激光加工机床 微结构检测方法 第1部分：微孔-征求意见稿

ICS25.080.99

CCSJ50

CAMS

团体标准

T/XXXXXXX—XXXX

激光加工机床微结构检测方法

第1部分：微孔

点击此处添加标准名称的英文译名

（征求意见稿）

在提交反馈意见时，请将您知道的相关专利连同支持性文件一并附上。

XXXX-XX-XX发布XXXX-XX-XX实施

中国机械工业标准化技术协会发布

T/XXXXXXX—XXXX

前言

本文件按照GB/T1.1—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。

《激光加工机床微结构检测方法》分为四部分：

——第1部分：微孔；

——第2部分：微槽；

——第3部分：微切割；

——第4部分：微抛光。

本文件为激光加工机床微结构检测方法的第1部分。

本文件由中国机械工业标准化技术协会提出。

本文件由中国机械工业标准化技术协会机床专业委员会归口。

本文件起草单位：西安交通大学等。

本文件主要起草人：梅雪松等。

本文件为首次发布。

II

T/XXXXXXX—XXXX

激光加工机床微结构检测方法

第1部分：微孔

1范围

本文件规定了激光加工机床微结构中微孔的基本检测与评价方法等，包括微孔的尺寸和形貌特征的

测量仪器及量具、样品制备、检测方法、测试和分析、检测报告等。

本文件也可以用于其他设备加工的微孔的检测。

2规范性引用文件

本文件没有规范性引用文件。

3术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1

微孔Microhole

圆/椭圆形或类圆/椭圆形截面的有一定深度的微结构，其中，微结构顶面圆/椭圆形或类圆/椭圆形

截面过圆心最长轴直径≤500µm。

3.2

微孔的入口直径Microholeinletdiameter

激光最先到达的样片表面截面微孔的直径，包括微盲孔入口直径和微通孔入口直径，记为微孔的入

口直径。

3.3

微孔孔底直径/微孔的出口直径Microholebottomdiameter/Microholeoutletdiameter

激光沿微孔深度方向最终去除材料截面微孔的直径，包括微盲孔孔底直径和微通孔出口直径。

3.4

微孔的入口直径精度Accuracyofmicroholeinletdiameter

相同激光加工参数在相同材料样片表面加工的微孔的入口直径的尺寸精度。

3.5

微孔孔底直径精度/微孔的出口直径精度Accuracyofmicroholebottomdiameter/microhole

outletdiameter

相同激光加工参数在相同材料样片表面加工的微孔孔底直径的尺寸精度。

注：仅针对微盲孔。

相同激光加工参数在相同材料样片表面加工的微孔的出口直径的尺寸精度。

注：仅针对微通孔。

3.6

微孔的圆度Microholecircularity

1

T/XXXXXXX—XXXX

指微孔的入口圆度。

注：仅针对微盲孔。

指微孔的入口和出口圆度。

注：仅针对微通孔。

3.7

微孔的深度Microholedepth

激光最先到达的样片表面截面和激光沿微孔深度方向最终去除材料截面间的垂直距离。此时，普遍

有，微孔的入口直径所在平面平行于微孔的出口直径/微孔孔底直径所在平面。

3.8

微孔的深度精度Accuracyofmicroholedepth

相同激光加工参数在相同材料样片表面加工的微孔的深度的尺寸精度。

3.9

微孔的深径/长比Microholedepth-diameter/lengthratio

微孔的深度与微孔的入口直径的比值。

3.10

微孔的锥度Microholetaper

微孔的入口直径与微孔孔底/出口直径之差与微直孔深度的比值的arctg值。

3.11

微孔孔口喷溅物Microholefacespatter

微孔的入/出口所在面上的由于激光加工导致的重熔和氧化物，包括微孔入口喷溅物和微孔出口喷

溅物（仅针对微通孔）。

3.11.1

微孔入口喷溅物宽度和高度Microholeinletfacespatterwidthandheight

微孔的入口所在面上的距离微孔入口轮廓最远的重熔物外边截面距离微孔入口轮廓的最长距离为

微孔入口喷溅物宽度；

微孔的入口所在面上重熔物中最高的高度为微孔入口喷溅物高度。

3.11.2

微孔出口喷溅物宽度和高度Microholeoutletfacespatterwidthandheight

