Oppervlakteafwerking begrijpen: eenheden, symbolen en praktische grafieken

Wat is oppervlakteafwerking?

Oppervlakteafwerking, ook bekend als oppervlaktetekstuur of oppervlaktetopografie, is de aard van een oppervlak gedefinieerd door de drie kenmerken van richting, oppervlakteruimte en golving. Het omvat de kleine, lokale afwijkingen van een oppervlak van het perfect vlakke ideaal (een waar vlak).

Oppervlaktetekstuur is een van de belangrijke factoren die wrijving en overbrenglaagvorming tijdens glijden beheersen. Aanzienlijke inspanningen zijn gedaan om de invloed van oppervlaktetekstuur op wrijving en slijtage tijdens glijcondities te bestuderen.

Oppervlakteteksturen kunnen isotrop of anisotroop zijn. Soms kunnen stick-slip wrijvingsfenomenen waargenomen worden tijdens glijden, afhankelijk van de oppervlaktetekstuur.

Elk productieproces produceert een oppervlaktetekstuur. Het proces wordt meestal geoptimaliseerd om te zorgen dat de resulterende tekstuur bruikbaar is. Indien nodig, wordt een additioneel proces toegevoegd om de initiële tekstuur te wijzigen.

Het latere proces kan slijpen (abrasief snijden), polijsten, lapperen, abrasief straalen, honen, elektrisch ontladingsmachineren (EDM), frezen, lithografie, industriële etching/chemisch frezen, lasertextureren, of andere processen zijn.

Definitie van oppervlakteafwerking

Oppervlakteafwerking, ook bekend als oppervlaktetekstuur of oppervlaktetopografie, is de aard van een oppervlak gedefinieerd door de drie kenmerken van richting, oppervlakteruimte en golving. Het omvat de kleine, lokale afwijkingen van een oppervlak van het perfect vlakke ideaal (een waar vlak).

Oppervlakteafwerking is een maat voor de algehele tekstuur van een oppervlak die gekenmerkt wordt door de richting, oppervlakteruimte en golving van het oppervlak. Oppervlakteafwerking, wanneer bedoeld om alle drie kenmerken te omvatten, wordt vaak Oppervlaktetekstuur genoemd om verwarring te voorkomen omdat werktuigkundigen vaak Oppervlakteruimte als Oppervlakteafwerking benoemen. Een andere term, analoog aan Oppervlaktetekstuur, is OppervlakteTopologie.

Dit diagram geeft een idee van hoe je de relatie van Golving, Richting en Ruimte kunt bedenken:

Richting (Lay)

Richting is de term die gebruikt wordt om het dominante patroon op een oppervlak en de oriëntatie van dat patroon te beschrijven. Richting wordt over het algemeen geproduceerd door het productieproces en kan parallel, loodrecht, circulair, gekruist, radiaal, multidirectioneel, of isotropisch (niet-gerichte) zijn. We zullen de symbolen en interpretatie van richting in de Symbolen sectie hieronder bespreken.

Golving (Waviness)

Golving is de term voor de meest ruimtelijk verdeelde oppervlakteafwerkingsvariaties. Deze periodieke onvolkomenheden in het oppervlak zijn groter dan de ruimtemonsterlengte maar klein, kort en regelmatig genoeg dat ze niet als vlakheidsdefecten worden beschouwd.

Veelvoorkomende oorzaken van oppervlaktegolving zijn vervorming door verwarmen en afkoelen en bewerkingsdefecten door ratelen of doorbuiging.

Golving wordt gemeten over een evaluatielengte, en een golvingsprofiel voor die lengte wordt gegenereerd. Het golvingsprofiel omvat geen onregelmatigheden in het oppervlak door ruimte, vlakheid of vormvariaties.

Golvingafstand (Wsm) is de piek-tot-piek afstand van de golven, terwijl de golvenhoogte gedefinieerd wordt door de gemiddelde golving (Wa) of totale golving (Wt) parameters.

Golvingeisen zijn minder gebruikelijk dan ruimteeisen, maar ze kunnen belangrijk zijn voor bepaalde onderdelen, zoals lagerringen of afdichtingsoppervlakken.

Oppervlakteruimte (Roughness)

Oppervlakteruimte, vaak afgekort tot ruimte, verwijst naar kleine onregelmatigheden in oppervlaktegeometrie. Ruimte is het meest gespecificeerde, gemeten en berekende aspect van oppervlakteafwerking, en veel mensen gebruiken de term "Oppervlakteafwerking" om alleen ruimte te beschrijven.

Oppervlakteafwerking Symbolen

Het basis oppervlakteafwerkingssymbool is een vinkje met de punt rustend op het te specificeren oppervlak. Variaties van dit symbool bieden additionele instructies zoals beschreven in de onderstaande tabel.

Oppervlakteafwerking Eenheden

Ra – Gemiddelde Ruimte

Ra staat ook bekend als Rekenkundig Gemiddelde (AA) of Centrumlijn Gemiddelde (CLA). Het is de gemiddelde ruimte in het gebied tussen het ruimteprofiel en zijn middenlijn. Grafisch is Ra het gebied tussen het ruimteprofiel en zijn middenlijn gedeeld door de evaluatielengte. De evaluatielengte is normaal vijf monsterlengtes waarbij elke monsterlengte gelijk is aan één afsnij lengte.

Ra is verreweg de meest gebruikte Oppervlakteafwerking parameter. Een reden dat het zo algemeen is, is dat het redelijk makkelijk is om de absolute waarde van een signaal te nemen en het signaal te integreren met analoge elektronica, zodat Ra gemeten kon worden door instrumenten die geen digitale circuits bevatten.

Ra, hoewel gebruikelijk, is niet voldoende om de ruimte van een oppervlak volledig te karakteriseren. Afhankelijk van de toepassing, kunnen oppervlakken met dezelfde Ra heel anders presteren. Hier zijn 4 oppervlakken met dezelfde Ra en heel verschillende vormen.

Om deze verschillen te onderscheiden, zijn meer parameters nodig.

Rmax – Verticale afstand van hoogste piek tot laagste dal

Rmax is gevoelig voor afwijkingen zoals krassen en graten die niet duidelijk zichtbaar zijn uit maten zoals Ra die op gemiddeldes vertrouwen.

Rz – Voorkeur van veel Europeanen

Rz wordt in Europa en met name Duitsland vaak bevorzugt boven Ra. In plaats van te meten vanaf de middenlijn als Ra, meet Rz het gemiddelde van de 5 grootste piek-tot-dal verschillen binnen vijf monsterlengtes. Terwijl Ra relatief ongevoelig is voor een paar extreme waarden, is Rz heel gevoelig aangezien het ontworpen is om de extremen te meten.

Oppervlakteafwerking Grafiek

Belangrijkste uitgangspunten

• Oppervlakteafwerking bestaat uit golving, richting en ruimte, maar het is gebruikelijk dat alleen ruimte gespecificeerd wordt op technische tekeningen.
• Ra is gemiddelde ruimte, en het onderschat oppervlaktehoogtevariaties.
• Rz is gemiddelde ruimtediepte, en het benadert de grootte van de meest extreme oppervlaktehoogtevariaties.
• Ra < Rz in de meeste gevallen. Algemene conversie: 7,2 x Ra = Rz (ruwe schatting)
• Het is belangrijk te weten of ruimte gespecificeerd is in SI-eenheden (micrometers) of Engelse eenheden (micro-inches).
• Gladde oppervlakken zijn duurder omdat meer productieprocessen vereist zijn. Daarom moet de ruwste acceptabele afwerking gespecificeerd worden om kosten te minimaliseren.