械表面或电磁表面 。

　　4.2 轮廓法

　　轮廓法测量中的评定轮廓分为原始轮廓 、波纹度轮廓和粗糙度轮廓 3 种 , 如图 1 所示 。基于以上3种轮廓 ,分别评定原始轮廓 P-参数 、波纹度轮廓 W-参数和粗糙度轮廓 R-参数 。轮廓法表征参数的术语和定义见 ISO 21920-2, 附录 A 给出了轮廓法表征中常用表征参数的定义及应用示例 。

　　— 原始轮廓 P-参数可表征被测表面的全轮廓形貌特征 ,如用原始轮廓总高度 Pt 表征成形件表面轮廓与理想形状的偏差 ,如圆柱母线的直线度 、凹槽的深度等 ;

　　— 波纹度轮廓 W-参数可表征被测表面的低频形貌特征 ,如用波纹度轮廓总高度 Wt 表征熔融轨迹的最大高度 ,用波纹度轮廓单元平均宽度 W sm 表征熔融轨迹的周期平均宽度等 ;

　　— 粗糙度轮廓 R-参数可表征被测表面的高频形貌特征 ,如用粗糙度轮廓算术平均偏差 Ra 表征被测表面粗糙度的算 术 平 均 偏 差 , 用 粗 糙 度 轮 廓 的 偏 斜 度 Rsk 表 征 被 测 表 面 的 峰/谷 分 布 情况等 。

　　2

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　　图 1 轮廓法表征流程

　　4.3 区域法

　　区域法测量中评定的尺度限定表面分为 S-F表面和 S-L表面两种 ,如图 2 所示 。不同表面可表征的形貌特征为 :

　　—S-F表面上评定的参数可表征被测表面的全轮廓形貌特征 ;

　　—S-L表面上评定的参数可表征被测表面的高频形貌特征 。

　　基于尺度限定表面评定区域法表面结构 S-参数 。 区域法表征参数的术语和定义见 GB/T 33523. 2, 附录 A 给出了区域法表征中常用表征参数的定义及应用示例 。

　　3

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　　图 2 区域法表征流程

　　4

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　　5 待测件表面特征及准备

　　5. 1 待测件表面特征

　　5. 1. 1 通则

　　5. 1. 1. 1 待测件表面分为顶部表面 、侧表面和底部表面 3 种 ,基于成形取向 ,侧表面又分为向上侧表面及向下侧表面 。

　　5. 1. 1.2 在进行表面结构测量时 ,供需双方宜事先协商表面结构测量应避开的缺陷 ,未被认定为缺陷的特征包含在表面结构测量及表征中 。供需双方认定的缺陷可为 5. 1. 2~ 5. 1. 4所述的某一/某些特征 。

　　5. 1.2 顶部表面特征

　　顶部表 面 特 征 主 要 有 熔 融 轨 迹 、熔 融 波 纹 、溅 射 物 、球 化 颗 粒 及 表 面 凹 坑 等 , 如 图 3 所 示 。 具 体如下 :

　　— 熔融轨迹 ,是能量源扫描轨迹形成的形貌特征 ,一般是复杂细长的突出物 , 肉眼可见 ,通常宽度为几百微米 ;

　　— 熔融波纹 ,是在熔融轨迹表面沿扫描步进方向形成的较小的形貌特征 ,通常宽度为几微米 ;

　　— 溅射物 ,是从熔池中喷溅出来的熔体或半熔物质形成的形貌特征 ,通常以几十微米到一百多微米的球形/半球形颗粒形式出现 ;

　　— 球化 颗 粒 , 是 表 面 存 留 的 球 状 颗 粒 结 构 形 成 的 形 貌 特 征 , 颗 粒 大 小 从 几 十 微 米 到 几 百 微 米不等 ;

