Измерить шероховатость поверхности: Измерение шероховатости поверхности

Измерить шероховатость поверхности: Измерение шероховатости поверхности – способы и методы. Работа профилометра

alexxlab | 10.04.2023 | 0 | Разное

Содержание

Контроль и измерение шероховатости поверхности в лаборатории по низкой цене

Рассчитать стоимость

Определение шероховатости поверхности — разновидность лабораторного исследования, с помощью которого можно обнаружить и измерить неровности поверхности готовых изделий, деталей и сырья. С помощью высокоточного измерительного оборудования в лабораторных условиях измеряются микроскопические неровности, после чего делается вывод о соответствии исследуемого изделия требованиям действующих стандартов и технической документации.

Шероховатость поверхности образуется вследствие механической обработки детали или механического воздействия на него в процессе эксплуатации. Этот показатель является одним из ключевых и отказывает влияние на прочность, химическую стойкость, скорость истирания, внешний вид готового изделия.

Шероховатость бывает нескольких типов:

Начальная — образуется в процессе изготовления детали на производстве;
Эксплуатационная — появляется в процессе использования детали;

Равновесная — шероховатость, которая достигается путем искусственного воздействия на деталь в процессе, имитирующем нормальную эксплуатацию.

Для определения шероховатости используется несколько способов:

Качественный. Анализ поверхности производится путем сравнения с эталоном. Сопоставление может производиться визуально или тактильно. Для бесконтактного качественного анализа используются оптические приборы.
Количественный. Позволяет измерить степень шероховатости. Для измерения используются методы интерференции, светового или теневого свечения. Замер контактным способом производится с помощью профилометра или профилографа.

Вам необходимо провести исследования для определения шероховатости поверхности? Обращайтесь за помощью в компанию «Прометей». Мы располагаем собственной аттестованной строительной лабораторией, поэтому гарантируем быстрое и достоверное определение необходимых параметров.

Цены на Измерение шероховатости поверхности
Наименование услуги	Ед. Изм.	Цена
Оценка шероховатости поверхности	1 точка	По запросу

Калькулятор расчета

Мы уже сотрудничаем с компаниями в Ленинградской, Тульской, Московской, Мурманской областях, а также следующих городов России:

Москва
Нижний Новгород
Чехов
Лахденпохья
Дзержинск

Санкт-Петербург
Новороссийск
Тольятти
Сортавала
Владивосток

Тверь
Советск
Севастополь
Самара

Ростов-на-Дону
Рязань
Питкяранта
Владикавказ

Задать вопрос или оставить заявку

Просто заполните форму и мы обязательно свяжемся с Вами.

Профилометры

Промконтроль
Каталог
Оборудование
Профилометры

Приборы для измерений шероховатости поверхности предназначены для измерений параметров шероховатости поверхностей изделий, сечение которых в плоскости измерения представляет прямую линию. Действие приборов основано на принципе ощупывания неровностей исследуемой поверхности алмазной иглой (щупом) и преобразования возникающих при этом механических колебаний щупа в изменения напряжения, пропорциональные этим колебаниям, которые усиливаются и преобразуются в микропроцессоре. Результаты измерений выводятся на жидкокристаллический цветной дисплей (в виде профилограммы и числовых значений параметров шероховатости), или через USB-интерфейс на внешний компьютер для выполнения дальнейших расчетов. С целью отслеживания допусков предусмотрена возможность настройки пределов для всех выбранных параметров. Любой выход за пределы поля допуска отображается на дисплее и в протоколе измерения.

Marsurf PS 10

Чзвычайно удобный и интуитивно понятный прибор Mahr начального уровня для измерения поверхностей.
Индикация на 4,3-дюймовом сенсорном TFT-дисплее может поворачиваться в любом направлении.Благодаря съемному
блоку привода MarSurf PS 10 отличается гибкостью применения на производстве. Он оснащается встроенным,
но при этом съемным калибровочным эталоном. Протоколы измерения можно хранить прямо в памяти прибора в
формате файлов PDF. Кроме того, их можно передавать с помощью программного интерфейса MarCom.

