Oppervlakteruimte begrijpen: eenheden, grafieken en meettechnieken

Wat is oppervlakteruimte?

Oppervlakteruimte, vaak afgekort tot ruimte, is een component van oppervlaktetekstuur. Het wordt gekwantificeerd door de afwijkingen in de richting van de normale vector van een echt oppervlak van zijn ideale vorm.

Als deze afwijkingen groot zijn, is het oppervlak ruw; als ze klein zijn, is het oppervlak glad. In de oppervlaktemetrologie wordt ruimte typisch beschouwd als de hoge-frequente, korte-golflengte component van een gemeten oppervlak.

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

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

Ruimte is vaak een goede voorspeller van de prestaties van een mechanisch component, aangezien onregelmatigheden op het oppervlak nucleatieplaatsen kunnen vormen voor scheuren of corrosie.

Aan de andere kant kan ruimte adhesie bevorderen. Over het algemeen bieden cross-schaal descriptoren zoals oppervlaktefractaliteit meer betekenisvolle voorspellingen van mechanische interacties aan oppervlakken, inclusief contactstijfheid en statische wrijving, dan schaalspecifieke descriptoren.

Hoewel een hoge ruimtewaarde vaak ongewenst is, kan het moeilijk en duur zijn om te controleren in productie.

Bijvoorbeeld, het is moeilijk en duur om de oppervlakteruimte van gefuseerde depositiemodellering (FDM) geproduceerde onderdelen te controleren. Het verminderen van de ruimte van een oppervlak verhoogt meestal de productiekosten. Dit resulteert vaak in een afweging tussen de productiekosten van een component en de prestaties in de toepassing.

Ruimte kan gemeten worden door handmatige vergelijking met een "oppervlakteruimte comparator", maar vaker wordt een oppervlakteprofielmeting gemaakt met een profilometer. Deze kunnen van de contactvariëteit zijn (typisch een diamantstylus) of optisch.

Echter, gecontroleerde ruimte kan vaak gewenst zijn. Bijvoorbeeld, een glansoppervlak kan te glanzend zijn voor het oog en te glad voor de vinger (een touchpad is een goed voorbeeld) dus een gecontroleerde ruimte is vereist. Dit is een geval waar zowel amplitude als frequentie erg belangrijk zijn.

Oppervlakteruimte Eenheid

De ruimte door rekenkundig gemiddelde (Ra) is de geaccepteerde standaard en kan gemeten worden in Engelse (micro-inches) of metrieke (micronen) eenheden. Oppervlakteafwerkingen worden gemeten met gemiddelde of profileringsinstrumenten. Gemiddelingsinstrumenten kunnen geen golving meten en tonen typisch oppervlakteafwerkingswaarden op een meter.

Hoe meet je oppervlakteruimte?

Oppervlakteruimte is een berekening van de relatieve gladheid van een oppervlakteprofiel. In dit geval wordt een numerieke parameter gebruikt – Ra. Ra oppervlakteafwerkingsgrafiek toont het rekenkundig gemiddelde van oppervlaktehoogtes. De hoogtes zijn gemeten over een oppervlak.

Zoals al gezegd, zijn er drie basisonderdelen van een oppervlak. Zij omvatten de ruimte, de golving, en de richting. Daarom beïnvloeden verschillende factoren de kenmerken van de oppervlaktegeometrie.

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

1. Directe meetmethoden
2. Niet-contact methoden
3. Vergelijkingsmethoden
4. In-proces methoden

De directe meetmethoden meten oppervlakteruimte met een stylus. Consequent houdt het in dat de stylus loodrecht op het oppervlak getrokken wordt. De werktuigkundige gebruikt dan een geregistreerd profiel om ruimteparameters te bepalen.

Niet-contact methoden omvatten het gebruik van licht of geluid in plaats daarvan. Optische instrumenten zoals wit licht en confocal vervangen de stylus. Deze instrumenten gebruiken verschillende principes voor meting. De fysieke tasten kunnen dan gewisseld worden met optische sensoren of microscopen.

Eerst stuurt het gebruikte instrument een ultrasone puls naar het oppervlak. Dan zal er vertering en reflectie van de geluidsgolven terug naar het apparaat zijn. Je kunt de gereflecteerde golven beoordelen om ruimteparameters te bepalen.

Aan de andere kant, vergelijkingstechnieken gebruiken oppervlakteruimte monsters. Deze monsters worden gegenereerd door de apparatuur of het proces. Vervolgens gebruikt de fabrikant tast- en zintuigen om resultaten te vergelijken. De resultaten worden vergeleken met het oppervlak van bekende ruimteparameters.

Een voorbeeld van in-proces technieken is inductie. Deze methode helpt oppervlakteruimte te evalueren met magnetische materialen. Hier gebruikt de inductie-opnemer elektromagnetische energie. Het gebruikt energie om de afstand tot het oppervlak te meten. De dan bepaalde parametrische waarde kan helpen comparatieve ruimteparameters te vinden.

Oppervlakteruimte Grafiek

Er zijn wijd uiteenlopende variaties in afwerking en randvoorwaarden. Hieronder staan enkele van de meer gangbare productietechnieken en hun bijbehorende Ra oppervlakteafwerkingswaarden.

Verschillende methoden van het meten van oppervlakteruimte

Er zijn verschillende methoden en apparatuur betrokken bij het meten van oppervlakteruimte. De diverse methoden vallen in drie categorieën. Ze zijn:

• ProfileringsTechnieken. Ten eerste hebben we de profileringsTechnieken. Dit omvat de meting van het oppervlak met een hoogresolutie tast. In dit proces moet je meer denken aan een fonografisch naald in lijn met gevoeligheid. Een typische CNC-tast is mogelijk niet zo effectief.
• OppervlakteTechnieken. 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, capaciteitstasten, en meer. Het is makkelijker te automatiseren en uit te voeren met oppervlakteTechnieken.
• MicroscopieTechnieken. Deze kwalitatieve technieken vertrouwen op het meten van contrasten. De resultaten bieden relevante informatie over pieken en dalen op oppervlakken.