Высотные параметры шероховатости нельзя измерить на: Высотные параметры шероховатости… ✋ Ответ на вопрос №848567 по предмету Метрология, стандартизация и сертификация

alexxlab | 03.01.1991 | 0 | Разное

Содержание

Параметры оценки и измерение шероховатости поверхности

Параметры оценки и измерение шероховатости поверхности  [c.59]

Для количественной оценки и нормирования шероховатости поверхности установлено шесть параметров, которые измеряются в пределах базовой длины — три высотных Ка, Кг, Ктах), два шаговых (5, 8т) и параметр относительной опорной длины профиля (/р) Ка — среднее арифметическое отклонение профиля микронеровностей поверхности Кг — высота микронеровностей профиля по десяти точкам, которая вычисляется как сумма средних абсолютных значений пяти наибольших выступов профиля и глубин пяти наибольших впадин профиля / тах — наибольшая высота неровностей, т.е. расстояние между наибольшим выступом профиля и глубиной его наибольшей впадины 6 – средний шаг местных выступов профиля, измеренный по его вершинам 8т — средний шаг неровностей профиля, измеренный по его средней линии 1р — отношение опорной длины профиля к базовой длине на заданном уровне сечения р профилей.  [c.114]


По рекомендации СЭВ (P 3951—73) для оценки волнистости поверхности следует учитывать максимальную высоту волнистости W max, среднюю высоту волнистости по десяти точкам вычисляемые аналогично параметрам R max и Rz шероховатости поверхности, и средний шаг волнистости Sw, определяемой как среднее арифметическое расстояние из пяти значений между волнами на пяти равновеликих отдельных участках измерений волнистости (аналогично шагу Sm для шероховатости).  
[c.100]

Для оценки шероховатости поверхности (металлов, пластмасс и других материалов, для которых целесообразно производить измерение шероховатости поверхности) ГОСТ 2789—73 устанавливает следующие параметры На — среднее арифметическое отклонение профиля (поперечное сечение неровностей) до его средней линии — высота неровностей профиля по 10 точкам — наибольшая высота неровностей профиля — средний шаг неровностей 5 — средний шаг неровностей по вершинам /р — относительная опорная длина профиля, где р — числовое значение уровня сечения профиля.  

[c.143]

Для разделения профиля шероховатости на систематическую и случайную составляющие и оценки их параметров целесообразно использовать ЭВМ, что позволяет увеличить точность оценки параметров шерохо- ватости и сократить трудоемкость вычисления. Использование ЭВМ сокращает время до 15—20 мин на определение оценок всех стандартных параметров шероховатости и их полных погрешностей для любого конкретного профиля поверхности, а применение аналитического метода определения погрешностей оценок параметров щероховатости позволяет измерять их с заданной точностью. Применение ЭВМ дает возможность автоматизировать процесс измерения щероховатости поверхности и осуществлять автоматическую оптимизацию режимов резания в зависимости от условий обработки [93].  [c.57]

Существующие методы контроля подразделяются на неразрушающие и разрушающие. К числу неразрушающих относятся контроль внешнего вида, измерение толщины и шероховатости поверхности покрытия, определение износостойкости методом царапания, сквозной пористости, а также некоторые способы оценки прочности сцепления. Контроль покрытий должен осуществляться на готовых изделиях или образцах-свидетелях, изготовленных из того же материала, при тех же параметрах технологического процесса подготовки поверхности и нанесения покрытия, что и контролируемое изделие. Регулярность контроля и номенклатура контролируемых показателей устанавливаются в технической документации на изделие с покрытием.  

[c.235]


В СССР введена и в настоящее время действует стандартная оценка шероховатости поверхности (ГОСТ 2789-59). Для оценки микрогеометрии поверхности уста-новлены два параметра 1) среднее арифметическое отклонение профиля Яа — среднее значение расстояний (уь Уз —Уп) точек профиля от его средней линии и 2) высота неровностей —среднее расстояние между находящимися в пределах базовой длины / пятью высшими и пятью низшими точками впадин, измеренное от линии, параллельной средней линии (рис. 8).  
[c.83]