Большой 4,3-дюймовый сенсорный TFT-экран с высоким разрешением и подсветкой (такой же, как
у смартфонов) обеспечивает интуитивно понятное управление прибором и точное отображение

измеряемого профиля.Съемный блок привода в сочетании с переносной опорой, которая приобретается отдельно, делают это прибор универсальным решением для проведения измерений в условиях ограниченного пространства, например для
измерения параметров отверстий или небольших деталей.

Marsurf M400

Как в измерительных лабораториях, так все чаще и на производстве растет потребность в безопорном измерении поверхностей. Обычно это требует более высокой квалификации операторов, больших затрат времени и работы по настройке. В категории «мобильные средства измерения поверхностей» MarSurf M 400 обладает необходимым набором функций, отличаясь при этом скоростью работы и простотой эксплуатации.

Прибор может использоваться как переносной или как стационарный
Измерение шероховатости и волнистости

Длина трассирования до 26 мм
Более 50 параметров для R- ,W- и P-поверхностей
Автоматический выбор отсечки / длины трассирования
Функция динамической калибровки
Подключение с помощью кабеля(4 м) или Bluetooth между блоком привода и устройством обработки данных
Магнитный держатель щупа (щуп аварийно отделяется для предотвращения поломки) BFW 250
Электропривод установки датчика на 0 (макс. 7,5 мм)

Surftest sj 210

Это портативный измерительный прибор, который позволяет Вам легко и точно измерить шероховатость поверхности

SJ-210 обладает следующими преимуществами:
Опорная система измерения с интуитивно понятным управлением.
Не зависит от наличия электросети на месте измерений.
Цветной ЖК-дисплей 6 см [2,4“] с подсветкой
Соответствие международным стандартам, например, EN ISO, VDA, ANSI, JIS,
а также возможны пользовательские настройки.
Различные типы приводов обеспечивают более широкую область применения.
Отображаются результаты расчетов, оценка профилей,
кривая распределения амплитуд и относительная опорная кривая профиля.
Поддержка 21 языка.

Surftest SJ-310

Прибор для измерения шероховатости поверхности
Это портативный измерительный прибор, который позволяет Вам легко и точно измерить шероховатость поверхности.

Профилометр Surftest SJ-310 обладает следующими преимуществами:
Опорная система измерения, сенсорный экран и встроенный принтер.

Работа от батареи обеспечивает гибкость использования прибора в цеховых условиях.
Простое и интуитивно понятное меню навигации.
Большой 14,5см [5,7»] цветной ЖК-дисплей обеспечивает отличную визуализацию.
Совместим со многими промышленными стандартами, такими как DIN EN ISO, VDA, ANSI, JIS, а также допускает установку пользователь ских настроек.
SJ-310 позволяет сохранить до 10 различных условий измерений, а с опциональной SD-картой – до 500.
Статистический анализ и цветовая оценка допусков.
2 различных условия оценки для одного измерения.
Возможность защиты доступа к каждой функции паролем.
Меню на 16 языках.

Измерение шероховатости поверхности – О трибологии

Содержание

Измерение шероховатости поверхности – это измерение мелкомасштабных изменений высоты физической поверхности. Это контрастирует с более крупными вариациями, такими как форма и волнистость, которые обычно являются частью геометрии поверхности.

Измерение шероховатости поверхности может характеризоваться количественными или качественными методами. Качественные методы включают оптический внешний вид, такой как отражательная способность поверхности или прочность слоя обработки, а также перетаскивание ногтя большого пальца по поверхности в качестве грубого тактильного датчика [1]. Количественный анализ эволюционировал от простой двухмерной профилометрии к более сложному трехмерному анализу площади, где можно легко получить информацию о структуре поверхности. Чтобы количественно определить профиль поверхности, важно удалить ненужные компоненты длины волны и установить датум, по которому можно рассчитать параметры. Система измерения шероховатости поверхности на основе щупа показана на рис.1.

Рис. 1 Измерение шероховатости поверхности с помощью щупа [1]

Известны два различных метода измерения шероховатости поверхности: контактное и бесконтактное измерение.

