Шероховатость поверхности это: Шероховатость поверхности. Виды, методы и параметры. |

alexxlab | 26.05.1972 | 0 | Разное

Шероховатость поверхности. Виды, методы и параметры. |

Поверхности деталей, которые обработаны самым тщательным образом, не может быть идеально ровной: от номинальной – заданной чертежом – она будет отличаться. Есть два вида возможных отклонений: макро- и микрогеометрические, и при том, что первые характеризуют волнистость детали и степень её  несоответствия форме, то вторые определяют не что иное, как шероховатость поверхности.

Понятию «шероховатость» можно дать следующее определение: она представляет собой совокупность микронеровностей на поверхности детали или изделия. Ещё одно немаловажное уточнение – шаг неровности относительно базовой длины очень и очень мал.

 

Виды и параметры шероховатости:

Выделяют несколько видов шероховатости.

• Исходная шероховатость – следствие технологической обработки изделия абразивными материалами.
• Эксплуатационная шероховатость – шероховатость, которую приобрела поверхность вследствие изнашивания и трения.
• Равновесная шероховатость – эксплуатационная шероховатость, которая воспроизводится при стационарных условиях трения.

Согласно ГОСТ 2789-73  номенклатура параметров шероховатости выглядит следующим образом.

• Ra – среднее арифметическое значение отклонения профиля;
• Rz – высота неровностей профиля, снятая в 10 точках;
• S – средний шаг местных выступов профиля;
• Sm – среднее арифметическое значение шага неровности;
• Rmax – максимальная высота профиля;
• tp – относительная длина профиля (опорная), р – уровень сечения профиля.

Предпочтительным при задании шероховатости является параметр Ra.

Шероховатость во многом определяет эксплуатационные характеристики деталей и узлов, поэтому её точное измерение является одной из важных задач метрологии. Оценка может проводиться поэлементно (сравнение отдельных параметров) либо комплексно – путём сравнения исследуемой поверхности с эталоном.

В современных технологических исследованиях предпочтительным является первый способ.

Щуповой метод:

Щуповой метод измерения шероховатости поверхности относится к контактным методам и реализуется с помощью профилометра. Прибор представляет собой датчик, оснащённый тонкой остро заточенной алмазной иглой с ощупывающей головкой.

Игла перемещается по нормали к исследуемой поверхности. Естественно, в местах микронеровностей (впадин и выступов) возникают механические колебания относительно головки. Эти колебания передаются на датчик, который преобразует механическую энергию в электрическую. Сигнал, генерируемый преобразователем, усиливается и измеряется: его параметры точно характеризуют неровности поверхности детали или изделия.

В зависимости от типа преобразователя полезных сигналов профилометры подразделяются на индуктивные, электронные, индукционные и пьезоэлектрические, причём наибольшее распространение получили устройства первого вида. Кроме этого, существует ещё одна разновидность приборов – профилографы, позволяющие не только измерить, но и записать параметры профиля в заранее подобранном горизонтальном и вертикальном масштабах.

Исследование неровности проводится в несколько этапов: профиль «ощупывается» определённое количество раз, и лишь на основе серии измерений вычисляется окончательное – усредненное – значение параметра: количественная характеристика неровности относительно длины участка.

 

Оптические методы:

Группа оптических – бесконтактных – способов измерения шероховатости поверхности достаточно обширна. Самыми распространёнными входящими в неё методами являются следующие:

• светового и теневого свечения;
• микроинтерференционный;
• растровый.

 

Растровый метод

Суть данного метода достаточно проста: на исследуемую поверхность накладывается изготовленная из стекла пластинка, на которую нанесена растровая сетка (система равноудалённых параллельных линий) с достаточно малым шагом.

При наклонном падении световых лучей в местах микронеровностей штрихи отраженной сетки накладываются на штрихи реальной – возникают муаровые полосы, свидетельствующие о наличии впадин и выступов на изучаемой поверхности. Точное измерение параметров неровности осуществляется  по изложенной в ГОСТ методике с помощью растрового микроскопа.

Стоит отметить, что данный метод используется при исследовании лишь тех поверхностей, следы обработки на которых имеют преимущественное направление.

 

Методы светового и теневого свечения

Метод светового свечения при измерении параметров неровности применяется наиболее часто и заключается в следующем. Исходящий от источника света световой поток преобразуется в тонкий пучок, проходя через узкую щель. Далее он с помощью объектива под определённым углом направляется на исследуемую поверхность. Отраженный луч снова проходит через объектив и формирует изображение щели в окуляре. Абсолютно ровная поверхность соответствует идеально прямой светящейся линии, шероховатая поверхность – искривлённой.

Теневой метод является «продолжением» светового: на небольшом расстоянии от изучаемой поверхности устанавливается линейка, ребро которой скошено. Пучок света проходит тот же путь, однако, словно ножом срезается ребром. На контролируемой поверхности появляется тень, верхняя часть которой точно повторяет изучаемый профиль. Рассматривая это изображение в микроскоп, делают выводы о характере и параметрах шероховатости.

 

Микроинтерференционный метод

Для реализации микроинтерференционного метода используют измерительный прибор, в состав которого входит интерферометр и измерительный микроскоп. С помощью первого устройства формируется интерференционная картина исследуемой поверхности с искривлениями полос в местах неровностей. Увеличивающий в разы полученную картину микроскоп позволяет измерить параметры шероховатости.

 

Метод слепков

Описанный ниже метод используют для оценки шероховатостей труднодоступных поверхностей и поверхностей, имеющих сложную конфигурацию.

Метод слепков заключается в снятии негативных копий (материалом для их изготовления, как правило, служит парафин, гипс или воск) поверхности при их дальнейшем исследовании оптическими или щуповым методами. Иными словами, метод слепков не является самостоятельным методом и используется лишь в сочетании с вышеописанными способами измерения шероховатости поверхности.

Шероховатость поверхности, параметры шероховатости Ra, Rz, Rmax

---

Шероховатость поверхности – совокупность неровностей поверхности с относительно малыми шагами.

Для отделения шероховатости поверхности от других неровностей с относительно большими шагами (отклонения формы и волнистости) её рассматривают в пределах ограниченного участка, длина которого называется базовой длиной.

Шероховатость поверхности оценивается по неровностям профиля, получаемого путем сечения реальной поверхности плоскостью.

Числовые значения параметров шероховатости поверхности определяют от единой базы, за которую принята средняя линия профиля, т.е. базовая линия.

Для количественной оценки шероховатости наиболее часто используют три основных параметра:

1. Ra – среднее арифметическое из абсолютных значений отклонений профиля в пределах базовой длины.

2. Rz – высота неровностей по десяти точкам (сумма средних абсолютных значений высот пяти наибольших выступов профиля и глубин пяти наибольших впадин профиля в пределах базовой длины).

3. Rmax – наибольшая высота неровностей профиля в пределах базовой длины.

Предпочтительным является параметр Ra, поскольку определяется по большему количеству точек профиля. В связи с этим параметром Ra нормируется шероховатость образцов сравнения, используемых для оценки шероховатости в промышленности.

Параметры Rmax и Rz используют в тех случаях, когда по функциональным требованиям необходимо ограничить полную высоту неровности профиля, а также когда прямой контроль Ra с помощью профилометров или образцов сравнения не представляется возможным (поверхности, имеющие малые размеры или сложную конфигурацию, например режущий инструмент).

Требования к шероховатости поверхности устанавливают исходя из функционального назначения поверхности для обеспечения заданного качества изделий. Если в этом нет необходимости, то требования к шероховатости не устанавливают и шероховатость поверхности не контролируют.

Обозначение шероховатости поверхности

---

Шероховатость поверхностей обозначают на чертеже для всех выполняемых по данному чертежу поверхностей изделия, независимо от методов их образования, кроме поверхностей, шероховатость которых не обусловлена требованиями конструкции.

Структура обозначения шероховатости поверхности включает знак шероховатости, полку знака и другие дополнительные указания. При применении знака без указания параметра и способа обработки его изображают без полки.

Высота h должна быть приблизительно равна применяемой на чертеже высоте цифр размерных чисел. Высота H равна (1.5…5) h. Толщина линий знаков должна быть приблизительно равна половине толщины сплошной основной линии, применяемой на чертеже.

Знаки для обозначения шероховатости поверхности в зависимости от вида ее обработки

---

Основной знак, соответствующий обычному условию нормирования шероховатости, когда метод образования поверхности чертежом не регламентируется.

Знак, соответствующий, конструкторскому требованию, чтобы поверхность была образована удалением слоя материала, например, точением, шлифованием, полированием, травлением и т. п. (конкретный вид обработки может и не указываться).

Знак, соответствующий конструкторскому требованию, чтобы поверхность была образована без удаления поверхностного слоя материала, например, литьем, штамповкой, прессованием (конкретный вид образования поверхности может и не указываться).

Примеры обозначения шероховатости поверхности

---

Графическое изображение шероховатости	Пояснение
	Указано числовое значение параметра, соответствующие наиболее грубой допускаемой шероховатости, т.е. наибольшему предельному значению для параметра Ra, Rz и Rmax. Значения параметров Ra, Rz и Rmax указывают в мкм.
	Указано наименьшее значение параметра шероховатости. Способ применяется в отдельных случаях, когда для правильного функционирования недопустима слишком гладкая поверхность.
	Указаны числовые значения, соответствующие наибольшему и наименьшему предельным значениям нормируемого параметра. Значение, указываемое сверху, соответствует наиболее грубой допускаемой шероховатости.
	Указано номинальное значение параметра с предельными отклонениями от него в % от номинального значения. Способ применяют в основном для образцов сравнения шероховатости поверхности или для образцовых деталей, служащих тем же целям.
	Указана шероховатость поверхностей образующих контур.
	Указан вид обработки поверхности. Указывается только в тех случаях, когда данный вид обработки является единственным, обеспечивающим требуемое качество поверхности.

Допускается применять упрощенное обозначение шероховатости поверхности с разъяснением его в технических требованиях чертежа. В упрощенном обозначении используют строчные буквы русского алфавита в алфавитном порядке, без повторений.

Условные обозначения направлений неровностей поверхности

---

Высота знака условного обозначения направления неровностей должна быть приблизительно равна применяемой на чертеже высоте цифр размерных чисел.

---

---

Шероховатость поверхности

Прежде всего, величина микронеровностей влияет на условия трения, смазки и износа трущихся поверхностей. С точки зрения износостойкости при трении наилучшими являются условия гидродинамического трения, при которых трущиеся поверхности разделены слоем смазки. Слишком малая ше­роховатость не позволяет смазке удерживаться на поверхности, а при слишком высокой шероховатости масляные пленки разрываются выступающи­ми неровностями.

Шероховатость поверхности оказывает влияние и на величину кон­тактных деформаций поверхностей, коррозионную стойкость, герметичность и прочность соединений, концентрацию напряжений, усталостную прочность деталей, электросопротивление, магнитные, тепловые и другие свойства поверхностей.