　　— 表面凹坑 ,主要是大小不一的凹坑 ,尺寸一般在几十微米到几百微米之间 。

　　图 3 顶部表面主要特征示意图

　　5

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　　5. 1.3 侧表面特征

　　向上侧表面特征主要以成形过程中存在的阶梯效应(即成形过程中存在的偏移层)或熔融轨迹结构为主 ,而向下侧表面特征通常以粉末粘附为主 ,如图 4所示 ,有时也包含残余支撑结构 。

　　标引符号说明 :

　　α — 成形角度 ;

　　t — 层/切片厚度 ;

　　● — 粉末颗粒 。

　　图 4 侧表面主要特征示意图

　　5. 1.4 底部表面特征

　　底部表面特征通常以颗粒粘附为主 ,有时也包含残余支撑结构 。

　　5.2 待测表面准备

　　应对待测件及待测表面进行清粉等处理 , 同时宜避免运输及存储等过程对待测表面的影响 ,如需对待测表面进行精加工 ,应说明所采用工艺的细节 , 以便选择合适的表面结构测量参数 。

　　6 测量设备

　　6. 1 分类

　　待测件表面特征的空间频率尺度范围 、材料本性及结构特点均可能影响到仪器设备的选择 。 常用于待测件表面结构测量的设备有接触(触针)式仪器 、非接触(变焦)式仪器 、非接触(共聚焦) 式仪器 、非接触(相干扫描干涉)式仪器及 X射线计算机层析成像设备等 。

　　6.2 工作原理

　　接触(触针)式仪器工作原理见 GB/T 33523. 601,非接触(变焦)式仪器工作原理见 GB/T 33523. 606,非接触 (共聚焦) 式 仪 器 工 作 原 理 见 ISO 25178-607, 非 接 触 (相 干 扫 描 干 涉) 式 仪 器 工 作 原 理 见GB/T 33523. 604, X射线计算机层析成像设备的工作原理见 GB/T 29034。

　　6.3 测量范围

　　6.3. 1 接触(触针)式仪器适用于轮廓法表面结构参数的测量 。

　　6

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　　6.3.2 非接触(变焦)式仪器 、非接触(共聚焦)式仪器及非接触(相干扫描干涉) 式仪器适用于测量光线可达表面的区域法表面结构参数 ,也可基于软件采样提取的表面轮廓进行轮廓法表面结构参数的评定 。非接触(变焦)式仪器宜用于成形态待测件表面结构参数的测量 ,而非接触(相干扫描干涉) 式仪器宜用于精加工待测件表面结构参数的测量 。

　　6.3.3 X射线计算机层析成像设备适用于待测件复杂结构表面或内表面的表面结构参数测量 。

　　7 测量程序

　　7. 1 测量位置

　　应在设计规范中明确表述或由供需双方协商指定待测表面的测量位置 ,轮廓法表面结构表示法见ISO 21920-1, 区域法表面 结 构 表 示 法 见 GB/T 33523. 1。 宜 在 每 个 待 测 表 面 进 行 不 少 于 3 个 位 置 的测量 。

　　7.2 测量轨迹

　　7.2. 1 采用接触(触针)式仪器测量时应使触针垂直于待测表面 ,且宜避免测量轨迹与供需双方认定的缺陷相交 。

　　— 待测表面轮廓轨迹明确时 ,测量轨迹应垂直于主轮廓轨迹方向 。

　　— 待测表面轮廓轨迹不明确时 ,可选择任意方向进行多次测量 。

　　7.2.2 采用其他设备测量时 ,无测量轨迹要求 。

　　7.3 测量区域尺寸

　　轮廓法测量的测量(行程)长度和区域法测量的测量尺寸应满足测量评定的要求 。测量长度/区域尺寸的选择与 L-滤波器嵌套指数及被测表面的位置尺寸相关 。测量长度/区域尺寸应不小于 L-滤波器嵌套指数 ,具体规定如下 。

　　— 轮廓法测量时 ,测量(行程)长度应不小于评定长度 。如对于接触(触针)式仪器而言 ,测量长度为评定长度与前后(预行程和后行程)两个取样长度的总和 ,但如果被测表面的可测量长度小于一个取样长度 ,可将取样长度减小到该取样长度邻近的值 。