Контактное измерение: Измерение щупом

Контактный метод включает волочение алмазного щупа, размер кончика которого таков, что он может проникать в детализированную геометрию поверхности. Стилус крепится к руке с преобразователем на другом конце, как показано на рис. 2. Любое изменение высоты иглы из-за особенностей поверхности соответствует изменению сигнала, обнаруженного и усиленного преобразователем и последующей электроникой. Самый распространенный тип преобразователя основан на принципе индуктивности и предлагает большой диапазон разрешения, а также имеет прочную конструкцию.

Рис. 2 Измерение с помощью щупа [2]

Преимущества и недостатки контактного измерения:

Контактное измерение шероховатости поверхности является одним из наиболее широко используемых методов измерения шероховатости поверхности. Однако у него есть свои преимущества и недостатки при измерении профиля шероховатости поверхности, к преимуществам относятся четкий волновой профиль; поскольку кончик иглы находится в контакте с поверхностью образца, полученный профиль шероховатости очень четкий и является копией поверхности. Он также способен проводить измерения на больших расстояниях, что невозможно в случае оптических измерений.

К недостаткам контактного измерения относится в основном износ кончика щупа, вызванный контактом острого острия щупа с шероховатостью поверхности. Поверхность образца будет поцарапана из-за движения кончика щупа по поверхности во время измерения, а измерение ограничено радиусом кончика щупа. Этот метод не используется при измерении шероховатости на вязких образцах, а также является очень трудоемким процессом. Первоначально для измерения требуется правильное позиционирование щупа в подходящей точке измерения, что в этом методе затруднено, а иногда также требуется вырезание образцов для отслеживания детектором.

Бесконтактное измерение: оптическая интерферометрия

Оптические интерферометры работают по принципу воздействия на поверхность монохроматического или белого света и наблюдения за интерференционными полосами, полученными с помощью оптической плоскости, наклоненной под небольшим углом. Полосовые узоры создаются путем разделения светового луча, а интерференционные узоры создаются из-за интерференции между отражениями от наклонной оптической плоскости и измеряемой поверхности. Образцы полос анализируются компьютерной программой, включающей соответствующие алгоритмы, чтобы получить нефильтрованное представление поверхности. Данные могут быть статистически обработаны и отфильтрованы для получения параметрических значений. На рис. 2 показана оптическая интерферометрия.

Рис. 2 Представление оптической интерферометрии [3]

Преимущества и недостатки бесконтактного измерения :

Развитие оптической микроскопии привело к внедрению оптики в различные приложения, одним из таких примеров является оптическая интерферометрия. Оптическая интерферометрия используется для преодоления недостатков контактных измерений шероховатости поверхности и является одной из успешных используемых технологий. Качество сканирования этих измерительных приборов в основном зависит от оптических свойств тестируемых материалов. Материалы с высокой отражающей способностью создают искусственные пики в профилях шероховатости. Основным недостатком этого метода является то, что материалы с низкими отражающими свойствами не могут быть измерены с помощью этих устройств.

Шероховатость поверхности является одним из важных свойств, которое необходимо учитывать при определении трибологических свойств любого материала. Исследователи изучили различные методы определения этих свойств с использованием различных принципов, Лю Цзянь и др. Изучили измерения шероховатости поверхности с использованием статистической матрицы цветового распределения. Этот метод основан на степени перекрытия цветного изображения, которое имеет относительно высокую точность и относительно широкий диапазон измерения определенной степени яркости на источник света и направление текстуры [4]. В другом исследовании Ф. Лук и др. изучили другой метод, основанный на системе машинного зрения на основе микрокомпьютера, для анализа картины рассеяния света от поверхности для получения параметра шероховатости. Параметры шероховатости были получены для нескольких образцов инструментальной стали, отшлифованных до различной шероховатости [5].

[1] Корженевская, Э., Секульска-Налевайко, Й., Гоцлавски, Й., Росик, Р., Щенсны, А. и Старович, З., 2020. Анализ морфологии поверхности металлических структур, сформированных на гибком текстильном композите. субстраты. Датчики , 20 (7), стр.2128.