При изучении шероховатости поверхности рассматривают расчетные и действительные микронеровности, которые можно определить геометрически с учетом следующих допущений: 1) обрабатываемый материал считается абсолютно недеформируемым; 2) система «станок-приспособление-инструмент-деталь» – абсолютно жесткой; 3) режущие кромки инструмента представляют собой геометрические линии.

Шероховатость поверхности это совокупность неровностей обработанной поверхности с относительно малыми шагами.

Шероховатость поверхности принято определять по ее профилю, который образуется в сечении этой поверхности плоскостью, перпендикулярной к нормальной поверхности. При этом профиль рассматривается на длине базовой линии, используемой для выделения неровностей и количественного определения их параметров.

При стандартизации шероховатости поверхности за основу принята система отсчета, в которой в качестве базовой линии служит средняя линия профиля. Средняя линия профиля – это базовая линия, имеющая форму номинального профиля и проведенная так, что в пределах базовой длины L среднее квадратичное отклонение профиля до этой линии минимально.

Линия, эквидистантная средней линии и проходящая через высшую точку профиля в пределах базовой длины, называется линией выступов профиля. Линия, эквидистантная средней линии и проходящая через низшую точку профиля в пределах базовой длины, называется линией впадин профиля.

Шаг неровностей профиля – это длина отрезка средней линии профиля, содержащая выступ профиля и сопряженную с ним впадину профиля (рис. 13.3). Средний шаг неровностей профиля Sm – это среднее значение шага неровностей профиля по средней линии в пределах базовой длины.

 

 

 

Рис. 13.3.Шероховатость обработанной поверхности

 

Для оценки шероховатости поверхности в машиностроении получил большое распространение высотный критерий Rz. Высота неровности профиля по десяти точкам Rz представляет собой сумму средних абсолютных значе­ний высот пяти наибольших выступов профиля и глубин наибольших впадин профиля в пределах базовой длины L, т.е.

, (13.2)

где Y_pmi – высота i-го наибольшего выступа профиля;

Y_vmi – глубина i-й наибольшей впадины профиля.

Столь же большое значение в машиностроении при оценке шерохова­тости поверхности имеет и критерий Ra. Среднее арифметическое отклонение Ra профиля – есть среднее арифметическое абсолютных значений отклонение профиля в пределах базовой длины L, т.е.

(13.3)

или приближенно , (13.4)

где: Y – отклонение профиля, определяемое расстоянием между любой точкой профиля и средней линией; L – базовая длина; n – число выбранных точек на базовой длине.

На многие эксплуатационные свойства поверхности (износостойкость, контактную жесткость и др.) большое влияние оказывает фактическая по­верхность соприкосновения детали с сопряженными деталями изделия. Эта величина с известным приближением может быть частично отражена крите­рием h_р.

Опорная длина h_р профиля определяется суммой длин отрезков в пределах базовой длины, отсекаемых на заданном уровне в материале профиля линией, эквидистантной средней линии (рис .13.3).

Для сопоставления размеров опорных поверхностей, обработанных различными методами, удобно пользоваться понятием относительной опорной линии t_p профиля, определяемой отношением опорной длины профиля к базовой длине, т.е.

t_p = h_р / L (13.4)

Относительная опорная длина t_p профиля устанавливается на требуемом уровне сечения р профиля, который определяется расстоянием между линией выступов профиля и линией, пересекающей профиль эквидистантно линии выступов профиля; она выражается в процентах от Rmax.

Для указания шероховатости поверхности на чертежах используют условные обозначения (рис.13.4 и 13.5).

 

 

Рис. 13.4. Обозначение шероховатости на машиностроительных чертежах

 

Рис. 13.5. Обозначение шероховатости:

а) в общем случае

б) без указания вида обработки

в) с удалением наружного слоя материала

г) без удаления наружного слоя материала

 

 

При этом среднее арифметическое отклонение указывают цифрой без дополнительного символа, например 0,5. Численные значения остальных параметров проставляют после соответствующих символов, например:

Rz=3,2; Rmax=6,3; Sm=0,63; S=0,032; t₍₅₀₎=70, т.е. относительная опорная длина t_p профиля равна 70 % при уровне сечения профиля Р=50 %.

Для обозначения шероховатости поверхности, вид обработки которой конструктором не устанавливается, служит знак, показанный на рисунке 13.5,б. При обозначении шероховатости поверхности, которая должна быть образована удалением слоя материала, применяют знак, представленный на рисунке 13.5, в. В обозначении шероховатости поверхности, которая должна быть образована без удаления слоя материала (например, литьем, ковкой, объемной штамповкой, прокаткой, волочением и т.п.) применяют знак, показанный на рис.13.5, г. Этим же знаком обозначают поверхности, не обрабатываемые по данному чертежу.

На шероховатость поверхности, обработанной резанием, оказывает влияние большое число факторов, связанных с условиями изготовления за готовки. В частности, высота и форма неровностей, а также характер расположения и направление обработочных рисок зависят от принятого вида и режима обработки; условий охлаждения и смазки инструмента; химического состава и микроструктуры обрабатываемого материала; конструкции, геометрии и стойкости режущего инструмента; типа и состояния используемого оборудования, вспомогательного инструмента и приспособлений.

 

3. Упрочнение поверхностногослоя

При обработке заготовок резанием под действием прилагаемых сил в металле поверхностного слоя происходит пластическая деформация, сопровождающаяся его деформационным упрочнением (наклепом). Интенсивность и глубина распространения наклепа возрастают с увеличением сил и продолжительности их воздействия и с повышением степени пластической деформации металла поверхностного слоя.

Одновременно с упрочнением (под влиянием нагрева зоны резания) в металле поверхностного слоя протекает отдых (разупрочнение, возврат), возвращающий металл в его первоначальное ненаклепанное состояние. Конечное состояние металла поверхностного слоя определяется соотношением скоростей протекания процессов упрочнения и разупрочнения, зависящим от преобладания действий в зоне резания силового или теплового фактора.

Степень и глубина распространения наклепа изменяются в зависимости от вида и режима механической обработки и геометрии режущего инструмента. Всякое изменение режима резания, вызывающее увеличение сил резания и степени пластической деформации, ведет к повышению степени наклепа. Рост продолжительности воздействия сил резания на металл поверхностного слоя приводит к увеличению глубины распространения наклепа. Изменение режимов обработки, приводящее к возрастанию количества теплоты в зоне резания и продолжительности теплового воздействия инструмента на металл в зоне резания, усиливает интенсивность отдыха, снимающего наклеп поверхностного слоя.

С этих общих позиций может быть оценено влияние режимов резания на наклеп поверхностного слоя, однако на практике картина значительно усложняется влиянием сил трения, изменением условий отвода теплоты из зоны резания, структурными изменениями металла и некоторыми другими явлениями, трудно поддающимися предварительному учету и искажающими ожидаемые закономерности возникновения наклепа.

В процессе обработки точением наклеп поверхностного слоя повышается при увеличении подачи и глубины резания в связи с возрастанием радиуса округления режущего лезвия и при переходе от положительных передних углов резца к отрицательным. Во всех указанных случаях увеличение наклепа связано с усилением степени пластической деформации в связи с ростом сил резания.

Влияние скорости резания чаще всего проявляется через изменение теплового воздействия и продолжительности воздействия сил и нагрева на металл поверхностного слоя. Для металлов, не претерпевающих при резании структурных изменений, при повышении скорости резания следует ожидать снижение наклепа (рис. 13.6) вследствие сокращения продолжительности воздействия деформирующих сил на металл, что должно привести к уменьшению глубины наклепа, а также в результате интенсификации трения и выделения теплоты в зоне резания, ускоряющей протекание отдыха.

В процессе обработки сталей, претерпевающих структурные изменения (например, марки У10), при увеличении скорости резания возрастание температуры может вызвать поверхностную закалку обрабатываемой заготовки, что обусловит повышение микротвердости металла поверхностного слоя (рис.13.7), однако в этом случае упрочнение поверхностного слоя будет связанно не с наклепом металла, а с его структурными изменениями.

Значительно увеличивается наклеп металла при износе режущего инструмента.

 

 

Рис. 13.6. Влияние скорости резания на упрочнение сталей, не претерпевающих структурных изменений:

а) при точении

б) при фрезеровании s_z=0,13 мм/зуб

1 – сталь 30ХГС, 2 – сталь 20

 

 

 

Рис. 13.7. Влияние скорости резания на упрочнение сталей, претерпевающих структурные изменения: 1- сталь У10; 2 – сталь 25XHBA

 

Под степенью упрочнения DН понимают отношение разности наибольшей микротвердости упрочненного слоя Н_m и микротвердости H_W неупрочненного материала к H_W (рис. 13.7), т.е.

(13.5)

Некоторое уменьшение микротвердости непосредственно на обработанной поверхности по сравнению с DН_mсвязано с необратимым разрушением кристаллической решетки (зона 1 на рис. 13.8). С точки зрения износостойкости поверхностей деталей упрочнение играет положительную роль. Поэтому в ряде случаев после лезвийной обработки проводят упрочняющую обработку поверхностей с помощью обкатки роликами, раскатниками, дробеструйное упрочнение и т.п.

 

 

 

Рис. 13.8. Эпюра распределения микротвердости по глубине поверхностного слоя

 

Узнать еще:

Шероховатость и волнистость поверхности | Точность и качество обработанной поверхности

 

Шероховатость поверхности это размерная характеристика микронеровностей. При обработке деталей на обрабатываемой поверхности образуются мелкие неровности, выступы, впадины. Эти неровности имеют очень малые размеры, измеряемые при шлифовании десятыми и сотыми долями микрометра. Высота шероховатостей влияет на эксплуатационные качества сопрягаемых деталей. В ГОСТ 278973 для оценки шероховатости приняты следующие основные параметры (рис. 9).

Среднее арифметическое отклонение профиля Ra – среднее арифметическое из абсолютных значений отклонений профиля в пределах базовой длины

Ra = Σⁿ_i=1|y|/n

где п – число шагов в пределах базовой длины.

Базовая длина l – длина базовой линии, используемая для выделения неровностей, характеризующих шероховатость поверхности.

Рис. 9. Основные параметры для оценки шероховатости по ГОСТ 2789-73

Высота неровностей профиля по десяти точкам Rz – сумма средних абсолютных значений высот пяти наибольших выступов профиля и глубин пяти наибольших впадин профиля в пределах базовой длины.

где ypmi – высота i-го наибольшего выступа профиля, yvmi – глубина i-й наибольшей впадины профиля.

Средний шаг неровностей профиля Sm – среднее значение шага неровностей профиля в пределах базовой длины.

Rmах – наибольшая высота профиля. Расстояние между линией выступов профиля и линией впадин профиля в пределах базовой длины.