　　— 区域法测量时 ,测量区域的边长应不小于 L-滤波器嵌套指数 。如果测量设备的视野范围边长小于 L-滤波器嵌套指数 ,可采用连续多区域拼接的方式扩展测量区域 ; 如果被测表面的可测量区域边长小于 L-滤波器嵌套指数 ,可减小嵌套指数 。

　　注 1: L-滤波器嵌套指数的值通常按需评价的最粗糙表面 结 构 尺 度 的 5 倍 确 定 ,嵌 套 指 数 减 小 可 能 会 使 某 些 表 征参数的测量值偏小 。

　　注 2: 本文件轮廓法表征中的嵌套指数等同于滤波器截止波长 。

　　7.4 测量设备参数

　　7.4. 1 参数类型

　　采用不同测量设备时宜关注不同的参数 。表 1 为不同测量设备宜关注的参数 , 附录 B 给出了各参数的选择原则及对测量结果的影响 。

　　7

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　　表 1 不同测量设备宜关注的参数

　　测量设备种类

　　测量设备参数

　　接触(触针)式仪器

　　取样长度 、评定长度 、行程长度 、测量速度 、采样间距

　　非接触(变焦)式仪器

　　嵌套指数 、采样区域 、横向采样分辨率 、垂直采样分辨率 、照明类型 、曝光时间

　　非接触(共聚焦)式仪器

　　嵌套指数 、采样区域 、横向采样分辨率 、垂直采样分辨率 、曝光时间

　　非接触(相干扫描干涉)式仪器

　　嵌套指数 、采样区域 、横向采样分辨率 、垂直采样分 辨 率 、测 量 光 波 长 、光 学 测 量 带宽 、曝光时间 、倾斜 、扫描长度 、扫描速度

　　X射线计算机层析成像设备

　　采样/扫描范围 、几何放大倍数 、投影设置 、X射线电压 、X射线电流 、X射线滤片

　　7.4.2 主要参数值的确定

　　测量设备主要参数的确定按下述方法进行 。

　　— 接触(触针)式仪器测量表面结构时 ,取样长度 、评定长度等参数宜根据待测件设计文件中的标注设置 。如果设计文件中未规定取样长度参数 ,则按 ISO 21920-3:2021 中 4. 4 的规定 , 由表面结构参数的设计值选择取样长度 、评定长度 、触针针尖半径 、采样间距等参数值 。

　　— 非接触(变焦)式仪器 、非接触(共聚焦)式仪器及非接触(相干扫描干涉) 式仪器测量表面结构时 ,嵌套指数 、采样区域等参数宜根据待测件设计文件中的标注设置 。如果设计文件中未规定此参数 ,则根据 GB/T 33523. 3 的规定 ,按需评价的最粗糙表面结构尺度的 5倍确定 L-滤波器嵌套指数和/或采用滤波方法的 F-操作嵌套指数 ,并由此确定光学表面的最大采样间距和最大横向周期限 。

　　—X射线计算机层析成像设备测量时 ,应基于感兴趣位置确定适当的扫描范围 ,其他参数设置应确保图像清晰 ,便于表面测定获取点云数据 。

　　8 数据处理

　　8. 1 通则

　　8. 1. 1 接触(触针)式仪器和光学系统的测量数据宜基于设备自带的软件计算表面结构参数 。

　　8. 1.2 X射线计算机层析成像设备的测量数据应基于软件对原始扫描数据的重建获取待分析表面点云数据后 ,再通过三维表面形貌分析软件计算表面结构参数 。

　　8.2 丢失数据和异常数据

　　表面上的某些位置可能由于低信噪比而无法测量 ,如高斜率区域或者表面不规则的地方 。测量算法在该位置进行识别时 ,则可能将它们归类为丢失数据或丢失点 。或者 ,对这些区域进行测量可能导致异常数据或异常值 ,它们未被识别 ,但在分析表面参数时将会导致错误的结果 。这些异常数据点可用额外的统计算法进行识别 ,然后通过排除异常点和丢失点,或对异常数据和缺失数据点进行插值来分析表面参数 。

