01
Що таке шорсткість поверхні?
У заводському спілкуванні багато хто звик використовувати термін «обробка поверхні». Проте «оздоблення поверхні» пропонується з точки зору людського зору. Щоб відповідати міжнародному стандарту (ISO), національний стандарт більше не використовує термін «обробка поверхні». Тому у формальних і строгих виразах слід використовувати слово «шорсткість поверхні».
Шорсткість поверхні стосується невеликого інтервалу та нерівності малих піків і западин на обробленій поверхні. Відстань (відстань хвилі) між двома вершинами або двома спадами дуже мала (менше 1 мм), що відноситься до мікроскопічної помилки геометричної форми. Чим менша шорсткість поверхні, тим гладкіша поверхня.
Зокрема, це стосується ступеня висоти та відстані S крихітних вершин і долин. Зазвичай ділиться на S:
S<1mm is the surface roughness
1 Менше або дорівнює S Менше або дорівнює 10 мм - це хвилястість
S>10 мм має форму f
картина
02
Фактори формування шорсткості поверхні
Шорсткість поверхні, як правило, формується методом обробки, що використовується, та іншими факторами, такими як тертя між інструментом і поверхнею деталі під час обробки, пластична деформація металу поверхневого шару при відділенні стружки та високочастотна вібрація в технологічна система, розрядні ями електричної обробки тощо. Через різні методи обробки та матеріали заготовки глибина, щільність, форма та текстура слідів, залишених на обробленій поверхні, різні.
картина
03
Основа оцінки шорсткості поверхні
1) Довжина вибірки
Одиниця довжини кожного параметра, довжина вибірки - це довжина опорної лінії, визначеної для оцінки шорсткості поверхні. Відповідно до стандарту ISO1997 0.08 мм, 0.25 мм, 0,8 мм, 2,5 мм і 8 мм зазвичай використовуються як контрольна довжина.
Вибрані значення довжини вибірки L та довжини оцінки Ln Ra, Rz, Ry:
картина
2) Тривалість оцінювання
Складається з N опорних довжин. Шорсткість поверхні кожної частини поверхні деталі не може справді відображати реальні параметри шорсткості на еталонній довжині, але для оцінки шорсткості поверхні необхідно взяти N вибіркових довжин. Відповідно до стандарту ISO1997 довжина оцінки зазвичай дорівнює 5.
3) Базовий рівень
Еталонна лінія - це центральна лінія профілю, яка використовується для оцінки параметрів шорсткості поверхні.
04
Параметри оцінки шорсткості поверхні
1) Висотні характерні параметри Ra, Rz
Середнє арифметичне відхилення профілю Ra: середнє арифметичне абсолютного значення відхилення профілю в межах довжини вибірки (lr). У фактичних вимірюваннях, чим більше кількість точок вимірювання, тим точніший Ra.
Максимальна висота профілю Rz: відстань між лінією вершини профілю та нижньою лінією западини.
картина
Ra є кращим у звичайному діапазоні параметрів амплітуди. У національному стандарті до 2006 року існував ще один параметр оцінки: «десятибальна висота мікронерівностей», виражена Rz, а максимальна висота контуру виражалася Ry. Після 2006 року національний стандарт скасував десятибальну висоту мікронерівностей і використовувався Rz. Вказує максимальну висоту профілю.
2) Характеристика інтервалу Rsm
Rsm Середня ширина елементів контуру. У межах довжини вибірки середнє значення відстані між мікроскопічними нерівностями профілю. Відстань між мікронерівностями відноситься до довжини вершини профілю та прилеглої западини профілю на центральній лінії. У разі однакового значення Ra значення Rsm не обов’язково є однаковим, тому відбита текстура буде іншою. Поверхні, які звертають увагу на текстуру, зазвичай звертають увагу на два показники Ra і Rsm.
картина
Параметр ознаки форми Rmr представлено співвідношенням довжини опори контуру, яке є відношенням довжини опори контуру до довжини вибірки. Довжина опори профілю є сумою довжин ліній перетину, отриманих шляхом перетину профілю прямою лінією, паралельною середній лінії, і на відстані c від лінії вершини профілю в межах довжини відбору.
05
Метод вимірювання шорсткості поверхні
1) Порівняльний метод
Метод порівняння простий у вимірюванні та використовується для вимірювання на місці в майстерні, а також часто використовується для вимірювання середніх або шорстких поверхонь. Метод полягає в порівнянні виміряної поверхні зі зразком шорсткості, позначеним певним значенням, для визначення значення виміряної шорсткості поверхні. Методи, які можна використовувати для порівняння: коли Ra > 1,6 мкм, використовуйте візуальний огляд, коли Ra1,6~Ra0.4 мкм, використовуйте збільшувальне скло, а коли Ra < 0,4 мкм , використовуйте мікроскоп порівняння.