При использовании обычного эхо-метода контроля применяют два основных способа приближенной оценки размеров дефектов ультразвуком. Первый связан с измерением максимальной амплитуды эхо-сигнала от дефекта, а второй — с определением положения крайних точек дефекта. При измерении дефектов первым способом ставят задачу найти искусственный дефект (типа плоскодонного отверстия), залегающий на той же глубине, что и естественный, и дающий эхо-сигнал такой же амплитуды. Для достижения удовлетворительной точности измерений образец с искусственным дефектом должен быть изготовлен из того же материала, что и изделие (иметь такое же акустическое сопротивление и затухание). Параметры шероховатости поверхности изделия и образца должны быть не ниже Яг = 20 мкм.  [c.211]

Таким образом, бесконтактные оптические приборы позволяют контролировать поверхности, полученные любым способом обработки резанием. Вместе с тем широкое применение в промышленности получили приборы, основанные на контактном методе измерения, — профилометры и профилографы. Профилометры используют для оценки шероховатости поверхности по параметру Яа профилографы, кроме этого, позволяют записать (изобразить) профиль контролируемой поверхности в увеличенном виде. Все эти приборы работают по принципу ощупывания контролируемой поверхности алмазной иглой.  

[c.76]

Качественный метод основан на сравнении исследуемой поверхности с эталонами шероховатости. Количественный метод предусматривает измерение микропрофиля поверх юсти контактными (профилографы) и бесконтактными (профилометры) приборами и оценку шероховатости в параметрах, предусмотренных ГОСТ 2789—73.  [c.501]

В целях обеспечения требуемого качества конечного продукта (законченного производством изделия) необходимо вести контроль не только качества материала, но и соблюдения режимов технологических процессов, контролировать геометрические параметры, качество обработки поверхности деталей и др. Технические измерения, оценка качества обработанной поверхности (овальность, конусность, цилиндричность, шероховатость и др.) несут информацию о внешней стороне дела. Это очень важно, но еще более важно проникнуть в материал, знать его структуру, химический состав, качество и глубину термической обработки, распределение внутренних напряжений, характер и распределение возможных внутренних и поверхностных металлургических дефектов. Существуют различные методы контроля, их можно разделить на две большие группы контроль качества с разрушением и без разрушения материала (заготовки, детали).  

[c.533]

В марте 1966 г. Международный институт сварки издал документ Проект классификации качества поверхности реза , распространяющийся на кислородную резку стали толщиной до 50 мм [6]. В этом документе не учитывается оценка геометрической точности вырезанного контура и обусловливающие ее факторы. Устанавливаются четыре класса качества резов 1) высокая точность, 2) точный, 3) обычный, 4) пе регламентированный. Параметрами, определяющими качество реза, предложено считать а) фактор плоскостности поверхности, определяемый. максимальным отклонением действительной поверхности от касательной к ней теоретической поверхности б) фактор шероховатости—максимальная глубина рисок, измеренная условно на полувысоте поверхности реза в) фактор оплавления верхней кромки — измеренная по горизонтали глубина участка кромки, деформированной оплавлением г) глубина, ширина и среднее количество дефектов на единице длины реза д) характер и сцепление шлака с металлом на нижней кромке. Проект рекомендует также измерительные приборы для оценки предложенных параметров. Ценным в этом проекте представляется определение классов точности. Следует отметить также отказ от определения качества реза величиной отставания рисок.  

[c.60]


При контроле и измерении шероховатости поверхностей пользуются методом визуальной оценки, контактными и бесконтактными профильными методами, к которым относятся методы светового сечения, теневой проекции, микроинтерференцион-иый и растровый методы. В тех случаях, когда не представляется возможным непосредственно измерить шероховатость поверхности, с измеряемой поверхности снимают слепок и определяют параметры шероховатости поверхности по слепку.  
[c.345]

Применяют качественный и количественный способы оценки шероховатости поверхности. Качественный способ основан на сравнении обработанной поверхности с образцом-эталоном или эталонной деталью. Количественный способ состоит в измерении шероховатости приборами контактного типа, которые делятся на профилометры и профилографы. Профилометры пригодны для измерения шероховатости Rz 20…10 мкм и Ra 2,5…0,02 мкм. У профилографа алмазная игла взаимодействует с зеркалом, на которое падает тонкий луч света. При перемещении по шероховатой поверхности игла и зеркало совершают колебания. Отраженный от зеркала луч света направляется через систему других зеркал на вращающийся барабан со светочувствительной бумагой, на которой записывается профилограмма, отображающая неровности с увеличением по вертикали в 200… 100 ООО и по горизонтали в 0,5…2000 Записывающее устройство дает в прямоугольной системе координат значения параметров шероховатости Rz 250…0,02 мкм и Ra 60…0,05 мкм. Профилографы применяют для измерения шероховатости поверхностей ответственных деталей или образцов шероховатости в лабораторных условиях. Характеристики основных приборов для измерения шероховатости поверхносгей, выпускаемых промышленностью СНГ, приведены в табл. 5.1.  