　　8.3 滤波

　　8.3. 1 轮廓法

　　轮廓法滤波采用 L-滤波器和 S-滤波器 ,按以下方法选择滤波器类型和截止波长 。

　　8

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　　— 默认的 F-操作为标称形状的总体最小二乘拟合操作 ,亦可采用 GB/T(Z) 26958(所有部分)中规定的滤波方法 。

　　— 默认的 L-滤波器为高 斯 滤 波 器 , 见 GB/T 26958. 21。 当 表 面 结 构 参 数 为 Rk、Rpk、Rvk、Rpkx、 Rvkx、Rmrk1 、Rmrk2 、Rak1 、Rak2 、Rpq、Rmq、Rvq 时 , 默 认 的 L-滤 波 器 是 稳 健 高 斯 滤 波 器 , 见GB/Z 26958. 31。滤波器嵌套指数按 ISO 21920-3:2021的规定选择 。

　　— 默认的 S-滤波器为高斯滤波器 ,见 GB/T 26958. 21。滤波器嵌套指数按 ISO 21920-3:2021 的规定选择 。

　　8.3.2 区域法

　　区域法滤波采用 L-滤波器和 S-滤波器 ,按以下方法选择滤波器类型和嵌套指数 。

　　— 默认的 F-操作为标称形状的总体最小二乘拟合操作 ,亦可采用 GB/T(Z) 26958(所有部分)中规定的滤波方法 。

　　— 默认的 L-滤波器为高斯滤波器 ,见 GB/T 26958. 61。滤波器嵌套指数按 GB/T 33523. 3 的规定选择 。

　　— 默认的 S-滤波器为高斯滤波器 ,见 GB/T 26958. 61。 滤波器嵌套指数按 GB/T 33523. 3 的规定选择 。

　　9 检测报告

　　检测报告应包含但不限于以下信息 :

　　— 本文件编号 ;

　　— 检测 日期 ;

　　— 待测件信息 ,如材质 、测量区域等 ;

　　— 测量设备信息 ;

　　— 测量设备参数 ;

　　— 测量结果 ,如表征参数测量值 ;

　　— 检测人员 、审核人员 、批准人员签字及日期 。

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　　附 录 A

　　(资料性)

　　推荐的轮廓法和区域法表征参数

　　ISO 21920-2和 GB/T 33523. 2分别规定了轮廓法和区域法评定表面结构的术语 、定义和参数 。用于待测件表面结构表征的轮廓法和区域法参数信息分别见表 A. 1 和表 A. 2。

　　表 A. 1 推荐的轮廓法表征参数

　　轮廓

　　参数名称

　　参数符号

　　参数定义

　　应用示例

　　原始轮廓

　　原始轮廓总高度

　　Pt

　　评定 长 度 内 最 大 轮 廓峰高 与 最 大 轮 廓 谷 深之和

　　用于表示圆柱母线 的 直 线 度 、表 面 微 观 凸 起 或 凹 槽的高度/深度的参数 ,可用来表征表面密封性能

　　粗糙度轮廓

　　粗糙度轮廓的算术平均偏差

　　Ra

　　在一 个 取 样 长 度 内 纵坐标 值 绝 对 值 的 算 术平均值

　　表面粗糙度表征的常用参数

　　粗糙度轮廓的偏斜度

　　Rsk

　　在一 个 取 样 长 度 内 轮廓坐 标 值 三 次 方 的 平均 值 与 Rq 的 三 次 方的比值

　　用 于 表 示 轮 廓 形 状 分 布 对 称 性 的 参 数 , 如 Rsk =

　　0,表示粗糙度轮廓相对于中线对称分布 ;Rsk >0,表

　　示粗糙度轮 廓 存 在 突 出 中 线 以 上 的 较 大 “尖 峰 ”;