Средний шаг местных выступов профиля S – среднее значение шага местных выступов профиля в пределах базовой длины.

Опорная длина профиля η_p – сумма длин отрезков в пределах базовой длины, отсекаемая на заданном уровне в материале профиля линией, эквидистантной средней линии.

Относительная опорная длина профиля tp – отношение опорной длины профиля к базовой длине.

Волнистость поверхности – это ряд повторяющихся возвышений и впадин с относительно большим шагом. В отличие от шероховатости поверхности волнистость характеризуется неровностями, имеющими значительно больший шаг, чем неровности, образующие шероховатость. По высоте шероховатость и волнистость оказываются близкими. Границу между шероховатостью, волнистостью и погрешностями формы можно установить по значению отношения шага к высоте неровностей. Отклонения, у которых отношение l/R <50, относят к шероховатости, при 1000 ≥ l/R ≥ 50–к волнистости и при l/R > 1000- к отклонениям формы.

Волнистость – периодически возникающие неровности геометрической структуры поверхности, вызываемые непредусмотренными колебаниями или подобными на колебание относительными движениями в системе машина – инструмент – деталь. Волнистость определяется на вертикальном сечении поверхности, причем шероховатость и отклонение формы не учитываются. Длина участка измерений волнистости должна составлять по крайней мере пятикратное значение максимального возникающего шага волнистости. Высота волнистости – арифметическое среднее значение из пяти значений высоты волнистости, определяемых в пределах пяти равновеликих отдельных участков измерения волнистости как вертикальные расстояния между эквидистантами к средней линии, касающимися измеренного профиля волнистости каждый раз в наивысшей и наименьших точках.

Похожие материалы

Шероховатость (микрогеометрия) поверхности машиностроительных деталей. Требования к шероховатости поверхности.

Общие сведения. На любой обработанной поверхности при сильном увеличении хорошо заметны следы режущих кромок инструментов и зерен шлифованных кругов в виде близко расположенных друг к другу впадин и гребешков продольных 2 и поперечных 1 (рис. 123, I). Совокупность всех микронеровностей, образующих рельеф поверхности детали, называется шероховатостью.

Величина шероховатости или микронеровностей, определяемая высотой гребешков и глубиной впадин, оказывает весьма сущест­венное влияние на эксплуатаци­онные характеристики деталей — трение, износоустойчивость, прочность, антикоррозионную стойкость и т. д. Чем больше высо­та неровностей, тем сильнее сцеп­ление между гребешками, а пото­му при относительном перемеще­нии поверхностей следует затра­тить некоторую силу, чтобы пре­одолеть это сцепление, т. е. тре­ние, что ведет к уменьшению КПД машины. Соприкосновение дета­лей происходит по вершинам вы­ступов микронеровностей (см. рис. 123, II), образующим так на­зываемую контактную поверх­ность. Контактная поверхность обычно всегда меньше реальной, т. е. общей поверхности детали. Даже после тонкой шлифовки со­единяемых деталей контактная поверхность в 2…3 раза меньше номинальной. При обычной же чистовой обработке резцом дейст­вительная площадь касания со­ставляет менее 20% реальной.

Рис. 123

В зависимости от назначения и условий работы деталей машин допус­кают различную шероховатость их поверхности. И на одной и той же де­тали шероховатости ее различных поверхностей могут очень сильно отли­чаться друг от друга.

Почему же нельзя все поверхности деталей делать с минимально воз­можной шероховатостью? Объясняется это тем, что такая обработка по­верхности требует значительных затрат труда. Правильное назначение кон­структором шероховатости поверхности, соответствующей условиям рабо­ты детали, имеет огромное значение в машиностроении.

Требования к шероховатости поверхности. Согласно ГОСТ 2789-73 требования к шероховатости поверхности должны быть обоснованными и устанавливаться, исходя из функционального назначения поверхности. Ес­ли требований к шероховатости поверхностей не установлено, то она не под­лежит контролю.

Требования к шероховатости поверхности должны устанавливаться пу­тем указания числового значения параметра (параметров) и значений базо­вой длины, на которой происходит определение параметра. Шероховатость поверхности оценивается количественно или качественно. Количественная оценка состоит в определений высоты шероховатости по одному из ниже указанных параметров при помощи приборов. Качественная оценка шеро­ховатости заключается в сравнении ее с образцами.

Понятие о параметрах шероховатости поверхности. Стандарт ГОСТ 2789-73 предусматривает шесть параметров.

Высотные:

R_a — среднее арифметическое отклонение профиля;

R_z— высота неровностей профиля по десяти точкам;

R_max — наибольшая высота профиля.

Шаговые:

S — средний шаг неровностей профиля по вершинам;

S_m — средний шаг неровностей профиля по средней линии: t_p — относительная опорная длина профиля.

Все определения параметров приведены в справочном приложении к ГОСТ 2789-73. Остановимся теперь подробнее на двух основных параметрах по ГОСТ 2789-73, обозначаемых символами R_а и R_z. Среднее арифметическое от­клонение профиля R_a определяется как среднее значение расстояний отдель­ных точек профиля Y₁, Y₂ … Y_n до средней линии гребешков ОХ (рис. 124).

где: n — число точек;

Y₁ … Y_n — расстояние отдельных точек профиля до средней линии ОХ Высоту неровностей профиля по десяти точкам R_z определяют как сред­нее значение между пятью высшими точками выступов и пятью низшими точками впадин профиля:

где: H₁ … Н₁₀ — перпендикуляры из точек выступов (высших и низших) параллельно линии ОХ. Стандарт ГОСТ 2789-73 устанавливает предельные значения величин R_a и R_z, обозначаемые на чертежах числовой величиной шероховатости в микрометрах (мкм). Пять высших точек выступов и пять низших точек впадин (см. рис. 124) берут в пределах базовой длины l — дли­ны участка поверхности, принятого для измерения шероховатости.

Рис. 124

Базовой называется длина участка поверхности, характеризующая ше­роховатость поверхности и используемая для количественного определения ее параметров.

Предельные значения величин R_а и R_z, обозначаемые на чертежах чис­ловой величиной шероховатости в микрометрах, установлены ГОСТ 2789- 73. Этим же стандартом подразделение шероховатости на классы проведено по двум параметрам R_a и R_z, но каждый класс определен только по одному из этих параметров и базовой длине. Такое уточнение класса шероховатос­ти сделано для однозначности контроля.

Обозначение требований к шероховатости поверхностей в соответствии с ГОСТ 2789-73 и правила нанесения их в технической документации определены ГОСТ 2.309-73.

При установлении требований к шероховатости поверхностей из эксплу­атационных соображений следует учитывать возможность обеспечения их в процессе изготовления изделия.

7.4. Метрологический контроль шероховатости поверхности. При мет­рологическом контроле шероховатости поверхностей обычно решают две задачи: 1 — определяют принадлежность контролируемой поверхности к назначенному классу шероховатости, 2 — определяют годность поверхнос­ти детали в отношении требований к шероховатости поверхности, если класс шероховатости поверхности не грубее указанного в технической до­кументации.

Приборы, используемые для определения шероховатости по R_а или R_z, разделяются на две группы: контактные (профилографы и профилометры) и бесконтактные (оптические).

Работа профилографов основана на фотозаписи луча света, очерчиваю­щего в увеличенном виде профиль неровности проверяемой поверхности при скольжении по ней алмазной иглы.

На рис. 125 представлена схема наиболее широко применяющегося в практике оптико-механического профилографа. Алмазная игла 1, скользящая по проверяемой поверхности, связана с зеркалом 2, на которое падает от лампы луч света, проходящий через диафрагму 8 и линзу 6. Колебания алмазной иглы, скользящей по шероховатой поверхности, изменяют на­правление отраженного от зеркала луча света, и он через систему зеркал 3 … 5 попадает на вращающийся барабан 7 со светочувствительной бумагой. После проявления на бумаге остается след отраженного зеркалами луча све­та, который прочертил в увеличенном масштабе (фотозапись луча) микро­профиль шероховатой поверхности — профилограмму. Профилограмма очень важна в оценке износостойкости поверхности детали.

Рис. 125

Шероховатость поверхности образуется в направлении главного движе­ния — движения резания вдоль обработочных рисок (продольная шерохо­ватость) и в направлении поперечной подачи (поперечная шероховатость). Форма, размер и расположение неровностей зависят от способа обработки. Меняя способ обработки, можно изменять характер и расположение неров­ностей. Оценка класса шероховатости поверхности детали производится из­мерением ее в направлении наибольшего значения, т. е. поперечной шеро­ховатости, которая обычно в 2 … 3 раза превышает продольную шерохова­тость.

Числовые значения параметров шероховатости R_а и R_z в таблице классов ГОСТ 2789-78 заданы в виде диапазонов. Классы 1 … 5, 13 и 14 определены через параметр классы 6 … 12 — через параметр R_а. Такое разделение произведено с учетом возможностей измерения этих параметров существую­щими измерительными средствами. Так профилометры служат для непо­средственного измерения параметра R_а в пределах 6 … 12 классов, а профилографы и оптические приборы одновременного преобразования профиля (микроинтерферометры, приборы светового сечения, растровые микроско­пы) позволяют измерить параметр R_z с наибольшей трудоемкостью.

Это обеспечивает однозначность понятия «класс шероховатости» и кон­троля шероховатости в соответствии с требованиями технической докумен­тации.

7.5. Выбор шероховатости для поверхностей деталей. Характер и вели­чина шероховатости поверхности детали зависят от вида ее механической обработки. При выполнении чертежей деталей в процессе деталирования сборочного чертежа и при выполнении эскизов деталей с натуры приходит­ся решать вопросы, связанные с назначением (выбором) шероховатости по­верхностей.

В любом соединении есть соприкасающиеся поверхности двух или не­скольких деталей. По тому, насколько плотно или свободно это касание, можно судить о подвижности деталей, входящих в соединение. Характер соединения позволяет назначить шероховатость поверхностей детали.

По назначению и взаимодействию поверхности деталей разделяют на две основные группы: 1 — сопрягаемые поверхности — поверхности соприкос­новения и взаимодействия двух или нескольких деталей в соединении; 2 — свободные поверхности — поверхности, которые с поверхностями других деталей не взаимодействуют.

Количество сопрягаемых поверхностей определяет степень подвижности или плотности сборки деталей. Количество свободных поверхностей опре­деляет степень простоты изготовления деталей.

Назначение числовых значений параметров шероховатости сопрягае­мых поверхностей зависит от необходимой точности соединений, от требо­ваний к внешнему виду и эксплуатационных свойств (уменьшение трения, удобство и безопасность обслуживания машины и пр.).

Прямой связи между точностью изготовления и шероховатостью не су­ществует, так как всегда можно предъявить высокие требования к шерохо­ватости поверхности при весьма неточном изготовлении ее. Однако, чем меньше поле допуска, тем более высокие требования предъявляются к ше­роховатости поверхности. Это позволяет ориентировочно выбирать мини­мально необходимую шероховатость поверхности детали в зависимости от допуска с помощью диаграммы (рис. 126).

