摩擦學確保性能與安全
- 表面測量技術提供實證
在摩擦學領域——亦即研究摩擦、潤滑與磨損的科學——表面特性扮演著至關重要的角色。這些參數可透過簡單改變表面來實現精準控制。摩擦條件、潤滑效能及耐磨損/抗磨蝕性能的完美狀態，皆深受表面精加工技術的影響。
因此，工程師會測試並規範關鍵表面特性以確保預期性能與功能。然而此過程需仰賴相應的測量儀器，唯有透過強大的表面測量技術方能開發出合適的組件。隨著三維光學表面轮廓仪 技術成為業界標準，面積參數正被廣泛應用於定義表面規格與進行表面檢測。
測量磨損與磨蝕
磨損影響產品壽命、效率、安全性和外觀。耐磨性評估在研發階段用於比較材料與塗層，在認證階段用於驗證保固壽命或法規目標，在使用階段則用於檢測改變摩擦特性或加速失效的漂移現象。量化磨損體積與磨痕幾何形狀，可為優化塗層及驗證耐久性提供客觀依據。
採用平面三維測量技術捕捉完整磨損足跡，進而計算體積、深度、面積及形態。ISO 25178「V」參數（如Vv、Vm、Vvc、Vmc）專為基於體積的特性分析設計，可從材料比率曲線獲取數據，廣泛應用於摩擦學領域。 大面積地形分析可呈現完整磨損痕跡，再透過形狀分離技術隔離真實磨損，直觀呈現塗層破壞過程（尤其適用於軸承等曲面零件）。
從宏觀到微觀：掃描大視野範圍以揭示模式（如條紋、顫動），再放大檢視微觀損傷——將兩者整合於單一工作流程。
磨損與摩擦學有何區別？
磨損是指接觸過程中產生的材料損失或表面損傷；摩擦學則是更廣泛的領域，致力於研究磨損（以及摩擦/潤滑）背後的機制，以預測並控制其發生。
磨損如何量化？
通常透過對磨損痕跡進行三維表面測量（體積損失、最大深度、受影響區域），以及衍生參數如ISO 25178標準中的S值與V值指標來評估。正因如此，光學輪廓儀成為品質檢測的理想系統。
如何施加「標準」磨損？
特別是在研發測試、材料選用或生產流程檢驗時，必須採用標準化的「磨損」測試以獲得可比性結果。常見的台架測試透過受控接觸產生磨損痕跡，例如：
- 針盤磨損測試（ASTM G99）：在設定負載/速度下的滑動磨損；結果通常包含磨損速率與摩擦係數。
- 乾式砂輪/橡膠輪（ASTM G65）：在標準條件下，依據體積損失（mm³）進行磨損分級。
- 泰伯磨耗測試（ASTM D4060）：評估硬質板材上有機塗層的耐磨性
如何檢測表面潤滑特性
工程師透過指定表面參數來控制潤滑性能。表面紋理影響油膜的形成方式、維持時間，以及減輕摩擦與磨損的效能。這些規格確保零件在斯特里貝克曲線的理想區域內運作，避免過熱、過早磨損或故障。
零件需透過表面粗糙度計（轮廓仪）測量，以確認紋理符合設計意圖並滿足規格要求。檢測需驗證凹谷、平台及紋理方向性能否在潤滑劑保留、負載支撐與流動控制之間達成最佳平衡。
確認表面紋理符合預期潤滑模式。採用例如ISO 25178的面積指標（源自材料比例曲線）來量化油液保留能力與承載支撐：
- Vvv/Vvc*（谷體積/空隙體積比）代表潤滑劑容量
- Vmp/Vmc（峰值/核心材料體積）用於衡量平台完整性；
- Sk* 家族（Spk/Svk/Sk 搭配 Smr1/Smr2）用於峰值消除與谷部儲油槽分析。
方向性（Str/Sal）參數揭示紋理表面上的流動與剪切行為。
*關於S&V參數的詳細說明，請參閱下文轮廓仪 推薦章節。
表面轮廓仪s的摩擦分析