微孔的出口所在面上的距离微孔出口轮廓最远的重熔物外边截面距离微孔出口轮廓的最长距离为

微孔出口喷溅物宽度；

微孔的出口所在面上重熔物中最高的高度为微孔出口喷溅物高度。

注：仅针对微通孔。

3.12

微孔孔口裂纹Microholefacecrack

微孔的入/出口所在面上的裂纹，普遍有裂纹的起始位置在的微孔的入/出口轮廓上，包括微孔入口

裂纹和微孔出口裂纹（仅针对微通孔）。

3.13

微孔孔口热影响区Microholefaceheataffectedzone

主要在激光热效应作用下，微孔孔口外围固态的材料发生明显的组织和性能变化的区域。

3.13.1

2

T/XXXXXXX—XXXX

微孔入口孔口热影响区Microholeinletfaceheataffectedzone

主要在激光热效应作用下，微孔入口孔口外围固态的材料发生明显的组织和性能变化的区域。

3.13.2

微孔出口孔口热影响区Microholeoutletfaceheataffectedzone

主要在激光热效应作用下，微孔出口孔口外围固态的材料发生明显的组织和性能变化的区域。

注：仅针对微通孔。

3.14

微孔侧壁粗糙度Microholesidewallsurfaceroughness

微孔侧壁表面形貌的粗糙度。

3.15

微孔侧壁重铸层Microholesidewallsurfacerecastlayer

微孔侧壁表面上的由于激光加工导致的重熔物。

3.16

微孔侧壁氧化层Microholesidewallsurfaceoxidelayer

微孔侧壁表面上的由于激光加工及加工环境元素导致的氧化物。

3.17

微孔侧壁裂纹Microholesidewallsurfacecrack

微孔侧壁表面的裂纹。

3.18

微孔侧壁热影响区Microholesidewallheataffectedzone

主要在激光热效应作用下，微孔侧壁外围固态的材料发生明显的组织和性能变化的区域。

4符号和缩略语

下列符号和缩略语适用于本文件，见表1。

表1符号与缩略语

缩写和符号说明单位

D微孔的入口直径μm

d微孔孔底直径/微孔的出口直径μm

ΔD微孔的入口直径精度μm

Δd微孔孔底直径精度/微孔的出口直径精度μm

T微孔的圆度公差μm

t微孔的圆度公差比/

H微孔的深度μm

ΔH微孔的深度精度μm

H/D微孔的深径比/

α微孔的锥度/

W微孔入口喷溅物宽度μm

HP微孔入口喷溅物高度μm

w微孔出口喷溅物宽度μm

hp微孔出口喷溅物高度μm

3

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表1符号与缩略语（续）

缩写和符号说明单位

Wtea微孔入口孔口热影响区宽度μm

wtea微孔出口孔口热影响区宽度μm

（Ru，Rm，Rd）

微孔侧壁粗糙度μm/nm

或（Rmax，Rmin）

RLT（min，max）微孔侧壁重铸层厚度μm/nm

OLT（min，max）微孔侧壁氧化层厚度μm/nm

WPtea微孔侧壁热影响区宽度μm

5测量仪器及量具

测量仪器及量具的精度应满足产品尺寸测量精度的要求。

测量仪器及量具的各项性能应处于完好状态，具有有效的检定合格证书（或合格标识）。

各检测项目所使用的测量仪器、量具应符合表2的规定。

表2各检测项目所使用的测量仪器、量具

检测项目测量仪器及量具

微孔的入口直径

微孔孔底直径/微孔的出口直径

微孔的入口直径精度

微孔孔底直径精度/微孔的出口直径精度

微孔的圆度公差

微孔的圆度公差比

微孔的深度

微孔的深度精度

微孔的深径比扫描电子显微镜、激光共聚焦显微

微孔的锥度/镜、微米X射线三维成像系统、电子/

微孔入口喷溅物宽度金相显微镜等

微孔入口喷溅物高度

微孔出口喷溅物宽度

微孔出口喷溅物高度

微孔入口孔口热影响区宽度

微孔出口孔口热影响区宽度

微孔侧壁重铸层厚度

微孔侧壁氧化层厚度

微孔侧壁热影响区宽度

微孔侧壁粗糙度激光共聚焦显微镜、粗糙度测量仪等

6样品制备

6.1测试微孔的制备和选取

为了实现激光加工微孔的检测，微孔的获得方式为相同加工参数下在一块或多块相同材料样片表面

加工≥20个微孔，随机选择一个微孔作为测试微孔。

6.2测试仪器对制样的要求

4

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对于要求的检测项目需要制样，样件上下表面保持水平，并按照表2所采用的测量仪器进行制取，