[c.519]

Для оценки шероховатости поверхностей деталей больших габаритов, в труднодоступных местах, когда непосредственное применение прибором невозможно, используют метод слепков. Специально изготовленную массу с силой прикладьшают к измеряемой поверхности. После застывания масса отделяется от поверхности, получается слепок, на поверхности которого зеркально повторяются неровности исследуемой поверхности. По измеренной шероховатости поверхности слепка определяют параметры шероховатости контролируемой поверхности детали. В качестве материала для слепка применяют целлулоид, легкоплавкие сплавы, воск, парафин, серу, гипс-хромпик и др. Для измерения шероховатости используют преимущественно бесконтактные методы.  

[c.47]

Методы измерения шероховатости поверхности разделяют на бесконтактные и контактные. Для бесконтактных измерений применяют различные оптические гГриборы, предназначенные главным образом для оценки шероховатости по параметру Яг. Среди них наибольшее распространение получил двойной микроскоп Линника. Действие двойного микроскопа основано на принципе светового сечения поверхности. Положим, требуется определить размер Н выступа на обработанной детали 1 (рис. 36, а). На контролируемую поверхность с помощью осветительного тубуса 3 направляют узкую полоску света. Для этого внутри тубуса имеется миниатюрная лампочка, от которой лучи света через линзы направляются в щелевую диафрагму, а оттуда в виде узкой полоски через оптическую систему (на рисунке не показана) падают на контролируемую поверхность. Если она неровная, световая полоска, попадая на нее, изгибается, четко обрисовывая контуры неровностей. Так как осветительный тубус наклонен под углом 45 к поверхности детали, то освещенные неровности выглядят в световом сечении увеличенными. Световое сечение рассматривают через наблюдательный тубус 2 под углом 90° к этому сечению. Оптическая система наблюдательного тубуса позволяет видеть это сечение сильно увеличенным.  

[c.74]

Для оценки точности и достоверности измерений неровностей поверхности в данной теории эвристически рекомендуют определенный способ использования формулы (59). Он заключается в том, что при определении числа Пд в формулу (59) подставляют среднее значение Л47 и дисперсию DR тех параметров шероховатости (Ra, Rq, опорная линия профиля на уровне и), для которых они определены методами теории случайных функций. Профилограммы шероховатости поверхности при этом интерпретируют как реализации стационарной эргодической случайной функции у (х, ш) с нормальным распределением вероятностей. Переменная X означает вектор пространственных координат, меняющихся в области Т евклидова пространства R , а переменная ш — элементарное случайное событие из некоторого вероятностного пространства.  [c.74]

При оценке точности определения шероховатости тем или иным методом до сих пор исходили из положения, что имеется реальный профиль, получающийся при сечении реальной поверхности известным образом ориентированной плоскостью. Этот профиль определяется в процессе измерения с некоторыми неизбежными искажениями, и в итоге определение шероховатости поверхности по тому или иному параметру (Ни т. п.) производится с большей или меньшей ошибкой. Выявление профиля может осуществляться как оптическим (бесконтактным), так и щуповым (контактным) методами. Физическая природа процесса измерения с помощью их различна.  [c.113]

Косвенный метод измерения параметра шероховатости поверхности применяют при измерении крупногабаритных изделий, например оболочек большого диаметра или в труднодоступных местах деталей (пазы, канавки и т. п.). Этот метод заключается в том, что с измеряемой поверхности ВКПМ снимают отпечаток (слепок) и производят его измерение. Для определения оптимального материала для снятия слепков были проведены экспериментальные исследования. В качестве материалов для снятия слепков применяли воск, целлулоид, масляно-гуттаперчевую массу и протакрил. Удовлетворительные результаты получаются при применении масляно-гуттаперчевой массы и протакрила (табл. 3.5). В таблице приведены средние из десяти измерений значения параметров Рг и Ро, исправленной дисперсии 5 , среднеквадратического отклонения 5, точности оценки б величин Рг и Ро с надежностью 7 = 0,99 и доверительные интервалы для Рг и Ра, вычисленные по методике статистической оценки параметров распределения [87].  [c.59]