Рис. 126

Наибольший диаметр ступенчатого валика, приведенного на том же чер­теже в качестве примера, обозначен ?52__{0 019}. По таблице полей допусков валов ГОСТ 25347-82 (см. табл. 12) в колонке h6 определяем предельные от­клонения для вала диаметром 0 52 мм. Они составляют 19 мкм. Следова­тельно, допуск равен 19 мкм. Теперь, пользуясь диаграммой, находим па­раметр шероховатости поверхности.

Как видно из диаграммы, допуску 19 мкм должна соответствовать шеро­ховатость поверхности параметра R_а в диапазоне 0,63 … 1,25 мкм.

Примечание. Заштрихованное между двумя кривыми линиями поле ог­раничивает пределы достигаемой шероховатости поверхности при одной и той же точности изготовления.

Аналогично можно установить шероховатости и для размера ?30_{-0 013}.

Шероховатость поверхностей деталей – Inzhener-Info

Качество поверхностного слоя определяется совокупностью характеристик: физико-механическим состоянием, микроструктурой металла поверхностного слоя, шероховатостью поверхности. Состояние поверхностного слоя влияет на эксплуатационные свойства деталей машин: износостойкость, виброустойчивость, контактную жесткость, прочность соединений, прочность конструкций при циклических нагрузках и т. д.

Параметры и характеристики шероховатости поверхности установлены ГОСТ 2789–73, требования к другим характеристикам поверхностного слоя назначают по руководящим материалам предприятия.

Для оценки шероховатости поверхности ГОСТ 2789–73 предусматривает шесть параметров:

высотные: Ra — среднее арифметическое отклонение профиля; Rz — высота неровностей профиля по десяти точкам; R_max — наибольшая высота профиля;

шаговые: S — средний шаг неровностей профиля по вершинам; S_m — средний шаг неровностей профиля по средней линии;

высотно-шаговый t_p — относительная опорная длина профиля.

Базой для отсчета высот выступов и впадин неровностей, свойства которых нормируются, служит средняя линия профиля (рис. 279) — базовая линия, имеющая форму номинального профиля и проведенная так, что в пределах базовой длины среднее квадратическое отклонение профиля до этой линии минимально.

Через высшую и низшую точки профиля в пределах базовой длины l проводят линии выступов и впадин профиля, эквидистантно средней линии. Расстояние между этими линиями определяет наибольшую высоту неровностей профиля R_max.

Среднее арифметическое отклонение профиля Ra определяется как среднее арифметическое абсолютных значений отклонений профили в пределах базовой длины:

или приближенно:

Высота неровностей профиля по десяти точкам Rz равна средней арифметической суммы абсолютных отклонений точек пяти наибольших минимумов Н_{i min} и пяти наибольших максимумов H_{i max} профиля в пределах базовой длины:

Вместо средней линии, имеющей форму отрезка прямой, определяют расстояние от высших точек пяти наибольших максимумов h_imax и низших точек пяти наибольших минимумов h_imin до линии, параллельной средней и не пересекающей профиль.

Тогда

Средний шаг неровностей S вычисляют как среднее арифметическое значение шага неровностей Smi в пределах базовой длины:

Средний шаг неровностей профиля по вершинам S — среднее арифметическое значение шага неровностей профиля по вершинам S_i в пределах базовой длины

Под опорной длиной профиля η_р понимают сумму длин отрезков в пределах базовой длины, отсекаемых на заданном уровне в материале выступов профиля линией, эквидистантной средней линии.

Относительная опорная длина профиля t_p определяется как отношение опорной длины профиля η_р к базовой длине:

Требования к шероховатости поверхности по ГОСТ 2789-73 устанавливают указанием числовых значений параметров. В дополнение к количественным параметрам для более полной характеристики шероховатости указывают направление неровностей (условное обозначение — см. рис. 280), вид обработки поверхности или последовательность видов обработки (рис. 281 — 283).

В обозначении шероховатости поверхности, вид обработки которой конструктором не устанавливается, применяют знак, приведенный на рис. 282, а; если поверхность образована с удалением слоя материала — знак, приведенный на рис. 282, б; и для поверхности, образованной без удаления слоя материала, — знак, приведенный на рис. 282, в.

Значение параметра Ra указывают без символа, например, 0,5. Для остальных указывают символы, например, R_mах 6,3.

ГОСТ 2789-71 установлено 14 классов шероховатости поверхности. Причем классы 1—5, 13 и 14 определены через параметр Rz, классы 6—12 через параметр Ra. Каждый класс определен только по одному параметру и базовой длине. Числовые значения параметров заданы в виде диапазонов, верхние пределы которых полностью соответствуют ранее действовавшим.

Требования к шероховатости поверхности устанавливают путем задания значения параметра (параметров) и базовой длины. Причем целесообразно пользоваться предпочтительными значениями параметра Ra (графа 2, табл. 29). Эти значения находятся вблизи середины диапазона, определяющего данный класс шероховатости. В других случаях могут назначать величины параметров по графам 3 или 4.

Требования к шероховатости поверхности определяются условиями работы поверхности в машине. В общем случае, чем выше требования по точности, тем выше требования и по шероховатости поверхности.

Для грубых квалитетов с расширенным полем допусков класс шероховатости можно снижать, что уменьшает стоимость изготовления.

Минимальный класс шероховатости поверхности обработки, необходимый для получения различных квалитетов, можно выбрать по табл. 30.

Классы шероховатости поверхностей, соответствующие различным видам обработки, приведены и табл. 31.

При выборе класса шероховатости должны быть учтены свойства материала и твердость поверхности детали. Высокие показатели для сталей можно получить при твердости не ниже HRC 30—35. Стальные изделия, подлежащие чистой обработке, должны быть по меньшей мере подвергнуты улучшению или нормализации. Термически необработанные низкоуглеродистые стали тонкой обработке поддаются плохо.

По условиям обработки получить чистую отделку и точные размеры в отверстиях труднее, чем на валах. Поэтому, как правило, требование к шероховатости поверхности в отверстиях назначают на 1—2 класса ниже, чем на валах.

В интересах уменьшения стоимости изготовления рекомендуется применять менее высокие требования к шероховатости, совместимые с условием надежной работы деталей.

В некоторых случаях (соединения с натягом, подшипники скольжения) существуют оптимальные параметры поверхности, отклонения от которых в ту или другую сторону снижают работоспособность соединений.

Свободные поверхности (не входящие в соединения или расположенные с зазором по отношению к ближайшим поверхностям) следует в интересах экономичности обрабатывать по низким классам шероховатости. Исключение составляют напряженные циклически нагруженные детали. Для повышения сопротивления усталости такие детали обрабатывают так, чтобы обеспечить высокий класс шероховатости поверхности, полируют и дополнительно упрочняют поверхностным пластическим деформированием.

Ниже приведены ориентировочные значения классов шероховатости поверхностей для типовых машиностроительных деталей, основанные на опыте общего машиностроения.

Шероховатость поверхностей типовых машиностроительных деталей

	Классы шероховатости
Подшипники скольжения:
малонагруженные, работающие при умеренных окружных скоростях:
– отверстие	7—9
– вал	8—10
высоконагруженные, работающие при больших окружных скоростях:
– отверстие	8—9
– вал	9—10
Упорные подшипники скольжения (рабочие поверхности):
– малонагруженные	7—9
– высоконагруженные, работающие при больших окружных скоростях	8—10
Сферические поверхности самоустанавливающихся подшипников и т. п.	9—12
Неподвижные соединения с посадкой скольжения [Н(h)]:
– отверстие	8—9
– вал	9—11
Соединения с переходными посадками:
– отверстие	7—9
– вал	8—10
Прессовые и конусные соединения:
– отверстие	7—10
– вал	8—11
Упорные буртики неподвижных цилиндрических соединений (рабочие поверхности)	6—8
Посадки подшипников качения:
отверстие в корпусе при классе точности подшипника:
– нормальном 0	8—9
– повышенном 6	9—10
– высоком 5	10—11
– прецизионном 4	11—12
вал при классе точности подшипника:
– нормальном 0	8—10
– повышенном 6	10—11
– высоком 5	11—12
– прецизионном 4	12—13
Тела качения в контактно-нагруженных сочленениях	10—12
Цилиндры под поршни:
– с мягкими уплотнениями (манжеты)	7—10
– с металлическими кольцами (с притиркой)	9—12
Поршни (рабочая поверхность):
– чугунные и стальные	9—10
– из легких сплавов	10—12
Поршневые пальцы:
– отверстие	8—11
– палец	9—12
Скальчатые насосы высокого давления:
– цилиндры (с притиркой)	10—12
– плунжеры(с притиркой)	12—14
Золотники цилиндрические:
маслораспределительные:
– отверстие (с притиркой)	8—10
– золотник (с притиркой)	9—11
газораспределительные:
– отверстие (с притиркой)	9—11
– золотник (с притиркой)	10—12
Золотники плоские:
– корпус (с притиркой)	9—10
– золотник (с притиркой)	11—12
Конические пробковые краны (рабочие поверхности):
– отверстие (с притиркой)	9—10
– пробка (с притиркой)	10—12
Клапаны с коническими поверхностями:
направляющими:
– втулка штока	9—10
– шток	10—11
уплотняющими:
– рабочая поверхность седла (с притиркой)	9—11
– рабочая фаска клапана (с притиркой)	10—12
Кулачковые механизмы (рабочие поверхности):
– кулачок	9—11
– приводной ролик	9—12
– плоский толкатель	8—11
Копиры (рабочие поверхности):
– копир	8—10
– ролик	9—11
Шлицевые соединения, центрирование:
по наружному диаметру:
– отверстие	7—10
– вал	8—10
по внутреннему диаметру:
– отверстие	9—12
– вал	7—9
по граням шлицев:
– охватывающие поверхности	7—10
– охватываемые поверхности	8—11
Шлицевые соединения с зазором:
– рабочие грани	7—10
– отверстие	8—11
– вал	7—8
Шпоночно-пазовые соединения (рабочие грани):
– пазы	5—7
– шпонка	6—8
Направляющие призматические поверхности:
– охватывающие	8—10
– охватываемые	9—12
Резьбы наружные:
– рядовые	5—6
– повышенной точности	6—7
– точные	8—9
Резьбы внутренние:
– рядовые	4—5
– повышенной точности	5—6
– точные	7—8
Винты ходовые (рабочие поверхности):
– гайка	8—10
– винт	10—12
Прямозубые колеса (рабочие поверхности зубьев):
– неответственного назначения	6—7
– работающие с умеренными нагрузками и окружными скоростями	7—8
– работающие со средними нагрузками и окружными скоростями	9—10
– тяжелонагруженные, подверженные ударной нагрузке и работающие при высоких скоростях (с притиркой или обкатыванием)	10—12
Косозубые и шевронные колеса (рабочие поверхности зубьев):
– работающие при умеренных нагрузках и окружных скоростях	6—8
– тяжелонагруженные и работающие при высоких окружных скоростях	8—10
Конические зубчатые колеса (рабочие поверхности зубьев):
– работающие при умеренных нагрузках и окружных скоростях	6—8
– тяжелонагруженные и работающие при высоких окружных скоростях	8—10
Червячные колеса (рабочие поверхности зубьев):
– работающие при умеренных нагрузках	7—8
– тяжелонагруженные	8—10
Червяки (рабочие поверхности витков):
– работающие при умеренных нагрузках	8—9
– тяжелонагруженные	10—11
Храповые колеса (рабочие поверхности зубьев)	8—9
Колеса свободного хода роликовые (рабочие поверхности):
– охватывающая обойма	8—10
– охватываемая обойма	10—12
– ролики	12—13
Фрикционы, тормоза (рабочие поверхности):
– цилиндрические	9—12
– плоские	8—10
Уплотнения цилиндрические контактные (рабочие поверхности валов):
– с мягкими элементами (манжеты)	10—11
– с металлическими элементами	11—12
Уплотнения торцовые (рабочие поверхности дисков):
– с мягкими элементами	9—10
– с металлическими элементами (с притиркой)	10—12
Уплотняющие поверхности ниппелей, штуцеров и т. п.	7—9
Шкивы (рабочие поверхности):
– под плоские ремни (с полированием)	9—12
– клиноременных передач	8—10
Стыки герметичные, собираемые на прокладках:
– мягких	6—8
– твердых	8—9
– из мягких металлов	9—10
Стыки герметичные (металл по металлу) (с притиркой)	10—12
Приваленные плоскости (без прокладок):
– рядовые	5—7
– точные	8—10
Свободные поверхности деталей (торцы и ненесущие цилиндрические поверхности валов, фаски, нерабочие поверхности зубчатых колес, шкивов, маховиков, рычагов и т. п.):
– малонагруженных	4—6
– нагруженных высокими циклическими нагрузками (вплоть до полирования)	6—9
Галтели:
– неответственного назначения	5—6
– деталей, нагруженных высокими циклическими нагрузками (вплоть до полирования)	8—10
Шестигранники, четырехгранники, лыски, пазы под ключ и т. п.	4—5
Отверстия под крепежные детали, устанавливаемые с зазором	4—5
Опорные поверхности под гайки и головки болтов:
– рядовые соединения	5—6
– ответственные, циклически нагруженные соединения	7—8
Центрирующие буртики (фланцев, крышек, корпусных деталей и т. д.):
– отверстие	5—6
– буртик	6—7
Детали управления, рукоятки, ручки, маховички и т. п. (с полированием)	8—10
Пружины сжатия (заправка торцов)	4—5
Мерительный инструмент (рабочие поверхности) (с доводкой)	12—14

