Измерение и понимание чистоты поверхности

Чистота поверхности — это измерение общей текстуры поверхности, состоящей из трех ключевых элементов:рельефа, волнистости и шероховатости. Укладка относится к доминирующему рисунку на поверхности, часто создаваемому самим производственным процессом, волнистость измеряет периодические изменения в отделке поверхности, а шероховатость — это расчет относительной гладкости профиля поверхности.

Отделка поверхности важна не только для эстетики — она часто определяет, как деталь будет реагировать и работать в среде конечного использования. Шероховатая поверхность может быть подвержена износу или создавать возможности для поломок и коррозии в некоторых случаях. Однако она также может помочь скрыть царапины и дефекты лучше, чем идеально гладкая поверхность.

Шероховатость является наиболее часто упоминаемым элементом отделки поверхности. На самом деле, «шероховатость поверхности» — это то, что на самом деле имеют в виду многие машинисты, когда говорят «шероховатость поверхности». Для целей этой статьи мы будем использовать термин "шероховатость" в качестве общего термина, который включает (но не ограничивается) шероховатость, поскольку мы обсуждаем, как измерить чистоту поверхности.

Как измерить чистоту поверхности

Чистота поверхности может быть измерена несколькими способами, включая прямое измерение, бесконтактный метод, сравнение или методы в процессе производства.

Методы прямого измерения, или «контактные», используют перо, подобное игле проигрывателя, для физического измерения чистоты поверхности путем создания профиля ее параметров шероховатости. Бесконтактные методы заменяют этот стилус оптическими датчиками и светом или ультразвуковыми импульсами.

Методы сравнения включают создание образца отделки поверхности с использованием того же оборудования или процесса. Эти методы, которые обычно включают простые визуальные или тактильные проверки, могут быть полезны, когда параметры шероховатости должны быть только приблизительными. Однако очевидно, что эти методы не идеальны для проверки мелких деталей или жестких допусков. Внутрипроизводственные методы определяют сравнительные параметры шероховатости в середине производственного процесса, достигаемые за счет использования таких методов, как машинное зрение, магнитная индукция и ультразвук.

Когда дело доходит до конкретных измерений шероховатости поверхности, существует три основных типа методов:профилирование, метод площади и метод микроскопии. Методы профилирования позволяют измерять поверхность детали с помощью сканирующих датчиков с высоким разрешением. Методы площади, такие как оптическое или ультразвуковое рассеяние, измеряют область поверхности и используют статистические модели для экстраполяции оставшейся части топологии поверхности детали.

Методы электронной микроскопии позволяют машинистам детально исследовать чистоту поверхности, но эти инструменты ограничены их небольшими полями зрения. Масштаб, с которым работают электронные микроскопы, позволяет рассматривать только небольшой участок поверхности в любой момент времени, что требует нескольких сканирований для определения средних параметров шероховатости.

Знакомство с диаграммами шероховатости поверхности

Впервые увидев таблицу шероховатости поверхности, вы, скорее всего, обнаружите ряд сокращений, с которыми раньше не сталкивались. Вот три наиболее часто используемых символа и параметра шероховатости поверхности, которые нужно знать:

• Ра , наиболее часто используемый показатель для измерения чистоты поверхности, является мерой средней шероховатости поверхности детали. Ra измеряет отклонение профиля шероховатости от средней линии. Диаграмма шероховатости поверхности Ra обычно используется для абсолютных значений, но имеет некоторые недостатки, которые делают другие параметры бесценными при попытке определить, оценить и воспроизвести топологию поверхности. Ra чаще всего используется в США.
• Rmax , который измеряет вертикальные расстояния пиков и впадин поверхности, идеально подходит для обнаружения заусенцев, царапин и других аномалий, которые нелегко обнаружить с помощью диаграммы шероховатости поверхности Ra.
• Rz является мерой средней максимальной высоты профиля поверхности. Этот параметр рассчитывается из средних значений пяти самых больших различий между пиками и впадинами по всей поверхности. Параметр Ra может быть нечувствительным к некоторым экстремальным значениям, что приводит к ошибочным или неточным измерениям — Rz помогает устранить некоторые из этих возможностей для ошибок. Rz чаще всего используется на международном уровне.

Диаграммы шероховатости поверхности обычно измеряются в микрометрах или микродюймах — чем меньше размер, тем лучше шероховатость поверхности. Чтобы выразить несколько цифр на практике:

• Если ваша деталь имеет рейтинг микрометров 12,5, она имеет рейтинг микродюймов 500. Это означает, что деталь имеет шероховатую поверхность низкого качества, скорее всего, из-за грубой подачи и тяжелых резов.
• Если ваша деталь имеет рейтинг микрометров 3,2, она имеет рейтинг микродюймов 125. Это самый шероховатый тип поверхности, рекомендуемый для деталей, и часто используется для тех, которые должны выдерживать высокие напряжения, нагрузки или вибрацию.
• Если ваша деталь имеет класс микрометров 0,8, она имеет рейтинг микродюймов 32. Это высококачественная обработка поверхности, требующая строго контролируемых условий, но относительно легко достигаемая с помощью цилиндрических, бесцентровых или плоскошлифовальных станков. Идеальная обработка поверхности для деталей, которые не будут подвергаться непрерывному движению или большим нагрузкам.

Дополнительные сведения см. в полной таблице шероховатости поверхности.

Получите надлежащую отделку поверхности с правильным партнером-производителем

Достижение надлежащей чистоты поверхности не просто делает детали эстетически привлекательными для клиентов. Это также помогает гарантировать, что часть работает как задумано. Шероховатость поверхности можно измерить различными способами, но методы, перечисленные в этой статье, представляют собой очень общий обзор методов измерения шероховатости поверхности.

Тема может быстро усложниться — но именно для этого здесь и работают эксперты Fast Radius. Наша команда инженеров готова помочь вам в достижении наилучших возможных результатов для вашей детали — от проектирования детали до постобработки и отделки поверхности.