　　Rsk<0,表示粗糙度 轮 廓 存 在 低 于 中 线 以 下 的 较 大

　　“深谷 ”;可用来表征表面的耐磨损程度

　　粗糙度轮廓的陡度

　　Rku

　　在一 个 取 样 长 度 内 轮廓坐 标 值 四 次 方 的 平均 值 与 Rq 的 四 次 方的比值

　　用于 表 示 轮 廓 坐 标 点 高 度 分 布 情 况 的 参 数 , 如Rku >3,表示粗糙度 轮 廓 坐 标 点 高 度 分 布 接 近 三 角形分布 ;Rku=3,表示粗糙度轮廓坐标点高度呈正态分布 ;Rku<3,表示粗糙度轮廓坐标点高度分布接近梯形或均匀分布 ;可用来表征表面的抗压程度

　　粗糙度轮廓总高度

　　Rt

　　评定 长 度 内 最 大 轮 廓峰高 与 最 大 轮 廓 谷 深之和

　　用于表示被测表面 微 观 不 平 度 的 参 数 , 可 用 来 表 征被测表面的密封性 、流体阻力等

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　　表 A.2 推荐的区域法表征参数

　　区域

　　参数名称

　　参数符号

　　参数定义

　　应用示例

　　高度参数

　　算术平均偏差

　　Sa

　　一个定 义 区 域 A 内 各 点高 度 绝 对 值 的 算 术 平均值

　　表面结构表征的常用参数

　　尺度限定表面的最大高度

　　Sz

　　一个 定 义 区 域 内 最 大 峰高和最大谷深之和

　　用于表示被测表面结构的峰谷值的参数

　　偏斜度

　　Ssk

　　一个定 义 区 域 A 坐 标 值的 三 次 方 的 平 均 值 与 Sq三次方的比值

　　用于表 示 被 测 表 面 相 对 于 参 考 表 面 对 称 性 的 参

　　数 ,如 Ssk=0,表示表面高度对称分布 ;Ssk<0,表示

　　表面分布在低于参考面的一侧有大的 “深谷 ”;Ssk >

　　0,表示表 面 分 布 在 高 于 参 考 面 的 一 侧 有 大 的 “尖

　　峰 ”;可用来表征表面的耐磨损性能

　　陡峭度

　　Sku

　　一个定 义 区 域 A 坐 标 值的 四 次 方 的 平 均 值 与 Sq四次方的比值

　　用于表示被测表面 坐 标 点 高 度 分 布 情 况 的 参 数 , 如Sku>3: 坐 标 点 高 度 分 布 接 近 三 角 形 分 布 ;Sku = 3:坐标点高度呈正态分布 ;Sku<3:坐标点高度分布接近梯形或均匀分布 ;可用来表征表面的抗压程度

　　混合参数

　　尺度限定表面的支承面积率

　　Smr (c)

　　在一 个 特 定 高 度 c 上 的支承 面 积 与 评 定 区 域 的比值

　　用于表示表面支承 率 的 参 数 , 可 用 来 表 征 表 面 摩 擦磨损性能及润滑性能等

　　体积参数

　　尺度限定表面的核支撑体积

　　Vmc

　　支承 率 为 p 和 q 时 的 峰区体积的差值

　　用于表示表面核心部分体积的参数 ,可用来表征表面的支承性能

　　尺度限定表面的谷区空体积

　　Vvv

　　支承 率 为 p 时 的 谷 区 介质体积

　　用于表示突出谷部 空 间 容 积 的 参 数 , 可 用 来 表 征 表面的润滑性能 ,Vvv值越大 ,表面润滑性能越好

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　　GB/T 45675—2025

　　附 录 B

　　(资料性)

　　测量设备配置及参数选择

　　B. 1 接触(触针)式仪器

　　接触(触针)式仪器测量时 ,测量设备配置及主要参数为 :