Шероховатость поверхности – что это и как выбрать?

Каждый молодой конструктор, начинающий чертить свое первое задание, сталкивается с вопросом – как выбрать шероховатость и что это вообще такое? Если учился он по более или менее профильной теме – то ответ он, может быть, и знает, но зачастую, как показывается практика моего общения с новоприбывшими студентами, этих знаний у многих нет. Начнем по порядку – с теории.

Что такое шероховатость поверхности?

Для ответа на этот вопрос давайте задумаемся о том, как изготавливаются детали. В любом случае, для того, чтобы придать исходному материалу вид детали, изображенной на чертеже, его приходится отпиливать, отрезать, сверлить, фрезеровать или гнуть. Гибка и прочие деформации нас сейчас не особо касаются, а вот механические обработки, описанные выше, вполне.

При отрезе материала поверхность, по которой проходит режущий инструмент, остается отнюдь не гладкой, на ней будут зазубрины, царапины и прочие перепады. Это и есть шероховатость поверхности. Они, конечно, не такие огромные, чтобы прямо бросаться в глаза – их размер в районе нескольких микрометров. И эти размеры, что не удивительно, четко обозначены в соответствующем ГОСТе. Это ГОСТ 2789-73 – «Шероховатость поверхности».

В этом стандарте есть графическое изображение тех неровностей, о которых идет речь.

Рисунок из Википедии, свободной энциклопедии

При увеличении любой поверхности материала можно увидеть похожую картину. Исходя из соотношений указанных на чертеже параметров неровностей можно вывести несколько основных типов шероховатости, которые мы указываем на чертеже.

• Ra — среднее арифметическое отклонение профиля;
• Rz — высота неровностей профиля по десяти точкам;
• Рmax — наибольшая высота профиля;
• Sm — средний шаг неровностей;
• S — средний шаг местных выступов профиля;
• tp — относительная опорная длина профиля, где р – значения уровня сечения профиля.

При указании шероховатости на чертеже предпочтительным является вариант Ra, о чем нам и сообщает ГОСТ.

Рассмотрим первые два варианта шероховатости Ra и Rz.

В случае с Ra численное ее выражение есть среднее арифметическое из абсолютных значений отклонений профиля в пределах базовой длины, и формируется оно по формуле:

где l – базовая длина, n – число выбранных точек профиля на базовой длине.

В случае с Rz берется сумма средних абсолютных значений высот пяти наибольших выступов профиля и глубин пяти наибольших впадин профиля в пределах базовой длины:

где ypmi — высота i-го наибольшего выступа профиля, yumi — глубина i-й наибольшей впадины профиля.

В ГОСТе есть табличка, где сведены все возможные значение шероховатостей Ra, и подчеркнуты предпочтительные.

Как выбрать шероховатость?

Выбор шероховатости не такой уж и сложный процесс, как может показаться. Везде, где я работал, да и у знакомых так же, по умолчанию выбирается шероховатость Ra6,3 для всех поверхностей, где нет конкретных указаний о гладкости поверхности. Для более гладких поверхностей, например, шлифованных, значение шероховатости может быть в пределах от 3,2 до 0,1. Смотреть нужно по целевой принадлежности детали. Например, если к поверхности, для которой указывается шероховатость, будет прикладываться охлаждаемый радиатор, то ее нужно сделать гладкой – Ra1,6. За все время работы я встречал использование только четырех вариантов шероховатости:

1. 6,3 везде
2. 3,2 в более аккуратных местах, таких как канавки под уплотнительную резинку
3. 1,6 в местах контакта охлаждаемых поверхностей
4. 0,8 в местах, где поверхность полировалась (лазерная техника)

При попытках рассмотреть этот вопрос в интернете, можно найти много разнообразных картинок с теорией, где нарисована хитрая деталь со всеми возможными видами обработки и указаны шероховатости для этих видов. Характерно то, что на всех этих картинках цифры указаны вроде бы одинаковые, но диапазоны у них разные. В любом случае, для общего понятия правильной постановки шероховатости будет достаточно и списка выше, а для более хитрых деталей следует изучить требование, которые к ним применяются конкретно на предприятии или заказчиком.

Что такое шероховатость поверхности? | Введение в шероховатость | Введение в шероховатость

Что такое шероховатость поверхности?

Рассмотрите поверхности обработанных деталей, которые вы видите вокруг себя. Эти поверхности бывают самых разных типов, от блестящих и гладких до шероховатых и матовых. Эти внешние различия связаны с различной шероховатостью поверхности каждой детали.

Шероховатость поверхности определяется как меньшая частота реальных поверхностей по сравнению с впадинами.Если вы посмотрите на обработанные детали, вы заметите, что их поверхности имеют сложную форму, состоящую из серии выступов и впадин разной высоты, глубины и расстояния. На шероховатость поверхности в значительной степени влияет микроскопическая шероховатость поверхности каждой детали.

Различия в шероховатости поверхности, очевидно, приводят к визуальным отличиям, однако они также влияют на множество других характеристик. Примеры включают: степень износа, способность образовывать уплотнение при контакте детали с другой поверхностью и толщину краски, необходимую для покрытия детали.Вот почему необходимо количественно определять шероховатость поверхности, то есть микроскопическую шероховатость поверхностей.

Существует бесчисленное множество методов, которые можно использовать для количественной оценки микроскопических шероховатостей. Некоторые примеры включают в себя определение разницы уровней между самой высокой и самой низкой точками в пределах квадратной области размером 1 мм 0,04 дюйма или определение разницы между средним значением 5 высоких точек и средним значением 5 низких точек на прямой линии длиной 2 мм 0,08 дюйма. Однако, если стандарты определяются таким произвольным образом, могут возникнуть несоответствия.

Когда деталь от компании A собирается вместе с деталью от компании B для формирования конечного продукта, эти составляющие детали должны иметь одинаковую шероховатость поверхности. Если они этого не сделают, то будет нарушена способность образовывать печать. В этой ситуации серьезной проблемой является то, что компании A и B управляют шероховатостью поверхности, используя разные стандарты. Международная организация по стандартизации (ISO) регулирует стандарты для определения шероховатости поверхности.

В этом документе шероховатость поверхности также относится к количественному анализу в соответствии со стандартом ISO 4287: 1997.

Что такое шероховатость поверхности | Принцип работы прибора для измерения шероховатости поверхности

Иногда задают вопрос: «В какой момент шероховатость становится волнистостью?» На это почти невозможно ответить.

Переход от концепции шероховатости к концепции волнистости часто зависит от размера заготовки.

Например, неравномерный интервал, который на шпинделе станка будет рассматриваться как шероховатость, будет рассматриваться как волнистость на вахте.Количество волн функциональной длины также имеет некоторое влияние на то, как мы классифицируем неровности. Одна волна на часовой рейке может рассматриваться как кривизна, но большее количество волн на более длинной рукоятке может быть принято как волнистость.

Лучше разделять шероховатость, волнистость и форму в зависимости от их причины, поскольку это также относится к факторам производительности. Таким образом, мы можем определить шероховатость, волнистость и форму поверхности следующим образом.

Что такое шероховатость поверхности?

Шероховатость поверхности определяется как неровности, присущие производственному процессу.(например, режущий инструмент или абразивное зерно). Шероховатость Она количественно определяется отклонениями в направлении вектора нормали реальной поверхности от ее идеальной формы. Если эти отклонения большие, поверхность шероховатая; если они маленькие, поверхность гладкая.

Что такое Waveness?

Волнистость – это часть текстуры, на которую накладывается шероховатость. Это может быть результатом вибрации, дребезжания или деформации материала. Также невозможно точно указать, где прекращается волнистость, и форма становится частью общей формы детали, но, используя тот же критерий, мы говорим, что:

Что такое форма ?

Форма – это общая форма поверхности без учета вариаций из-за шероховатости и волнистости.

Таким образом, эти различия являются качественными, а не количественными, но имеют большое значение, так как определение их таким образом хорошо установлено и функционально обосновано. Шероховатость достигается только в результате производственного процесса, а не станка. Следы могут быть оставлены инструментом или самой крупой: для одних процессов они будут носить периодический характер, а для других – более случайный.