摩擦係數（COF）趨勢揭示工況轉變與潛在失效：穩定係數顯示充分分離；上升或波動係數則暗示邊界接觸、熱效應及加速磨損。斯特比克曲線上的位置取決於黏度、速度、載荷與粗糙度，故解讀係數時須考量測試條件。缺陷存在與形態——量化高度/深度、面積、體積，將症狀與根本原因建立關聯
在標準測試（如圓盤壓針、往復運動）期間記錄摩擦係數隨時間/循環數變化。將摩擦係數特徵（尖峰、漂移）與三維刮痕指標（體積損失、最大深度、受影響區域）及潤滑相關參數（如峰谷傾向的Vvv、Ssk/Sku）建立關聯性。
摩擦係數驗證本質上屬於標準表面輪廓分析。須核驗並記錄工程部門指定的面積參數。此為我司輪廓儀的標準作業——即使面對高反射性表面亦然。
轮廓仪 配合表面，適用於摩擦學測量任務
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為何選擇WLI表面轮廓仪 技術？為何選擇Polytec？
白光干涉測量技術（WLI/CSI）能在實用視野範圍內提供可追溯的平面三維形貌，其垂直噪聲低於奈米級——此特性使其成為量化磨損痕跡、磨合狀態及潤滑劑保留紋理的理想工具。 摩擦學決策需依賴平面參數（ISO 25178 S值與V值）及經適當形狀去除後的體積計算；此類分析要求真實三維表面數據而非單一輪廓。
WLI技術可完整捕捉磨損痕跡或紋理，並在同一工作流程中實現微觀特徵放大檢視，從而一致性地計算磨損體積、深度分布及谷底容量。其在高反射至超啞光表面均具備優異性能，配合短測量週期，進一步支援生產零件的認證與統計製程控制。
何謂「S」參數？
ISO 25178 S參數是區域性（3D）表面紋理描述符，例如Sa、Sq、Ssk、Sku，以及空間/方向性術語如Str和Sal。它們量化了區域範圍內的高度統計數據與紋理佈局，而非僅限於輪廓線。
何謂「V」參數？它們何時會被使用？
V參數描述源自艾伯特-費爾斯通（材料比例）曲線的材料/空隙體積：Vmp、Vmc、Vvc、Vvv。這些參數對於磨損與潤滑分析尤為重要，因其能量化峰值材料（磨合期）、核心支撐及谷值體積（油液保留量）。
為何要使用區域（3D）參數而非僅限輪廓（2D）參數？
面積指標能完整捕捉接觸足跡與紋理各向異性，相較於單一輪廓，更能提升與功能行為（摩擦、磨損、潤滑）的相關性。ISO 25178 標準明確界定了這些三維參數。
客戶為何轉向Polytec轮廓仪進行摩擦學研究？
尤其在摩擦學評估中，我們常遇到具有高反射性材料的棘手樣品。這正是客戶轉向採用Polytec的TopMap CSI/WLI系統的主因——該系統能從鏡面般明亮的金屬到極深色、超霧面表面，提供所有物體的可靠測量數據。
- 穩定亞奈米級Z軸解析度：具備低噪訊特性且不受放大倍率影響，搭配可追溯校準與符合GR&R要求的重複性。
- 宏觀與微觀雙重覆蓋：大視野用於均勻性圖譜與快速篩選，隨後放大檢視微缺陷；提供拼接圖譜、同軸光學系統及處理陡坡/曲面零件的專用工具。
- 缺陷與表面分析：自動化檢測/量測/分類，採用ISO 25178標準的面積「S」參數與體積「V」指標進行客觀合格判定。
- 產能與整合性：腳本化多站點製程配方、自動對焦、條碼/配方控制、合格/不合格規則，並可輕鬆匯出至SPC/QMS/PLC/MES系統。
- 生產現場穩健性：具備環境/震動補償功能，短週期時間設計適用於線上/近線應用。
- 大規模適用性：導引式工作流程、範本與稽核軌跡，確保不同操作員與班次間結果一致性。