Шероховатость поверхности не является главной оценкой ее работоспособности при циклических нагрузках большой интерес представляют такие показатели как форма микронеровностей, степень однородности шероховатости. Электрохимическая обработка закаленных сталей создает микрорельеф с более плавным контуром неровностей, чем шлифование [146]. При отсутствии наследственной шероховатости и макродефектов типа струйности значения параметров шероховатости после ЭХО практически не зависят от принятого направления измерения, что существенно отличает ЭХО от методов обработки резанием, для которых характерна определенная направленность рисок от лезвия инструмента.  [c.66]

Количественный метод оценки основан на измерении неровностей поверхности приборами. Величину неровностей определяют при ощупывании исследуемой поверхности иглой с твердым наконечником. Приборы, основанные на этом принципе, называются контактными и разделяются на профилометры и профилографы. У профилометра ощупывающая игла вставлена в стержень, на котором находится индуктивная катушка, помещенная между полюсами постоянного магнита. При колебании иглы в катушке возникает ток, величина которого тем больше, чем больше неровности. Ток через ламповый усилитель поступает в интегрирующий контур и затем направляется в гальванометр, стрелка которого показывает параметр шероховатости. Профилометры типа профилометров В. М. Киселева и В. С. Чамона пригодны для определения шероховатости поверхности Кг= 10 20 мкм и / а = 0,02 2,5 мкм. У профилографа алмазная игла связана с зеркалом. На зеркало падает тонкий луч. При колебаниях иглы, перемещаемой по исследуемой поверхности, отраженный луч через систему зеркал направляется на вращающийся барабан со светочувствительной бумагой, на которой записывается профилограмма, отображающая неровности с увеличением по вертикали в 500—13 800 раз и с увеличением по горизонтали в 25—1000 раз. Профилографы типа профилографов  [c.27]

В настоящее время совокупность вероятностных характеристик выбросов успешно используется в задачах количественной оценки неровностей шероховатых поверхностей. Такие задачи решаются, в частности, при изучении микрошероховатостей обработанных (например, шлифованных) поверхностей, где отдельные параметры шероховатости оказывают существенное влияние на трение, износ, герметичность соединений, коррозийную стойкость и износостойкость деталей [46, 87,96]. Другими примерами подобных задач являются статистические измерения качества дорожных покрытий [116,123], анализ зернистой структуры голограмм и ее влияния на качество восстанавливаемой информации [83], оценка взаимодействия разрялх енных газов с обтекаемыми шероховатыми поверхностями при аэродинамических расчетах [43].  [c.9]

Критерия.ми оценки шероховатости поверхности установлены два параметра 1) среднее арифметическое отклонение точек профиля и 2) высоты неровностей R , измеренные на определенной базовой длине L Для 6—12-го классов чистоты основной является шкала а для 1—5 и 13—14-го классов — шкала Под величиной R понимается среднее значение расстоянии точек измеренного профиля до его средней линии, а R — среднее рассгояние между находящимися в пределах базовой длины пятью высшими точками выступов и пятью низшими точками впадин, измеренное от линии г т- (рис. 5).  [c.103]

Величина поверхности и пористость. Для сравнения эксперимента с теорией и для анализа механизмов разыгрывающихся на поверхностях разнообразных процессов, измеренные электрофизические и адсорбционные параметры свободных поверхностей относят к единице поверхности исследуемого объекта. Возникает вопрос — как измерить величину этой поверхности. Данные измерений на монокристаллах обычно относят к величине геометрической поверхности, которая, как видно из рис.1 (введение) может быть во много раз меньше величины поверхности, доступной для адсорбции сравнительно небольших по размеру молекул. Отношение такой “адсорбционной” поверхности к геометрической часто называют коэффициентом шероховатости. Качественные оценки этого коэффициента делаются на основе статистической обработки данных оптической и электронной микроскопии. Прямое определение поверхности адсорбционными методами в случае массивных тел, как правило, невозможно из-за малой величины поверхности. Значительный професс в измерении полной поверхности тонких пленок был достигнут в последние годы благодаря использованию пьезорезонансных кварцевых весов. В них измеряется сдвиг резонансной частоты монокристалла а-кварца с нанесенной на его поверхность пленкой  [c.227]


практикум МЕТР – Стр 8

25. Указать правильное обозначение базы или другого элемента, с которым связан допуск.