　　— 触针 ,特性主要包括针尖半径及角度等 ,在测量陡峭度大的待测表面时 ,触针特性对测量结果的影响较大 。

　　— 触针移动方向 , 即测量轨迹方向 。

　　— 取样长度 ,对成形态件 ,若未规定取样长度 ,默认取样长度为 2. 5 mm , 当被测表面可测量长度小于 2. 5 mm 时 , 取 样 长 度 可 设 置 为 0. 8 mm;对 精 加 工 件 , 按 ISO 21920-3: 2021设 置 取 样长度 。

　　— 测量速度和采样间距 , 当取样长度较小时 ,可采用小的测量速度和采样间距 。

　　注 : 待测件表面上存在的溅射物 、粘附颗粒 、表面凹坑及阶梯效应等特征可能损坏触针 ,也可能导致触针跳跃或待测件表面划伤 。 降低测量速度可最大限度地降低触针跳跃 、触针损坏和待测件表面划伤的风险 。定期检查 针尖是否损坏是有益做法 。

　　B.2 光学系统

　　B.2. 1 非接触(变焦)式仪器

　　B.2. 1. 1 非接 触(变 焦) 式 仪 器 适 用 于 粗 糙 表 面 和 陡 峭 度 较 大 表 面 的 测 量 , 不 适 用 于 光 滑 表 面 的 测量 ,也不适用于透明和半透明材料表面的直接测量 。

　　B.2. 1.2 影响变焦系统测量准确性的测量设备配置及参数主要有物镜 、横向采样分辨率 、垂直采用分辨率 、照明类型和曝光时间等 , 以下为各参数的说明 。

　　— 物镜 ,特性主要包括放大倍数 、视场范围 、数值孔径及工作距离等 , 物镜的选择取决于诸多因素 ,如测量区域尺寸大小 、测量区域的陡峭度及所需测量的最小特征尺寸等 。

　　— 横向采样分辨率 ,横向采样分辨率越高 ,可捕获的最小尺度越小 。

　　— 垂直采样分辨 率 , 垂 直 采 样 分 辨 率 越 高 , 数 据 质 量 越 高 。 顶 部 表 面 因 存 在 的 丢 失 数 据 点 较少 ,在测量时可采用较高的垂直采样分辨率 ;侧表面因存在颗粒粘附等各种难以测量的特征而导致丢失数据点较多 ,在测量时可采用较低的垂直采样分辨率 , 即以降低数据质量(增加重复性误差)为代价来减少丢失数据 。

　　— 照明类型主要分为 :

　　● 同轴光(通常是默认的) ,足以照亮顶部表面 ;

　　● 环形光 , 环形光增加了照明的孔径 , 可在侧表面上使用 , 以控制曝光量 , 即既不过度 饱 和(主要针对顶部颗粒) ,也不欠曝光(主要针对孔隙等凹坑) ;

　　● 偏振光 ,可用来测量更多的反射表面 , 以克服出现在粒子表面的过度曝光 。

　　— 曝光时间 ,曝光不足或过度都将影响到测量图像质量 。

　　B.2.2 非接触(共聚焦)式仪器

　　B.2.2. 1 商用的非接触(共聚焦) 式仪器均可实现表面测量技术中最大的横向分辨力 。 因不对光栅模式中的点进行扫描 ,共聚焦技术速度更快 ,但普遍包含更高的高频噪声成分 。

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　　GB/T 45675—2025

　　B.2.2.2 影响非接触(共聚焦) 式 仪 器 测 量 准 确 性 的 测 量 设 备 配 置 及 参 数 主 要 有 物 镜 、横 向 采 样 分 辨率 、垂直采用分辨率和曝光时间 ,各参数的说明见 B. 2. 1。

　　B.2.2.3 非接触(共聚焦)式仪器的测量噪声与丢失数据点间存在一定的关系 ,宜在测量范围和测量噪声间权衡 。

　　B.2.3 非接触(相干扫描干涉)式仪器

　　B.2.3. 1 非接触(相干扫描干涉) 式仪器主要是通过对光路长度范围扫描获得干涉条纹变化得到表面形貌图像 ,适用于光滑表面的测量 。

　　B.2.3.2 影响非接触(相干扫描干涉)式仪器测量准确性的测量设备配置及参数主要有物镜 、横向采样分辨率 、垂直采样分辨率 、测量光波长 、光学测量带宽 、曝光时间 、倾斜 、扫描长度及扫描速度 。其中物镜 、横向采样分辨率 、垂直采样分辨率和曝光时间的说明见 B. 2. 1, 以下为其他参数的说明 :