[2] https://www.keyence.com/ss/products/microscope/roughness/equipment/line_01.jsp

[3] Тулфацис, А. И., Пантазопулос, Г. А., Дэвид, К. Н., Сагрис, Д. С. и Пайпетис, А. С., 2018. Обрабатываемость экологически чистых бессвинцовых латунных сплавов: оптимизация силы резания и шероховатости поверхности. Металлы , 8 (4), стр. 250.

[4] Лю Дж., Лу Э., Йи Х., Ван М. и Ао П., 2017 г. Новый метод измерения шероховатости поверхности на основе статистической матрицы цветового распределения. Измерение , 103 , стр.165-178.

[5] Luk, F., Huynh, V. and North, W., 1989. Измерение шероховатости поверхности с помощью системы машинного зрения. Журнал физики E: Научные приборы , 22 (12), стр. 977.

Манодж Раджанкунте Махадешвара

В настоящее время я работаю аспирантом в Университете Лидса. Ранее я закончила магистратуру по престижной совместной магистерской программе Erasmus Mundus (магистр трибологии). Я также получил степень бакалавра в области машиностроения в ВТУ, Белгаум, Индия. Я работаю менеджером по социальным сетям в Tribnet, а также у меня есть свой канал на YouTube Tribo Geek.

3D-визуализация и сверхвысокое разрешение идеально подходят для контроля материалов с заданной поверхностью и текстурой.
ROBERT BELLINGER, OLYMPUS AMERICA INC.
При оценке поверхности компонента шероховатость поверхности можно оценить на глаз или потереть ее кончиком пальца. Общие выражения включают «блестящий», «матовый и шероховатый», «как окисленное серебро» или «как зеркало». Различия, указанные этими терминами, вызваны вариациями неровностей поверхности компонента.
Уровень блеска или шероховатости поверхности является важной характеристикой и может быть определен количественно. Неровности поверхности могут быть намеренно созданы при механической обработке, но они также могут быть вызваны такими факторами, как биение инструмента, вызванное вибрацией двигателя во время обработки, качеством кромки инструмента или характером обрабатываемого материала.

Рисунок 1. 2D-изображение ( слева ) и 3D-изображение ( справа 9)0014) разъема печатной платы, созданного с помощью лазерного конфокального микроскопа.

Форма и размер неровностей различаются, и они накладываются в несколько слоев. Различия в этих неровностях влияют на качество и функциональность поверхности.
Неровности влияют на характеристики конечного продукта в таких аспектах, как трение, долговечность, рабочий шум, энергопотребление и герметичность.
Основания для измерения шероховатости поверхности
Форма и размер неровностей на обработанной поверхности оказывают большое влияние на качество и характеристики поверхности. Количественная оценка и устранение мелких неровностей поверхности необходимы для поддержания высоких характеристик продукта.
Количественная оценка неровностей поверхности означает их оценку по высоте, глубине и интервалу. Затем они анализируются заранее определенным методом и рассчитываются в соответствии с промышленными стандартами количества. Форма и размер неровностей поверхности, а также то, как будет использоваться готовое изделие, определяют, будет ли шероховатость поверхности действовать благоприятным или неблагоприятным образом. Например, поверхности, которые будут окрашиваться, должны легко прилипать к краске, а приводные поверхности должны легко вращаться и быть устойчивыми к износу. Важно управлять шероховатостью поверхности, чтобы она подходила для компонента с точки зрения качества и производительности.
Рис. 2. 2D-изображение ( слева ) и 3D-изображение ( справа ) полированной металлической поверхности, созданное с помощью лазерного конфокального микроскопа.