Что такое измерения формы ?. Подробнее .. .

Программа Talyprofile для измерения шероховатости, формы и контура.Начните бесплатную пробную версию на 3 месяца! Предназначен для продуктов серии Surtronic S-100, intra и PGI Optics. Программное обеспечение для анализа шероховатости поверхности
Посмотрите демонстрацию на , как подключить прибор для измерения шероховатости поверхности Surtonic s-100 к программному обеспечению шероховатости поверхности Talyprofile ? Смотреть видео!

Также имеется более тонкая структура, образованная разрывом детали во время обработки, скоплением мусора на краю и небольшими дефектами на режущей кромке инструмента. Однако волнистость связана с отдельным станком, дисбалансом шлифовального круга, неточностью ходового винта и недостаточной жесткостью.

Ошибки формы часто возникают из-за того, что деталь не удерживается достаточно надежно, направляющая не прямая, или выделяется тепло во время процесса, которое может вызвать изгиб поверхности.

Следует подчеркнуть, что эти три характеристики никогда не встречаются изолированно. Большинство поверхностей являются результатом сочетания шероховатости, волнистости и формы.

Поскольку отдельные неровности шероховатости слишком малы, чтобы их можно было увидеть невооруженным глазом, требуется прибор для измерения шероховатости поверхности .Небольшой стилус проводится по поверхности с постоянной скоростью на заданное расстояние. Электрический сигнал получается и усиливается, чтобы получить значительно увеличенное вертикальное увеличение.

Этот сигнал может отображаться как на графике, так и на экране, вместе с числовыми значениями, которые характеризуют текстуру поверхности.

Стандарт ISO для измерения шероховатости поверхности – это конический щуп 60 ° или 90 ° со сферическим наконечником радиусом 2 мкм. Тем не менее, это довольно деликатный стилус, и для его использования в полной мере необходим инструмент с превосходными механическими свойствами.

Экономичные услуги по измерению контрактов для ваших бизнес-приложений. Получите услуги измерения

Каковы области применения / принцип работы приборов для контроля шероховатости поверхности?

Во многих областях применения шероховатость поверхности тесно связана с функцией, например, когда две поверхности находятся в тесном подвижном контакте друг с другом, их шероховатость будет влиять на их уплотняющие или износостойкие свойства. Это может указывать на то, что «чем плавнее, тем лучше», но это не всегда верно, поскольку могут быть задействованы другие факторы.

Было обнаружено, что при смазке требуются впадины шероховатости для удержания масла. Также необходимо учитывать финансовый аспект: создание очень гладких поверхностей стоит больших денег, и расходы на это упражнение могут значительно увеличить счет без увеличения производительности.

Как бы хорошо ни были смазаны две поверхности, находящиеся в относительном движении (например, вал и его подшипник), некоторый износ все же произойдет. Если поверхность шероховатая, она скоро станет более гладкой по мере износа выступов.Поскольку при этом удаляется металл, стыковка двух деталей будет изменяться быстрее, чем если бы отделка была оптимальной с самого начала. С другой стороны, некоторые детали, такие как зажимные устройства или штифт с натягом, зависят от трения для своей функциональности.

Еще одно применение, в котором шероховатость может повлиять на производительность, – это использование манжетных уплотнений для предотвращения утечки гидравлических жидкостей. Если покрытие слишком гладкое, трудно сохранить жидкую пленку между валом и уплотнением.Если покрытие слишком грубое, это может привести к истиранию и, как следствие, поломке, что приведет к поломке. Проверка текстуры, оставшейся на компоненте после обработки, часто выявляет дефекты инструмента, неправильные настройки инструмента или неправильные скорости и подачи инструмента.

Внешний вид поверхности может иметь некоторое значение. Например, листовая сталь, используемая для кузовов автомобилей, должна иметь отделку, которая позволит краске приклеиваться к поверхности без эффекта «апельсиновой корки» и с ровным внешним видом. Любой, кто пробовал рисовать на стеклянной поверхности, оценит сложность получения прочной склеенной отделки.Металлические детали – не единственные компоненты, требующие контроля; и бумажные, и пластиковые детали требуют одинаковой повторяемости.

Найти Что вы ищете?
Есть вопросы? Если вам нужна помощь в выборе подходящего продукта для вашего бизнеса или предложения по темам, которые вы хотели бы ожидать от экспертов Taylor Hobson, заполните эту форму .. Спросите наших экспертов

Связанные товары:

Посмотреть здесь профилометры для измерения шероховатости поверхности.Для получения более подробной информации, пожалуйста, обращайтесь к нам. СВЯЖИТЕСЬ С НАМИ

Связанный:

Будьте на связи с последними обновлениями продуктов, событиями и другой информацией, доставленной на ваш почтовый ящик от Тейлора Хобсона. ПОДПИСЫВАТЬСЯ

Ra и RMS | Шероховатость поверхности

Шероховатость поверхности определяется расстоянием между выступами и впадинами. Чем больше расстояние, тем шероховатее поверхность.

Ra и RMS – это измерения шероховатости поверхности . Оба измерения выполняются с помощью профилометра, хотя расчеты для Ra и RMS различаются.Ra – это среднее значение шероховатости, а RMS – это среднеквадратическое значение поверхности. Оба измерения основаны на высоте пиков и впадин на поверхности, однако каждый из них использует измерение по-своему. Один пик на поверхности будет влиять на среднеквадратичное значение больше, чем на значение Ra.

Шероховатость поверхности определяется расстоянием между выступами и впадинами. Чем больше расстояние, тем шероховатее поверхность. Шероховатость поверхности определяет, как объект будет взаимодействовать с окружающей средой.Шероховатые поверхности, как правило, быстрее изнашиваются, а также имеют более высокое трение, хотя они, как правило, обладают лучшими адгезионными свойствами.

Ra, средняя арифметическая шероховатость, является наиболее широко используемым параметром шероховатости. Ra обеспечивает общее описание изменений высоты поверхностей и менее чувствителен к большим пикам и впадинам. Он выражается в микрометрах или микродюймах.

Среднеквадратичное значение измеряет средние отклонения высоты средней линии. Среднеквадратичное значение рассчитывается путем измерения высоты микроскопических пиков и впадин поверхности, возведения этих измерений в квадрат, определения среднего квадратов и нахождения квадратного корня из этого числа.

Вы производитель или производитель, и вам нужна лаборатория для проведения испытаний на шероховатость поверхности? Позвольте нам помочь вам! Отправьте запрос на тестирование на нашем веб-сайте или по телефону 1-855-377-6821 или просмотрите дополнительные запросы на шероховатость поверхности Ra и RMS!

Запрос на испытание шероховатости поверхности Ra и RMS

• Лаборатория металлургических материалов, необходимая для количественной оценки шероховатости поверхности тонких металлических полос (интерферометрия, атомно-силовая микроскопия, АСМ и т. Д.)
• Медицинской компании нужна лаборатория материалов для неразрушающего оптического контроля неразрушающего контроля, включая анализ шероховатости неровной поверхности.
• Металлургическая лаборатория ISO, необходимая для испытания шероховатости поверхности алюминия. Количество: 10-15 шт., Размер 120 мм х 95 мм. Материал: алюминий. Чистота поверхности Rz и Ra.
• ДОЛГОСРОЧНЫЕ ИСПЫТАНИЯ Металлургическая лаборатория, необходимая для сертификации труб из нержавеющей стали и испытаний на определенное значение RA, шероховатость поверхности
• ЮРИДИЧЕСКАЯ ИНФОРМАЦИЯ Лаборатория материалов, необходимая для измерения поверхности гибкого тонкопленочного материала с целью определения некоторых топографических характеристик, таких как шероховатость поверхности Ra.Контактный режим тестирования АСМ в условиях окружающей среды; бесконтактный оптический интерферометрический профилометр, такой как профилометр Wyko. Возможность сканирования образца размером 200 × 200 мкм с разрешением до 0,5 нм для получения самых гладких материалов.
• Механическая лаборатория, необходимая для испытания двигателей 24 узлов двигателя с измерением шероховатости поверхности (требуемая спецификация Ra не более 0,4 мкм). Поверхность, которую мы хотели бы измерить, находится на 8-миллиметровом валу в осевом положении 0,188, нам нужны как осевые, так и окружные измерения на этих деталях.
• Физическая лаборатория, необходимая для испытания шероховатости поверхности 40 деталей. Проверено на цилиндрическом корпусе и фаске на детали. Я бы предпочел, чтобы тестирование проводилось бесконтактным способом и результаты в режиме Ra и Rz.
• Физическая лаборатория, необходимая для контроля шероховатости

Переиздано промоутером сообщения в блоге

Почему важна чистота поверхности? Понимание критического сырья…

Чистота поверхности – один из наиболее важных факторов, когда речь идет о заказе материала или соблюдении технических условий.Из-за большого разнообразия эффектов, которые может иметь различная отделка поверхности, его никогда не следует четко определять или оставлять на усмотрение. Самый простой способ добиться этого – определить качество поверхности по стандартному промышленному обозначению или фирменному обозначению. Если на данный момент вы все еще думаете, что обработка поверхности не имеет значения для моего продукта , я бы попросил вас учесть следующие аспекты, которые покрытие может иметь на вашем материале:

1. Это обеспечивает определенную визуальную привлекательность
2. Это может иметь большое влияние на коррозионную стойкость
3. По-разному влияет на определенные производственные операции
4. Деньги.Различные виды отделки требуют разных экономических соображений.

Важно, чтобы после того, как была выбрана конкретная обработка поверхности, а затем решено, что она будет успешно работать для производителя и его области применения, чтобы весь металл, который они поставляют, имел точно такую ​​же отделку каждый раз. Это связано с обеспечением повторяемости, согласованности и качества материала, который вы используете для производства своей продукции. Производители и покупатели стали всегда должны сотрудничать с вашим партнером по прокатному оборудованию, чтобы гарантировать, что покупаемый вами металл будет производиться одинаково каждый раз, а качество и точность сохраняются.Это очень важно, потому что на отделку могут повлиять все следующие факторы:

• Чистота
• Чистота реальных валков
• Поставщик и поставщик поставщика
• Толщина
• Производственный маршрут

Какие бывают типы металлической отделки?