　　— 测量光波长 ,光的波长决定了干涉图案的周期性 ,从而影响了测量的精度和分辨率 ,较短波长的光源通常可提供更高的空间分辨率 ;

　　— 光学测量带宽 ,光源带宽减小将增加相干长度 ,这有助于测量有粒子特征的更高斜率的增材制造成形件表面 ;

　　— 倾斜 ,工作台倾斜可消除局部表面倾斜 ,一定程度上确保待测区域与光轴正交 ,物体表面倾斜可能导致光反射到物镜数值空间边缘或外部 ,引起信号损失 ;

　　— 扫描长度(即数据采集期间干涉仪移动部件沿光轴机械平移的总位移量) ;

　　— 扫描速度 ,扫描速度越低 , 图像质量越高 ,但耗费时间越长 。

　　B.3 X 射线计算机层析成像系统

　　B.3. 1 通过 X射线计算机层析成像系统及软件对金属粉末床熔融成形件的扫描 、重建得到三维体数据 ,并基于三维体数据计算表面结构参数 。

　　B.3.2 影响 X射线计算机层析成像系统测量准确性的设备配置及参数主要有 X 射线滤片 、几何放大倍数 、投影设置 、X射线管电压 、X射线管电流和曝光时间 。 以下为各参数的说明 :

　　—X射线滤片 ,主要用于改善射束硬化现象并去除部分散射成分 ;

　　— 几何放大倍数 ,射线源到探测器的距离与射线源到待测件的距离之比 ,几何放大倍数越大 ,扫描分辨率越高 ,但将使扫描范围缩小 ;

　　— 投影设置 ,影响扫描时间并影响扫描重建图像质量 ;

　　—X射线管电压 ,取决于待测件的材料及尺寸范围 ,是对比度设置的主要参数 , 降低电压会提高图像的对比度 ;

　　—X射线管电流 ,影响系统的对比度 ,是亮度设置的主要参数 ,增加电流会提高图像亮度 ;

　　— 曝光时间 ,亮度设置的另一个主要参数 ,增加曝光时间会增加亮度 。

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　　GB/T 45675—2025

　　参 考 文 献

　　[1] GB/T(Z) 26958(所有部分) 产品几何技术规范(GPS) 滤波

　　[2] GB/T 29034 无损检测 工业计算机层析成像(CT)指南

　　[3] GB/T 33523. 1 产品几何技术规范(GPS) 表面结构 区域法 第 1 部分 : 表面结构的表示法

　　[4] GB/T 33523. 2 产品几何技术规范(GPS) 表面结构 区域法 第 2 部分 :术语 、定义及表面结构参数

　　[5] GB/T 33523. 601 产品几何技术规范(GPS) 表面结构 第 601部分 :接触(触针)式仪器的标称特性

　　[6] GB/T 33523. 604 产品几何技术规范(GPS) 表面结构 区域法 第 604部分 :非接触(相干扫描干涉)式仪器的标称特性

　　[7] GB/T 33523. 606 产品几何技术规范(GPS) 表面结构 区域法 第 606部分 :非接触(变焦)式仪器的标称特性

　　[8] GB/T 41507 增材制造 术语 坐标系和测试方法

　　[9] ISO 21920-1 Geometricalproductspecifications(GPS)—Surfacetexture: Profile—Part1: Indication of surface texture

　　[10] ISO 21920-2 Geometricalproductspecification(GPS)—Surfacetexture: Profile—Part2: Terms, definitionsand surface texture parameters

　　[11] ISO 25178-607 Geometricalproductspecifications(GPS)—Surface texture: Areal—Part 607:Nominal characteristics of non-contact(confocal microscopy) instruments

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