测试仪器对制样的要求见表3。

表3测试仪器对制样的要求

所采用的测量仪器制样要求

试样高度小于10mm、水平面内尺寸不超过50mm直径的样品座；

试样在高真空中能保持稳定；

含有水分或其他易挥发的试样应烘干除去；

扫描电子显微镜磁性试样要预先去磁；

表面受到污染的试样，要在不破坏试样表面结构的前提下清洗，然后烘

干处理；

对于非导电性试样，要先进行镀膜处理。

激光共聚焦显微镜被观测的微结构表面的密切面与水平面夹角应小于85°，避免观测结果

图像发散；

被观测的样品形面的深度应小于所选物镜焦距，避免物镜碰撞样品；

电子/金相显微镜

被观测样品为非透明样品；

表面受到污染的试样，要在不破坏试样表面结构的前提下清洗，然后烘

粗糙度测量仪干处理。

工业CT对固体样品的尺寸，硬度，磁性和导电性并无特殊要求，但其成

像原理与扫描电镜不同，每次测样只能拍照一次，随后进行数据提取分

析；

测试前，需要送样人根据所用的微米X射线三维成像系统的测试能力，

样品微微结构的尺寸，以及所需测试的精密度，综合选取扫描精度和扫

微米X射线三维成像系统描区域；

一般选择测试区域覆盖≤20个微结构，避免所选的区域过大降低成像精

度；

如果对整件样件的X射线三维成像不足以获取微结构的形貌，则需要送

样人预先划定区域，例如，指定样件某一侧的3个微结构，进行样件局

部的高精度X射线三维成像。

7检测方法

7.1检测环境条件

一般尺寸测量在室温下进行，有检测环境要求的检测项目，应按照以下相应要求进行：

a)检测温度25℃±5℃；

b)检测室的大气压101.5kPa±10kPa；

c)检测室环境湿度40%±20%；

d)检测室内噪声低于60dB。

注：如测试现场有明显震动，影响测量结果，需要选用带有隔振台的仪器。

7.2微孔入/出口直径的扫描电子显微镜测量法

a）试样水平放置于样品台，使样件处于视场中央；

b）调整电子束焦平面，测得其俯视图，并保证图像清晰；

c）放大电子显微镜放大倍数，使得图中标尺不大于微孔入/出口直径的尺寸，并保证图像清晰；

d）测得样品表面微孔入/出口的俯视图；

e）读取10个样本值，然后取平均值，作为微孔入/出口直径尺寸。

5

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7.3微孔入/出口直径的共聚焦显微镜测量法

a）试样水平放置于样品台，使样件处于视场中央；

b）调整显微镜焦平面，测得其俯视图，并保证图像清晰；

c）放大显微镜放大倍数，使得图中标尺不大于微孔入/出口直径的尺寸，并保证图像清晰；

d）测得样品表面微孔入/出口的俯视图；

e）读取10个样本值，然后取平均值，作为微孔入/出口直径尺寸。

7.4基于微孔侧剖的微孔深度的显微测量法

a）将微孔通过抛光机、砂纸等辅助仪器、材料等剖开，获得孔的侧剖截面；

b）参照7.2/7.3，通过显微设备测量微孔的深度。

7.5微孔深度的微米X射线三维成像系统测量法

a）试样水平放置于样品台，使样件处于视场中央；

b）调整微米X射线三维成像系统，测得其侧面图，并保证图像清晰；

c）放大显微镜放大倍数，使得图中标尺不大于微孔深度的尺寸，并保证图像清晰；

d）测得样品侧面微孔深度图；

e）读取10个样本值，然后取平均值，作为微孔深度尺寸。

7.6重铸层厚度的扫描电子显微镜测量法

a）试样水平放置于样品台，使样件处于视场中央；

b）调整电子束焦平面，测得其俯视图，并保证图像清晰；

c）放大电子显微镜放大倍数，使得图中标尺不大于微孔侧壁重铸层厚度的尺寸，并保证图像清晰；

d）测得样品表面微孔重铸层厚度的俯视图；

e）读取10个样本值，取最小和最大值作为微孔侧壁重铸层厚度的尺寸。

8测试和分析

8.1微孔的入口直径