Під час порівняння метод обробки, текстура обробки, напрямок обробки та матеріал зразка повинні збігатися з поверхнею вимірюваної деталі.
картина
2) стилусний спосіб
Алмазний стилус із радіусом закруглення кінчика близько 2 мікрон повільно ковзає по вимірюваній поверхні. Зміщення алмазного стилуса вгору та вниз перетворюється в електричний сигнал електричним датчиком довжини. Після підсилення, фільтрації та обчислення прилад показує, що поверхня шорстка. значення градуса, самописець також можна використовувати для запису кривої профілю вимірюваної ділянки. Загалом вимірювальний інструмент, який може відображати лише значення шорсткості поверхні, називається приладом для вимірювання шорсткості поверхні, а той, який може записувати криву профілю поверхні, називається профілювачем шорсткості поверхні. Ці два інструменти вимірювання мають електронні розрахункові схеми або електронні комп’ютери, які можуть автоматично обчислювати середнє арифметичне відхилення Ra контуру, десятиточкову висоту Rz мікроскопічної нерівності, максимальну висоту Ry контуру та інші параметри оцінки з високою ефективність вимірювання та підходить для Шорсткість поверхні Ra становить 0.025-6.3 мікрон.
картина
картина
3) Метод інтервенції
Використовуйте принцип інтерференції світлових хвиль (див. плоский кристал, лазерна технологія вимірювання довжини), щоб відобразити похибку форми вимірюваної поверхні у вигляді інтерференційної смуги, і використовуйте мікроскоп із великим збільшенням (до 50{). {3}} разів), щоб збільшити мікроскопічну частину цих інтерференційних смуг. Вимірювання виконуються, щоб отримати шорсткість вимірюваної поверхні. Прилад для вимірювання шорсткості поверхні за допомогою цього методу називається інтерференційним мікроскопом. Цей метод підходить для вимірювання шорсткості поверхні з Rz і Ry в діапазоні від 0,025 до 0,8 мікрон.
картина
06
Таблиця порівняння VDI3400, Ra, Rmax
Показник Ra часто використовується у вітчизняному реальному виробництві; індикатор Rmax зазвичай використовується в Японії, що еквівалентно індикатору Rz; Стандарт VDI3400 зазвичай використовується в європейських і американських країнах для позначення шорсткості поверхні, а фабрики, які замовляють європейські форми, часто використовують індикатори VDI. Наприклад, клієнти часто говорять «Поверхня цього продукту виготовлена відповідно до VDI30».
картина
Поверхня VDI3400 має відповідне співвідношення з загальновживаним стандартом Ra. Багатьом людям часто доводиться шукати дані, щоб знайти відповідне значення. Наступна таблиця є дуже повною і рекомендована для збору.
Порівняльна таблиця між стандартом VDI3400 і Ra:
картина
Порівняльна таблиця Ra і Rmax:
картина
07
Основні прояви впливу шорсткості поверхні на деталі
1) Впливають на зносостійкість
Чим шорсткіша поверхня, тим менша ефективна площа контакту між сполученими поверхнями, тим більший тиск, тим більший опір тертю і тим швидше зношування.
2) Впливають на стійкість координації
Для посадки зазору, чим шорсткіша поверхня, тим легше її зношувати, так що зазор поступово збільшується в процесі роботи; міцність з'єднання.
3) Впливають на втомну міцність
На поверхні шорстких деталей є великі жолоби, які чутливі до концентрації напруги, як гострі надрізи та тріщини, що впливає на втомну міцність деталей.
4) Впливає на стійкість до корозії
Шорстка поверхня деталей може легко спричинити проникнення корозійного газу або рідини у внутрішній шар металу через мікроскопічні западини на поверхні, викликаючи поверхневу корозію.
5) Впливають на герметичність
Шорсткі поверхні не можуть щільно прилягати, через щілини між контактними поверхнями витікає газ або рідина.
6) Впливає на жорсткість контакту
Контактна жорсткість - здатність поверхні з'єднання деталей чинити опір контактній деформації під дією зовнішньої сили. Жорсткість машини значною мірою визначається жорсткістю контакту між деталями.
7) Впливає на точність вимірювання
Шорсткість поверхні вимірюваної поверхні деталі та вимірювальної поверхні вимірювального інструменту безпосередньо впливатиме на точність вимірювання, особливо при прецизійних вимірюваннях.
Крім того, шорсткість поверхні матиме різний ступінь впливу на покриття, теплопровідність і контактний опір деталей, характеристики відбиття та випромінювання, опір потоку рідини та газу та течії струму на поверхні провідників.