Многие параметры были установлены для измерения и оценки шероховатости поверхности. По мере развития технологий обработки и потребности в продукции более высокого качества характеристики цифровых инструментов, особенно лазерных конфокальных микроскопов, продолжают улучшаться. Теперь можно оценить шероховатость более разнообразных поверхностей, включая окрашенные пластмассы, металлические сопрягаемые поверхности, солнечные батареи и печатные платы.
Две методики измерения
Методы измерения шероховатости поверхности включают линейное измерение шероховатости (метод профиля), при котором шероховатость измеряется на одной линии поверхности образца, и измерение площадной шероховатости (метод площади), при котором шероховатость измеряется на площадь поверхности. Измерение линейной шероховатости было отраслевым стандартом в течение многих лет, но ожидания в отношении измерения поверхностной шероховатости, которое собирает большую площадь поверхности, в последние годы возросли благодаря достижениям в области лазерной конфокальной микроскопии.

Рис. 3. Измерение линейной шероховатости , выполненное контактным щупом.

При линейном измерении шероховатости (профильный метод) степень шероховатости поверхности измеряется вдоль произвольной прямой линии. Измеряются длинные непрерывные размеры, а для измерения шероховатости обычно используется контактный щуп. Измерение линейной шероховатости соответствует требованиям ISO и другим национальным стандартам.
Лазерное сканирование для измерения шероховатости поверхности
При площадных измерениях шероховатости (площадной метод) степень шероховатости поверхности измеряется в произвольном прямоугольном диапазоне. При измерении площадной шероховатости используется большая площадь выборки поверхности, что обеспечивает более точное отображение состояния поверхности. Лазерный сканер обычно используется для измерения шероховатости поверхности.

Рис. 4. Измерение шероховатости , выполненное с помощью лазерного сканера.

Контактные и бесконтактные измерительные приборы
Приборы, используемые для измерения шероховатости поверхности, можно условно разделить на два типа: контактные и бесконтактные.
При контактном типе наконечник щупа непосредственно касается поверхности образца (рис. 3). Когда игла движется по образцу, она поднимается и опускается вместе с шероховатостью поверхности образца. Это движение щупа улавливается и используется для измерения шероховатости поверхности. Игла перемещается близко к поверхности образца, поэтому данные очень надежны.
Ведущий бесконтактный метод включает свет. Свет, излучаемый таким инструментом, как лазерный конфокальный микроскоп, система обнаружения фокуса или интерферометр, отражается и считывается, не касаясь образца (рис. 4). Будучи бесконтактными, эти системы не повреждают образец и могут измерять даже мягкие или вязкие материалы.

Рис. 5. Измеритель шероховатости контактного типа.

Бесконтактные наблюдения в 3D
С помощью лазерной конфокальной микроскопии легко проводить бесконтактные трехмерные наблюдения и измерения характеристик поверхности с субмикронным разрешением. Измерения такого рода чрезвычайно важны при анализе и испытании поверхностей сопрягаемых металлов, особенно в областях аэрокосмической, спутниковой, автомобильной и военной техники.
Например, если компонент двигателя будет регулярно подвергаться воздействию высоких оборотов, высокое разрешение необходимо для обеспечения безопасности, надежности и производительности. Дополнительные преимущества лазерной конфокальной микроскопии включают быстрое получение изображений и микроскопические изображения с высоким разрешением на большой площади, что может помочь сэкономить ценное время тестирования и производства.

Рис. 6. Лазерный конфокальный микроскоп (система определения фокуса).

Радиус кончика обычного щупа контактного типа составляет от 2 до 10 мкм, что приводит к «фильтрации» данных о шероховатости по размеру щупа. Напротив, радиус лазерного пятна лазерного конфокального микроскопа составляет всего 0,2 мкм, поэтому он может измерять шероховатость поверхности, в которую не может проникнуть щуп контактного типа (рис. 5).
Высокая точность лазерных конфокальных микроскопов
Прибором контактного типа трудно измерить узкие участки, такие как тонкие провода (рис. 7). Однако с помощью лазерного конфокального микроскопа можно точно определить положение и легко выполнить измерение поверхностной шероховатости для небольшой целевой области (рис. 8).

Figure 7. Чрезвычайно трудно опустить иглу на поверхность проволоки диаметром всего в несколько десятков микрон.