采用显微设备测量微孔入口过圆心的长轴直径（Dmax）和短轴直径（Dmin），计算微孔入口长短轴

直径的平均值，获得微孔的入口直径。

注：测试设备的视场应能覆盖单个微孔的尺寸。D=（Dmax-Dmin）/2

8.2微孔孔底直径/微孔的出口直径

8.2.1微孔孔底直径

采用三维显微测量工具量微盲孔孔底直径或将微盲孔侧剖后采用显微设备测量微盲孔孔底直径。

注：仅适用于微盲孔。

8.2.2微孔的出口直径

采用显微设备测量微孔出口过圆心的长轴直径（dmax）和短轴直径（dmin），计算微孔出口长短轴

直径的平均值，获得微孔的出口直径。

d=（dmax-dmin）/2

注：仅适用于微通孔。

8.3微孔的入口直径精度

要求加工微孔的入口直径记为D0，单个微孔的入口直径精度ΔD=D-D0，D为基于7.2/7.3测量和计算

的微孔的入口直径。

该加工参数下微孔的入口直径精度，相同加工参数下在一块或多块相同材料表面加工≥20个微孔。

6

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进行加工后微孔入口直径的测量，获得≥20个微孔的入口直径D，根据ΔD=D-D0，获得≥20个ΔD

的数值。

微孔的入口直径精度ΔD=ΔDmin～ΔDmax。

8.4微孔孔底直径/微孔的出口直径精度

要求加工微孔孔底直径/微孔的出口直径记为d0，单个微孔的孔底直径/微孔的出口直径精度Δ

d=d-d0，d为基于7.2/7.3测量和计算的微孔孔底直径/微孔的出口直径。

该加工参数下微孔孔底直径/微孔的出口直径精度，相同加工参数下在一块或多块相同材料表面加

工≥20个微孔。

进行加工后微孔入口直径的测量，获得≥20个微孔的入口直径d，根据Δd=d-d0，获得≥20个Δd

的数值。

微孔孔底直径/微孔的出口直径精度Δd=Δdmin～Δdmax。

8.5微孔的圆度

微孔的圆度可通过微孔的圆度公差T或微孔的圆度公差比t进行表征。

主要包括微孔的入口圆度公差Ti，微孔的入口圆度公差比ti，微孔的出口圆度公差To（仅适用于微

通孔），微孔的出口圆度公差比to（仅适用于微通孔）。

微盲孔的孔底普遍不进行圆度的表征。如需表征，可参照微盲/通孔的入口和微通孔的出口圆度进

行表征。

单个微孔的入口圆度公差Ti=微孔的入口长轴直径Dmax-微孔的入口短轴直径Dmin。

单个微孔的出口圆度公差To=微孔的出口长轴直径dmax-微孔的出口短轴直径dmin。

单个微孔的入口圆度公差比ti=（微孔的入口圆度公差Ti/微孔的入口直径D）×100%。

单个微孔的出口圆度公差比to=（微孔的出口圆度公差To/微孔的出口直径d）×100%。

8.6微孔的深度

采用三维显微测量工具测量微孔的深度或将微孔测剖后采用显微设备测量微孔测剖面获得微孔的

深度。

8.7微孔的深度精度

要求加工微孔深度记为H0，单个微孔的深度精度ΔH=H-H0，H为基于7.4/7.5测量和计算的微孔深度。

该加工参数下微孔深度精度，相同加工参数下在一块或多块相同材料表面加工≥20个微孔。

进行加工后微孔深度的测量，获得≥20个微孔的深度H，根据ΔH=H-H0，获得≥20个ΔH的数值。

微孔深度精度ΔH=ΔHmin～ΔHmax。

8.8微孔的深径比

微孔的深度与微孔的入口直径的比值，ΔH0=H/D。

8.9微孔的锥度

微孔的锥度α，由下式计算获得：

=arctan

20

式中：𝐷𝐷−𝑑𝑑

𝛼𝛼

D——微孔的入口直径；𝐻𝐻

d——微孔的出口直径或微孔孔底直径：

H——微孔的深度。

8.10微孔孔口喷溅物

8.10.1微孔入口喷溅物宽度和高度

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采用显微设备测量微孔入口表面距离微孔入口最远的喷溅物外边线与微孔入口轮廓间的距离，记为

