Oppervlakteruwheid Begrijpen: Eenheden, Tabellen en Meettechnieken

Wat is Oppervlakteruwheid?

Oppervlakteruwheid, vaak afgekort tot ruwheid, is een component van de oppervlakte-textuur. 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 ruwheid typischerwijs beschouwd als de hoge-frequente, korte-golfengte component van een gemeten oppervlak.

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

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

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

Aan de andere kant kan ruwheid adhesie bevorderen. Over het algemeen bieden, in plaats van schaalspecifieke descriptoren, kruisschaal descriptoren zoals oppervlakte-fractaliteit meer betekenisvolle voorspellingen van mechanische interacties aan oppervlakken, inclusief contactstijfheid en statische wrijving.

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

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

Ruwheid kan gemeten worden door handmatige vergelijking tegen een "oppervlakteruwheid vergelijker", maar meer algemeen wordt een oppervlakteprofielmeting gemaakt met een profilometer. Deze kunnen van de contactvariëteit zijn (typisch een diamantstylus) of optisch.

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

Oppervlakteruwheid Eenheid

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

Hoe Oppervlakteruwheid Te Meten?

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

Zoals al genoemd, zijn er drie basiscomponenten van een oppervlak. Ze omvatten de ruwheid, de golfvormigheid, en de richting (lay). Verschillende factoren beïnvloeden dus de kenmerken van de oppervlaktegeometrie.

Evenzo zijn er verschillende meetsystemen voor oppervlakteruwheid. De systemen omvatten:

• Directe meetmethoden
• Niet-contact methoden
• Vergelijkingsmethoden
• In-proces methoden

De directe meetmethoden meten oppervlakteruwheid met een stylus. Het omvat het trekken van de stylus loodrecht op het oppervlak. De werktuigmaker gebruikt vervolgens een geregistreerd profiel om ruwheidsparameters 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 uitgewezen worden met optische sensoren of microscopen.

Eerst stuurt het gebruikte instrument een ultrasoon puls naar het oppervlak. Daarna zal er vervorming en reflectie van de geluidsgolven terug naar het apparaat zijn. Je kunt dan de gereflecteerde golven beoordelen om ruwheidsparameters te bepalen.

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

Een voorbeeld van in-proces technieken is inductie. Deze methode helpt om oppervlakteruwheid te evalueren met magnetische materialen. Hier gebruikt de inductie-opnemer elektromagnetische energie. Het gebruikt energie om de afstand tot het oppervlak te meten. Vervolgens kan de parametrische waarde helpen om vergelijkende ruwheidsparameters te vinden.

Oppervlakteruwheid Tabel

Er zijn wijd uiteenlopende variaties in afwerking en randvoorwaarden. Hier zijn enkele van de meer voorkomende productietechnieken en hun corresponderende Ra oppervlakteafwerkingswaarden opgesomd.

Verschillende Methodes Van Meten Van Oppervlakteruwheid

Er zijn verschillende methoden en apparatuur betrokken bij het meten van oppervlakteruwheid. De verschillende methoden die gebruikt vallen in drie categorieën. Ze zijn:

• Profilerings Technieken. Ten eerste hebben we de profilerings technieken. Dit omvat de meting van het oppervlak met een hoog-resolutie tast. In dit proces moet je meer denken aan een grammofoonnaald in lijn met gevoeligheid. Een typische CNC-tast is misschien niet zo effectief.
• Oppervlakte Technieken. Deze technieken meten een eindig oppervlaktegebied. De meting biedt dus een statistisch gemiddelde van pieken en dalen in het oppervlak. Enkele voorbeelden van deze technieken zijn ultrasoon verstrooiing, optische verstrooiing, capacitieve tasten, en meer. Het is makkelijker om te automatiseren en uit te voeren met oppervlakte technieken.
• Microscopie Technieken. Deze kwalitatieve technieken zijn gebaseerd op het meten van contrasten. De resultaten bieden relevante informatie over pieken en dalen op oppervlakken.