Давайте теперь погрузимся в различные типы отделки и что каждый из них влечет за собой. Ульбрих обладает широкими возможностями, когда дело доходит до отделки поверхности, и всегда будет работать с вами, чтобы определить, что лучше всего подходит.Если вы ищете типичную фрезерную отделку или что-то блестящее с зеркальным покрытием, мы будем работать с вами, чтобы получить надлежащую отделку поверхности. Один производитель может искать отделку, которая помогает от коррозии, в то время как другому может потребоваться что-то особенное для обработки. Наш процесс поможет в обоих случаях. Один из самых распространенных вариантов отделки – это отделка №2. Это материал, который был подвергнут холодной прокатке и отжигу, а затем пропущен через полированные валки.Это соответствует тому, что на крупных плавильных заводах называют отделкой 2B или чистым отожженным покрытием. Еще одна очень популярная отделка – это матовая рулонная (RD) отделка. На плавильных заводах это обычно называют двухмерной обработкой листа, а иногда – отделкой №1 для полосы. Это покрытие просто холоднокатаное и отожженное, но без глянцевого покрытия и обычно имеет более грубую поверхность.

Что такое шероховатость поверхности?

Шероховатость поверхности, мера текстуры обработанной поверхности, обычно является ключевым фактором, который указывается производителями, когда дело касается отделки.Он основан на статистическом представлении высокочастотных отклонений поверхности (микроскопических пиков и впадин) от локальной средней высоты поверхности. Думайте о шероховатости как о крошечных каналах между формовочной машиной и сырьем. Правильная шероховатость означает надлежащий масляный контакт. Это может иметь значение, между тем, чтобы внести свою лепту, или катастрофой. С эстетической точки зрения шероховатость обеспечивает отражательную способность, будь то блестящая или матовая. В параметрах шероховатости поверхности есть много терминов, на которые стоит обратить внимание.

Как измеряется чистота поверхности?

Метель «R»

Краткий поиск в Интернете параметров шероховатости поверхности даст сотни сокращений и формул. Ra, Rq, Rsk, Rku Rp ведут к неясным описаниям среднего арифметического, среднеквадратичного, асимметрии, эксцесса и максимальной высоты пика. И это лишь некоторые из множества ценностей!

Попытка следовать математической формуле для лучшего понимания еще более обременительна.Каждая ценность имеет значение, так с чего же нам начать? Настоящий вопрос, который нам нужно задать: что для нас важно? Большинство требований к приложениям можно обсудить, используя лишь несколько общих значений. Что нам действительно нужно определить и сообщить, так это то, насколько шероховатая поверхность в среднем и как определять нежелательные состояния поверхности.

Шероховатость поверхности: Ra

Когда мы говорили о тусклом холодильнике, мы говорили о Ra .

Металлы не совсем плоские, когда мы смотрим на поверхность под микроскопом.На всей поверхности есть пики и долины, похожие на горный хребет. Значение Ra выражает среднее значение пиков и впадин поверхности. Изображение справа показывает, как определяется это значение. Значения обычно выражаются в микродюймах или микрометрах. Микро означает одну миллионную, поэтому значения, о которых мы говорим, очень малы. Например, Ульбрих определяет нашу типичную отделку № 2 как максимум 12 микродюймов. Это означает 12 миллионных долей дюйма!

Средняя шероховатость важна, потому что она лучше всего определяет поверхность.Качественные утверждения, такие как «Я хочу гладкий материал» или «Я хочу грубый материал», являются металлургическим эквивалентом похода в ресторан и высказывания «Я хочу чего-нибудь вкусненького». Мы должны быть конкретными в том, как мы говорим о чистоте и текстуре поверхности, потому что поверхность имеет особые потребности. Сказать: «Мне нужна поверхность толщиной от 15 до 30 микродюймов Ra , потому что я хочу, чтобы этот холодильник скрывал отпечатки пальцев» – все равно что «Мне нужна еда без арахиса, потому что у меня аллергия». Что ж, это близкая аналогия, хотя у холодильников нет аллергии на отпечатки пальцев.

Измерение состояния: Ry

Состояние предшествует термину «дефект». Дефект – это заключение о неприемлемости состояния. Как определить, является ли состояние поверхности дефектом? Конечно, с шероховатостью поверхности! На этот раз мы будем использовать термин шероховатости Ry . Это определяется как максимальная высота профиля поверхности. Это разница между самым высоким пиком и самой низкой впадиной образца. Это значение выгодно для нас, потому что оно покажет нам условия на поверхности, далекие от средних.Наиболее частые состояния, не близкие к средней шероховатости, – это потертости и царапины. Использование профилометрии позволяет Ульбриху и клиентам говорить одинаково. Субъективно определить критерии приемлемости потертостей и царапин очень сложно. Представьте, что вы пытаетесь рассказать о потертости по тому, как она выглядит или по ощущениям? Промышленность иногда определяет царапину как состояние депрессии, превышающее Ry 100 микродюймов. Поэтому потертость часто определяется как любое подобное состояние ниже Ry 100 микродюймов.

The Hybrid: Rz

Если сразу перейти к определению, Rz – это расстояние между пиками и впадинами образца. Это похоже на Ry ! Однако Rz представляет собой сумму среднего из 5 самых высоких пиков и 5 самых низких впадин, иногда называемого средним значением шероховатости. Любопытно, что эта часть очень похожа на Ra . Этот гибридный аспект вызывает некоторые опасения при использовании Rz вместо Ry или Ra . Rz менее чувствителен к условиям поверхности по сравнению с Ry. Это означает, что если есть большая царапина и несколько меньших потертостей, серьезность большой царапины уменьшается при усреднении с потертостями. Rz более чувствителен к общей шероховатости по сравнению с Ra. Rz только усредняет 5 самых высоких и 5 самых низких секций. Ra – это среднее значение всего измеренного расстояния.

Важность работы с партнером по прокатке с расширенными возможностями контроля поверхности

Партнер по точной прокатке будет работать с вами, чтобы определить подходящую шероховатость поверхности, которая, в свою очередь, поможет определить подходящую отделку для вашего применения.В Ulbrich наши возможности варьируются от ярких до матовых, включая диапазон шероховатости от 10 нанометров до 60 микродюймов. Если ваши требования требуют индивидуальной обработки поверхности, специальная текстура может быть нанесена механически (прокаткой). Мы можем добиться этих конкретных результатов благодаря нашим возможностям контроля поверхности и производственному процессу.

Возможности контроля поверхности проистекают из понимания скорости деформационного упрочнения данного сплава и плавки, необходимой для обеспечения механических свойств, указанных заказчиком.В Ulbrich наша команда металлургов и экспертов по обработке стали понимает, что надлежащий контроль температуры полосы приведет к более однородным механическим свойствам и зернистой структуре по всей длине рулона. Если зерна вырастают слишком большими, объемный материал может проявлять неустойчивые механические свойства или нежелательную отделку поверхности. Мы можем производить металлическую отделку на постоянной основе, даже если указанные требования включают труднодостижимые условия поверхности. Это результат нашего многолетнего опыта, передового оборудования и технологий контроля поверхности, а также усовершенствованного производственного процесса.В дополнение к запатентованным технологиям, обеспечивающим отделку, Ulbrich обладает лучшими в отрасли возможностями контроля атмосферы, которые предотвращают нежелательные характеристики поверхности, такие как образование избыточного окисления; это позволяет полосе сохранять однородную поверхность прокатки. Наши клиенты получают выгоду от работы с командой опытных металлургов, которые работают с ними для достижения индивидуальных свойств с учетом их индивидуальных требований.

Прецизионные перекатывающие валки обеспечивают гораздо больший контроль качества поверхности, чем вы могли бы получить на плавильном заводе.Ульбрих работает со многими нашими клиентами, предлагая множество видов специальной, индивидуальной, конкретной области применения и обработки, которая никогда не была бы доступна на плавильном заводе. Если у вас остались вопросы, свяжитесь со специалистом, указанным ниже, и мы будем рады помочь вам достичь желаемого конечного продукта!

Насколько шероховатая становится гладкой? – Superior Die Set

Эта техническая статья представляет собой обзор темы шероховатости поверхности применительно к продуктам, предлагаемым Superior Die Set.Сначала мы рассмотрим внутренние стандарты Superior в отношении шероховатости поверхности. Мы объясним шкалу Ra для шероховатости поверхности и то, что она фактически представляет. Мы также поговорим о том, почему шероховатость поверхности является важной характеристикой нашей продукции. Кроме того, мы покажем вам оборудование для измерения шероховатости поверхности, используемое в Superior Die Set, и то, как оно работает. Наконец, мы поговорим о том, как восприятие может влиять на объективность измерения шероховатости поверхности.

Superior Die Set соответствует основным отраслевым стандартам чистоты поверхности, которые составляют 63 Ra для шлифовальной плиты Blanchard и 32 Ra для наземной шлифовальной плиты . Тем не менее, следует понимать, что на эти значения влияют многие факторы, которые могут вызывать разные показания, такие как смазочные материалы , окисление, царапины и состояние испытательного устройства, чтобы назвать несколько . Возможны переменные результаты тестирования. (Щелкните изображение ниже, чтобы увеличить его)

Шероховатость поверхности можно измерить несколькими разными способами, но, безусловно, наиболее распространенным методом (и методом, используемым Superior Die Set) является расчет для Ra , что соответствует среднему значению абсолютной шероховатости по сравнению со средним значением.Представьте, что вы смотрите на поверхность пластины, визуализированную как таковую: нас интересует высота как пиков, так и впадин поверхности по сравнению со средним значением. Если пики и впадины относительно велики по сравнению со средним значением шероховатости, то поверхность шероховатая и Ra высокий. Если пики и впадины относительно малы по сравнению со средним значением шероховатости, тогда поверхность гладкая и Ra низкий.

Другая шкала шероховатости поверхности, которую можно использовать, – это шкала RMS (среднеквадратическое значение) .Формула, используемая для расчета среднеквадратичной шероховатости поверхности, отличается от Ra, но использует те же индивидуальные измерения высоты пиков и впадин поверхности. Шкала RMS обычно не указывается так часто, как шкала Ra, из-за того, что один большой пик может повысить и исказить общее измерение шероховатости поверхности RMS по сравнению с расчетом Ra.

Шероховатость поверхности может иметь значение по разным причинам. Чаще всего мы измеряем шероховатость поверхности в Superior Die Set на шлифованной плите.В этой ситуации шероховатость поверхности важна главным образом потому, что она обычно коррелирует с тем, насколько хорошо мы смогли удержать размер и параллельность пластины. Плохая или непостоянная шероховатость поверхности может быть непосредственным визуальным признаком проблемы с размером или параллельностью.

Помимо шероховатости поверхности, которую мы можем измерить на шлифованных или шлифованных плитах Blanchard, существуют и другие ситуации, когда шероховатость поверхности имеет значение. Например, : шероховатость поверхности фрезерованных карманов или отверстий может повлиять на производительность – особенно в отношении износостойкости и образования трещин .Шероховатые поверхности обычно изнашиваются быстрее, чем гладкие. Предотвращение образования трещин важно во многих компонентах оснастки для штамповки, особенно в компонентах надрессорной балки и самой надстройке при ковке.