微孔入口喷溅物宽度。

采用显微设备测量微孔的入口所在面上重熔物中最高的高度，记为微孔入口喷溅物高度。

8.10.2微孔出口喷溅物宽度和高度

采用显微设备测量微孔出口表面距离微孔出口最远的喷溅物外边线与微孔出口轮廓间的距离，记为

微孔出口喷溅物宽度。

采用显微设备测量微孔的出口所在面上重熔物中最高的高度，记为微孔出口喷溅物高度。

8.11微孔孔口裂纹

采用显微设备测量微孔入/出口表面形貌观测微孔孔口裂纹，测试设备的视场下应能清晰的看清裂

纹，最好应能覆盖整条裂纹的宽度和长度。

8.12微孔孔口热影响区宽度

8.12.1微孔入口孔口热影响区宽度

采用显微设备测量主要在激光热效应作用下，微孔入口孔口外围固态的材料发生明显的组织和性能

变化的区域的宽度，记为微孔入口孔口热影响区宽度Wtea。

8.12.2微孔出口孔口热影响区宽度

采用显微设备测量主要在激光热效应作用下，微孔出口孔口外围固态的材料发生明显的组织和性能

变化的区域的宽度，记为微孔出口孔口热影响区宽度wtea。

注：仅适用于微通孔。

8.13微孔侧壁粗糙度

将微孔测剖后采用粗糙度测量设备测量微孔侧壁的粗糙度。

普遍应至少测量微孔上半部、微孔中部、微孔下半部三个位置处的微孔侧壁粗糙度，微孔侧壁粗糙

度记为（Ru，Rm，Rd）。

如果能通过侧壁形貌图观测到明显的粗糙度差异区域，应测量形貌最大粗糙度和最小粗糙度，微孔

侧壁粗糙度记为（Rmax，Rmin）。

8.14微孔侧壁重铸层厚度

将微孔测剖后通过显微/金相等设备测量测剖面微孔侧壁表面上的由于激光加工导致的重熔物厚度，

取侧剖面重铸层厚度最小值和最大值，记为RLT（min，max）。

8.15微孔侧壁氧化层厚度

将微孔测剖后通过显微/金相等设备测量测剖面微孔侧壁表面上的由于激光加工及加工环境元素导

致的氧化物厚度，取侧剖面氧化厚度最小值和最大值，记为OLT（min，max）。

8.16微孔侧壁裂纹

将微孔测剖后通过显微等设备测量测剖面微孔侧壁表面的裂纹，测试设备的视场下应能清晰的看清

裂纹，最好应能覆盖整条裂纹的宽度和长度。

8.17微孔侧壁热影响区宽度

将微孔测剖后通过显微/金相等设备测量测剖面微孔侧壁外围固态的材料发生明显的组织和性能变

化的区域的宽度，记为WPtea。

9检测报告

8

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如需出具检测报告时，应包括下列内容：

a）试样说明（材料牌号，规格，状态，批号）；

b）试样数量；

c）测试量具、仪器的范围及其最小示值；

d）测定环境及结果；

e）测试单位、测试日期、人员；

f）本标准编号；

g）其他。

9

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目次

前言.................................................................................II

1范围...............................................................................1

2规范性引用文件.....................................................................1

3术语和定义.........................................................................1

4符号和缩略语.......................................................................3

5测量仪器及量具.....................................................................4

6样品制备...........................................................................4

6.1测试微孔的制备和选取...........................................................4

6.2测试仪器对制样的要求...........................................................4

7检测方法...........................................................................5

7.1检测环境条件...................................................................5

7.2微孔入/出口直径的扫描电子显微镜测量法..........................................5

7.3微孔入/出口直径的共聚焦显微镜测量法............................................6

7.4基于微孔侧剖的微孔深度的显微测量法.............................................6

7.5微孔深度的微米X射线三维成像系统测量法.........................................6

7.6重铸层厚度的扫描电子显微镜测量法...............................................6

8测试和分析.........................................................................6

8.1微孔的入口直径.................................................................6

8.2微孔孔底直径/微孔的出口直径....................................................6

8.3微孔的入口直径精度.............................................................6

8.4微孔孔底直径/微孔的出口直径精度................................................7

8.5微孔的圆度.....................................................................7

8.6微孔的深度.....................................................................7

8.7微孔的深度精度.................................................................7

8.8微孔的深径比...................................................................7

8.9微孔的锥度.....................................................................7

8.10微孔孔口喷溅物................................................................7

8.11微孔孔口裂纹..................................................................8

8.12微孔孔口热影响区宽度..........................................................8

8.13微孔侧壁粗糙度................................................................8

8.14微孔侧壁重铸层厚度............................................................8

8.15微孔侧壁氧化层厚度............................................................8

8.16微孔侧壁裂纹..................................................................8

8.17微孔侧壁热影响区宽度..........................................................8

9检测报告...........................................................................8

I

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激光加工机床微结构检测方法

第1部分：微孔

1范围

本文件规定了激光加工机床微结构中微孔的基本检测与评价方法等，包括微孔的尺寸和形貌特征的

测量仪器及量具、样品制备、检测方法、测试和分析、检测报告等。

本文件也可以用于其他设备加工的微孔的检测。

2规范性引用文件

本文件没有规范性引用文件。

3术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1

微孔Microhole

圆/椭圆形或类圆/椭圆形截面的有一定深度的微结构，其中，微结构顶面圆/椭圆形或类圆/