Wat is oppervlakteruwheid?- Eenheid, grafiek, meting

Wat is oppervlakteruwheid?

Oppervlakteruwheid, vaak afgekort tot ruwheid, is een onderdeel van de oppervlaktetextuur. Het wordt gekwantificeerd door de afwijkingen in de richting van de normaalvector van een reëel oppervlak van zijn ideale vorm.

Als deze afwijkingen groot zijn, is het oppervlak ruw; als ze klein zijn, is het oppervlak glad. In oppervlaktemetrologie wordt ruwheid doorgaans beschouwd als de hoogfrequente, korte golflengtecomponent van een gemeten oppervlak.

In de praktijk is het echter vaak nodig om zowel de amplitude als de frequentie te kennen om ervoor te zorgen dat een oppervlak geschikt is voor een bepaald doel.

Ruwheid speelt een belangrijke rol bij het bepalen hoe een echt object zal interageren met zijn omgeving. In de tribologie slijten ruwe oppervlakken meestal sneller en hebben ze hogere wrijvingscoëfficiënten dan gladde oppervlakken.

Ruwheid is vaak een goede voorspeller van de prestatie van een mechanisch onderdeel, aangezien onregelmatigheden op het oppervlak kiemplaatsen kunnen vormen voor scheuren of corrosie.

Aan de andere kant kan ruwheid de hechting bevorderen. Over het algemeen bieden schaaloverschrijdende descriptoren zoals oppervlaktefractaliteit, in plaats van schaalspecifieke descriptoren, meer betekenisvolle voorspellingen van mechanische interacties aan oppervlakken, waaronder contactstijfheid en statische wrijving.

Hoewel een hoge ruwheidswaarde vaak ongewenst is, kan het moeilijk en duur zijn om deze tijdens de productie te beheersen.

Het is bijvoorbeeld moeilijk en duur om de oppervlakteruwheid van door fused deposition modeling (FDM) vervaardigde onderdelen te regelen. Het verminderen van de ruwheid van een oppervlak verhoogt meestal de productiekosten. Dit resulteert vaak in een afweging tussen de fabricagekosten van een onderdeel en de prestatie in de toepassing.

Ruwheid kan worden gemeten door handmatige vergelijking met een "oppervlakteruwheidsvergelijker", maar meer in het algemeen wordt een oppervlakteprofielmeting gedaan met een profilometer. Deze kunnen van de contactvariant zijn (meestal een diamanten stylus) of optisch.

Gecontroleerde ruwheid kan echter vaak wenselijk zijn. Een glanzend oppervlak kan bijvoorbeeld te glanzend zijn voor het oog en te glad voor de vinger (een touchpad is een goed voorbeeld), dus een gecontroleerde ruwheid is vereist. Dit is een geval waarbij zowel amplitude als frequentie erg belangrijk zijn.

Eenheid oppervlakteruwheid

De ruwheid door rekenkundig gemiddelde (Ra) is de geaccepteerde standaard en kan worden gemeten in Engelse (micro-inch) of metrische (micron) eenheden. Oppervlakteafwerkingen worden gemeten met middeling- of profileringsinstrumenten. Middelingsinstrumenten kunnen de golving niet meten en geven doorgaans de oppervlakte-afwerkingswaarden weer op een meter.

Hoe oppervlakteruwheid meten?

Oppervlakteruwheid is een berekening van de relatieve gladheid van het profiel van een oppervlak. In dit geval is er het gebruik van een numerieke parameter - Ra. Ra oppervlakteafwerkingsgrafiek toont het rekenkundig gemiddelde van oppervlaktehoogten. De hoogten zijn gemeten over een oppervlak.

Zoals eerder vermeld, zijn er drie basiscomponenten van een oppervlak. Ze omvatten de ruwheid, de golving en de lay. Daarom zijn verschillende factoren van invloed op de kenmerken van oppervlaktegeometrie.

Evenzo zijn er verschillende meetsystemen voor oppervlakteruwheid. Daarom omvatten de systemen:

• Directe meetmethoden
• Contactloze methoden
• Vergelijkingsmethoden
• In-proces methoden

De directe meting methoden meten de oppervlakteruwheid met een stylus. Bijgevolg houdt het in dat de stylus loodrecht op het oppervlak wordt getrokken. De machinist gebruikt vervolgens een geregistreerd profiel om de ruwheidsparameters te bepalen.

Contactloze methode-methoden gebruik in plaats daarvan licht of geluid. Optische instrumenten zoals wit licht en confocaal vervangen de stylus. Deze instrumenten gebruiken verschillende meetprincipes. De fysieke sondes kunnen dan worden geschakeld met optische sensoren of microscopen.

Ten eerste zal het gebruikte instrument een ultrasone puls naar het oppervlak sturen. Dan zal er verandering en reflectie van de geluidsgolven terug naar het apparaat zijn. Vervolgens kunt u de gereflecteerde golven beoordelen om de ruwheidsparameters te bepalen.

Aan de andere kant, vergelijkingstechnieken gebruik oppervlakteruwheidsmonsters. Deze monsters worden gegenereerd door de apparatuur of het proces. Vervolgens gebruikt de fabrikant tactiele en visuele zintuigen om de resultaten te vergelijken. De resultaten worden vergeleken met het oppervlak van bekende ruwheidsparameters.

Een voorbeeld van in-process-technieken inductie is. Deze methode helpt om oppervlakteruwheid te evalueren met behulp van magnetische materialen. Hier gebruikt de inductie-pickup elektromagnetische energie. Het gebruikt energie om de afstand tot het oppervlak te meten. Vervolgens kan de bepaalde parameterwaarde helpen bij het vinden van vergelijkende ruwheidsparameters.

Tabel oppervlakteruwheid

Er zijn grote variaties in afwerking en randcondities. Op een lijst staan ​​enkele van de meest voorkomende fabricagetechnieken en hun corresponderende Ra-oppervlakteafwerkingswaarden.

Verschillende methoden voor het meten van oppervlakteruwheid

Er zijn verschillende methoden en apparatuur betrokken bij het meten van oppervlakteruwheid. De verschillende gebruikte methoden vallen in drie categorieën uiteen. Dit zijn:

• Profileringstechnieken. Ten eerste hebben we de profileringstechnieken. Dit omvat het meten van het oppervlak met behulp van een sonde met een hoge resolutie. In dit proces moet je meer denken aan een grammofoonnaald in lijn met gevoeligheid. Een typische CNC-taster is mogelijk niet zo effectief.
• Gebiedstechnieken. Deze technieken meten een eindig gebied van het oppervlak. Daarom biedt de meting een statistisch gemiddelde van pieken en dalen in het oppervlak. Enkele voorbeelden van deze technieken zijn ultrasone verstrooiing, optische verstrooiing, capaciteitssondes en meer. Het is gemakkelijker te automatiseren en uit te voeren met gebiedstechnieken.
• Microscopietechnieken. Deze kwalitatieve technieken berusten op het meten van contrasten. De resultaten geven relevante informatie over pieken en dalen op oppervlakken.