Использование лазерных конфокальных микроскопов для измерений в основном делится на две категории: горизонтальные измерения с использованием изображения интенсивности с высоким разрешением и трехмерные измерения с использованием изображения высоты.
При горизонтальном измерении с использованием изображения интенсивности важнейшим фактором, определяющим точность измерения, является контроль угла колебаний сканирующего механизма. Многие из современных лазерных конфокальных микроскопов периодически калибруется с использованием стандартного образца для обеспечения стабильного измерения в течение длительных периодов времени. (Зеркало гальванометра, часто используемое в сканирующей оптической системе, использует катушку для определения положения, поэтому для стабилизации требуется некоторое время. ) Поскольку интенсивность резко меняется вокруг положения фокуса в конфокальной оптической системе, фокусировка является одним из факторов, влияющих на повторяемость результата измерения. При определении ширины линии узора на отделенной поверхности образца с помощью лазерного конфокального микроскопа желательно использовать относительно более быстрое направление оси X, на которое не так легко воздействуют вибрации и другие помехи для измерения (особенно потому, что X и оси Y имеют разные скорости). Зеркало микроэлектромеханических систем (МЭМС) используется в направлении X для повышения скорости и точности.

Рис. 8. Сравнение лазерного конфокального микроскопа и контактного прибора для определения шероховатости.

Измерение в трех измерениях
Фактором точности трехмерных измерений является приводной механизм Z, который может перемещать линзу объектива и образец относительно друг друга. Способ привода револьверной головки, к которой прикреплена линза объектива, в направлении Z, или способ перемещения предметного столика XY, на котором образец располагается в направлении Z, являются возможными реализациями механизма Z-привода.
Если для измерения высоты образца используется лазерный конфокальный микроскоп, самая высокая интенсивность в каждом пикселе должна быть найдена путем перемещения в направлении Z. Следовательно, механизм перемещения должен точно перемещаться с разрешением около 10 нм при максимальном увеличении. Высокоточная линейная направляющая и подающий шнек используются вместе, а импульсный мотор или другое устройство используется в большинстве случаев для привода с шагом в несколько миллиметров, как правило, с точностью разрешения нескольких нанометров. Конфокальная оптическая система и высокоточный приводной механизм по оси Z позволяют использовать лазерный конфокальный микроскоп с объективом с наибольшим увеличением и разрешать данные с точностью до нескольких нанометров в направление Z.

Рис. 9. Изображение наблюдения с лазерного конфокального микроскопа. Чрезвычайно тонкая проволока (φ50 мкм), увеличение объектива 100×.

Зубные имплантаты в грубой форме
Трехмерное измерение поверхности с использованием изображения высоты имеет решающее значение в ряде отраслей, включая производство медицинских имплантатов и устройств. В случае зубных имплантатов важна шероховатость поверхности корневой части имплантата, поскольку шероховатость увеличивает общую площадь поверхности, что, в свою очередь, повышает стабильность имплантата. Металлические части зубных имплантатов часто проходят несколько этапов обработки для повышения шероховатости, включая пескоструйную обработку, травление кислотой, анодное оксидирование и полировку. Оптимальная шероховатость поверхности зубных имплантатов составляет от 1 до 10 мкм. В Японии производители зубных имплантатов обязаны проверять измерения шероховатости поверхности с помощью лазерного конфокального микроскопа. Отсутствие соответствующей шероховатости может привести к плохой адгезии имплантата ко рту пациента.
Многие из новейших передовых лазерных конфокальных микроскопов обеспечивают высокий уровень точности и прецизионности при измерении шероховатости поверхностей зубных имплантатов. Одна модель, например, может измерять крутые углы, чтобы можно было точно и точно измерить формы различной геометрии (рис. 10). Используя линзу объектива с большим рабочим расстоянием, микроскоп обеспечивает большее расстояние между поверхностью образца и линзой микроскопа, что позволяет точно исследовать более крупные объекты, такие как зубные имплантаты.

Рисунок 10. Измерения поверхности зубного имплантата.

Заключение
Кроме того, новейшие лазерные конфокальные микроскопы позволяют проводить трехмерные наблюдения со сверхвысоким разрешением и высокой плотностью пикселей. Различные цели дают пользователю гибкость, позволяющую иметь рабочее расстояние, позволяющее размещать более крупные объекты.