Ниже приведены несколько изображений портативного профилометра, используемого в Superior Die Set, в действии для измерения шероховатости поверхности: он работает, протягивая иглу с алмазным наконечником по измеряемой поверхности на определенное расстояние и с определенным контактным усилием. .Устройство подставляет данные смещения щупа в соответствующую формулу шероховатости поверхности и затем отображает их в формате Ra. Также доступны другие формулы шероховатости поверхности. Основными преимуществами использования контактного профилометра являются:

Приемка – большинство мировых стандартов чистоты поверхности написано для контактных профилометров

Независимость поверхности – контакт с поверхностью часто является преимуществом при наличии грязи, посторонних предметов, поверхности отражательная способность или цвет могут привести к неточным результатам с бесконтактным профилометром

Разрешение – Наконечник щупа на некоторых профилометрах может быть всего 20 нанометров, что обеспечивает разрешение, которое значительно лучше, чем даже при оптическом профилировании в белом свете .

Изображение 1 – результаты быстрого фрезерования кромок, изображение 2 – результаты шлифования поверхности, Изображение 3 – результаты шлифования Бланшара, изображение 4-графические данные

Объективное измерение имеет решающее значение, когда дело доходит до определения шероховатости поверхности, однако восприятие результатов производственного процесса могут помешать объективному измерению. Как вы увидите на изображении ниже, есть визуальные компараторы шероховатости поверхности, используемые многими квалифицированными специалистами в отрасли, чтобы получить приблизительную оценку шероховатости поверхности без проведения измерений.

Но что можно убрать из этого образа? Тот факт, что сталь удаляется с помощью определенного процесса – будь то шлифование по Бланшару, шлифование поверхности или даже фрезерование с ЧПУ – не означает, что результаты шероховатости поверхности должны быть ограничены заранее определенным диапазоном.

Фактически, Superior Die Set может удерживать Ra в диапазоне 8-16 даже при помоле Бланшара (см. «16BL» выше) и особенно при шлифовании поверхности (см. «16G» выше). Для Superior Die Set также характерно достижение значений Ra для фрезерованных кромок в диапазоне от 16 до 32, даже если эти фрезерованные кромки могут выглядеть совершенно иначе, чем поверхность отшлифованной поверхности! Следы от режущего инструмента или от шлифовального камня не обязательно означают что-либо в отношении шероховатости поверхности – это больше касается того, как мы проводим процесс шлифования или фрезерования.

В заключение, вот основные моменты этой статьи:

• Superior Die Set имеет внутренние стандарты шероховатости поверхности на всех шлифованных плитах.
• Ra является наиболее распространенным методом измерения шероховатости поверхности, и также используется в Superior Die Set
• Шероховатость поверхности важна для шлифованной пластины, потому что иногда она коррелирует с размером / параллельностью
• Шероховатость поверхности также важна в других ситуациях для износостойкости и предотвращения образования трещин
• В Superior Die Set используется контактный профилометр для измерения шероховатости поверхности
• Рисунок режущего инструмента и шлифовального камня не обязательно означает «хорошую» или «плохую» шероховатость поверхности

Шероховатость поверхности | Цифровые сплавы

«Из 5 основных категорий факторов, влияющих на шероховатость металлической AM-поверхности, перечисленных выше, лучшими кандидатами на улучшение общих результатов являются: дизайн, разрешение процесса и скорость процесса.Все эти три фактора могут быть использованы для сокращения времени и затрат на производство.

Оптимизация конструкции, включая ориентацию детали, геометрию и опоры, является наиболее эффективным способом улучшить шероховатость поверхности без внесения значительных изменений в процесс изготовления стержня. Оптимизированная конструкция может уменьшить количество поддерживаемых интерфейсов и устранить другие дефекты поверхности, что приведет к экономии времени и средств.

Разрешение процесса и скорость печати можно регулировать для экономии времени и средств. Однако обычно это увеличивает шероховатость поверхности.В большинстве процессов обработки металлов давлением уменьшение разрешения увеличивает как шероховатость поверхности, так и скорость печати. Экономия времени и средств за счет увеличения скорости печати часто может перевесить небольшое увеличение постобработки, необходимой для устранения дополнительной шероховатости поверхности.

Питер Роджерс, специалист по аддитивному производству в Autodesk, усиливает этот тезис о PBF:

«Мы обнаружили, что улучшение качества поверхности по сравнению с уменьшением скорости сборки не является сильным коммерческим аргументом, поэтому большинство компаний смотрят на то, какой толщины они могут создавать слои без ущерба для плотности.Если им удастся достичь плотности и формы, близкой к чистой, это прекрасно, так как они все равно шлифовали и полировали ».

Компромисс между шероховатостью поверхности и скоростью печати применяется во всех процессах. Одной из причин, по которой промышленность восхищается технологиями DED и Joule Printing ™, несмотря на их относительно высокую шероховатость поверхности, является их высокая скорость нанесения. Экономия времени и средств во время процесса печати может перевесить дополнительное время постобработки, необходимое для достижения конечной точности и характеристик шероховатости поверхности.

Есть много рычагов для оптимизации всего процесса обработки металлов давлением в отношении шероховатости поверхности. Ключевым моментом является понимание всех зависимостей и компромиссов, чтобы можно было оптимизировать всю систему для достижения определенных целей.

Что такое шероховатость валка? 5 Roll Ra’s и почему они важны

Шероховатость поверхности валка – важный параметр, который следует учитывать при создании различных продуктов. Слишком гладкая поверхность может вызвать проблемы, а слишком шероховатая поверхность также может вызвать проблемы.При описании шероховатости поверхности можно использовать множество различных единиц для справки. Эти значения определяются на основе микровыступов по длине поверхности. Мы всегда видим значение поверхности для валка, но почему мы выбираем эти значения шероховатости? После обсуждения того, что придает валку значение шероховатости, мы приведем пять примеров валков, требующих различной шероховатости ».

Шероховатость поверхности
Что такое шероховатость поверхности?
Шероховатость поверхности, как определил Кейнс, – это форма, которая имеет множество выступов и впадин вдоль формы.Если бы человек посмотрел на поверхность материала в микроскоп, он бы увидел топографический вид этих пиков и впадин. Поверхность с большим изменением амплитуды будет иметь более грубую текстурированную поверхность, тогда как меньшее изменение будет более гладким. Путем определения номинальной оси для этих пиков и впадин, на которых будут проводиться измерения, этим точкам могут быть присвоены числовые значения.

Что такое общая единица измерения шероховатости поверхности?
Существует множество различных единиц измерения шероховатости поверхности, но средняя шероховатость, или Ra, обычно используется для стандартной металлической отделки.Ra всегда является положительным числом и рассчитывается путем взятия абсолютных средних отклонений на линейном расстоянии. Большее количество отклонений приведет к большему числу Ra!

Еще немного технических подробностей для расчета Ra:
Как отмечается в учебнике Микелла П. Гровера «Принципы современного производства, 5-е издание», математическое уравнение для среднего значения шероховатости:

Где:
Ra = Среднее значение шероховатости
y = вертикальное расстояние от заданного номинала
Lm = длина серии коллекций

Это уравнение можно упростить, что позволяет получить более концептуальное представление:

Где:
n = n-я позиция по длине профиля
y _i = Вертикальное расстояние в n-й позиции

Рисунок 1 дает более наглядное представление о том, что происходит в процессе сбора данных.
По длине профиля Lm имеется n-е количество отклонений по высоте, собранных вдоль
длина профиля. Эти отклонения собираются (по абсолютной величине) и суммируются. Среднее значение этих значений дает окончательное число Ra. Он может отображаться как в микрометрах, так и в микродюймах – в зависимости от возможностей используемого измерительного инструмента.

Рисунок 1: Отклонения профиля, характеризующие шероховатость поверхности

Ra и RMS:
Другой распространенной единицей шероховатости, которую можно встретить в промышленности, является среднее значение
. в квадрате или RMS.Оба метода дают представление о шероховатости, однако RMS по своей природе будет иметь большее число, чем Ra. При вычислении среднеквадратичного значения любое большое отклонение пика может привести к завышению значения, поэтому обычно предпочтительнее Ra. Перейдите по этой ссылке, чтобы узнать больше о разнице между Ra и RMS.

Пять различных валков с различной шероховатостью

1. Вальцы для измельчения (130-150)
Шероховатость является важной характеристикой вальцов для измельчения в процессе производства масла из семян.Когда масло из семян обрабатывается с помощью набора валков, они сплющиваются и измельчаются до идеально толстых хлопьев. Если хлопья слишком толстые, все масло не будет удалено с бобов. Более грубый валок необходим для соответствующей обработки хлопьев, что приведет к Ra от 130 до 150.
Аналогичное Ra: разделительная полка (гранулированная текстура)


2. Рулоны войлока мокрого конца бумагоделательной машины (30-50)
Рулоны войлока мокрого конца бумагоделательной машины обычно имеют значение Ra в пределах 30-50.Эти валки используются для поддержки вращающегося влажного войлока, которое переносит бумажную массу в секцию пресса. Наличие валков между 30 Ra и 50 Ra дает достаточно шероховатости, чтобы сукно могло тянуться вдоль валка, не вызывая проскальзывания. Однако слишком высокая шероховатость может вызвать избыточное трение между ними, что может повредить войлок.
Аналогичный Ra: контейнер для сливок для кофе (гладкая, восковая текстура)


3. Резиновые ролики прессовой секции (10-20)
Ролики прессовой секции – это большие ролики, которые используются для выдавливания воды из бумаги.Когда бумажные волокна попадают в прессовую секцию, продукт обычно на 75% состоит из воды по сравнению с 25% волокна. Прижимные валки используются для сжатия волокон вместе, что имеет решающее значение для характеристик прочности бумаги и снижения процентного содержания воды. Там, где прижимные валки контактируют с бумагой, шероховатость поверхности имеет решающее значение для гладкости продукта.
Аналогичный Ra: шкаф для хранения документов (блеск, гладкая текстура)


4. Секция каландра (2-5)
Важность каландровых валков бумагоделательной машины заключается в конечных печатных характеристиках продукта.Для бумаги потребуется определенное качество поверхности, которое зависит от того, для чего будет использоваться конечный продукт. Будь то картон или бумага для принтера, необходима надлежащая отделка рулона, чтобы обеспечить наилучший контроль для соответствия характеристикам толщины и гладкости.
Аналогичное значение Ra: Доска (очень гладкая текстура)


5. Покрытия / клеи (0.5-2) Окно
В некоторых процессах клеи наносятся на основной лист с помощью хромового дозирующего валика.Однородность покрытия имеет решающее значение с точки зрения стоимости и качества. Слишком грубый рулон может привести к прилипанию клея на рулоне, что в некоторых местах приведет к избытку или отсутствию материала. Это может привести к потере клея в производственном процессе или к переработке продукта из-за проблем с качеством. Равномерно гладкая шероховатость поверхности дозирующего вала позволяет использовать минимальное количество клеящего материала, обеспечивая при этом продукт безупречного качества.