ЗАНЯТИЕ 2.2. Обозначение шероховатости поверхности

на чертежах

Основные положения. Шероховатостью поверхности называют совокупность неровностей поверхности с относительно малыми шагами, выделенную с помощью базовой длины.

Базовая длина (Г) – длина базовой линии, используемой для выделения неровностей, характеризующих шероховатость поверхности.

Базовая линия (поверхность) – линия (поверхность) заданной геометрической формы, определенным образом проведенная относительно профиля (поверхности) и служащая для оценки геометрических параметров поверхности. Числовоезначение шероховатости поверхности определяют по единой базе, за которую принята средняя линия профиля, т.е. базовая линия, имеющая форму номинального профиля и проведенная так, что в пределах базовой длины среднеквадратическое отклонение профиля до этой линии минимально. Система отсчета шероховатости от средней линии профиля называют системой средней ли-

нии.

Шероховатость является следствием пластической деформации поверхностногослоядетали, возникающейвследствиеобразованиястружки, копирования неровностей режущих кромок инструмента и трения его о деталь, вырывания с поверхности частиц материала и других причин.

Если для определения шероховатости выбран участок поверхности длиной l, другие неровности, имеющие шаг больше l, не учитываются. Для надежной оценки шероховатости (с учетом разброса показаний прибора и возможной неоднородности строения неровностей) измерения следует повторять несколько раз в разных местах поверхности и за результат измерения принимать среднее арифметическое

результатов измерения на нескольких длинахоценки. Длина оценки L – длина, на которой оценивают шероховатость. Она может содержать одну или несколько базовых длин l. Числовые значения базовой дли-

ны выбирают из ряда: 0,01; 0,03; 0,08; 0,25; 0,80; 2,5; 8; 25 мм.

Согласно ГОСТ 2789 шероховатость поверхности изделий независимо от материала и способа изготовления (получения поверхности) можно оценивать количественно одним или несколькими параметрами.

Среднеарифметическое отклонение профиля Ra – это среднее арифметическое из абсолютных значений отклонений профиля в пределах базовой длины:

Ra = (1/ l)∫i

 

у(х)

 

dx

или Ra = (1/ n) ∫n

 

yi

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

i=1

 

 

 

 

где l – базовая длина; п – число выбранных точек профиля на базовой длине; у – расстояние между любой точкой профиля и средней линией.

Высота неровностей профиля по десяти точкам Rz – сумма сред-

них абсолютных значений высоты пяти наибольших выступов профиля и глубин пяти наибольших впадин профиля в пределах базовой длины:

Rz

= 1/ 5

5

 

ypi

 

5

 

yvi

 

 

,

 

 

 

 

 

 

+ ∑

 

 

 

 

 

i=1

 

 

 

i=1

 

 

 

 

 

гдеypi – высота i-го наибольшего выступа профиля; yvi – глубина i-й

наибольшей впадины профиля.

Наибольшая высота неровностей профиля Rmax – расстояние меж-

ду линией выступов профиля и линией впадин профиля в пределах

базовой длины Rmax = Rp + Rv (рис. 2.9).

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

n

Sm = (1/n) ∑ Smi,

i=1

где п – число шагов неровностей по вершинам в пределах базовой длины l; Smi – шаг неровностей профиля, равный длине отрезка средней линии, пересекающего профиль в трех соседних точках, и ограниченного двумя крайними точками.

Рис. 2.9. Профилограмма и основные параметры шероховатости поверхности

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

S= (1/n) ∑Si ,

i=1n

где n – число шагов неровностей по вершинам в пределах базовой линии; Si – шаг неровностей профиля по вершинам, равный длине отрезка средней линии между проекциями на нее двух наивысших точек соседних выступов профиля.

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

tp = ηр / l,

где ηр – опорная длина профиля – сумма длин отрезков bi , отсекаемых на заданном уровне p в материале профиля линией, эквидистантной средней линии т в пределах базовой длины (см. рис. 2.9).

т

ηр = ∑bi .

i=1

Опорную длину профиля определяют на уровне сечения профиля, т.е. на заданном расстоянии между линией выступов профиля и ли-

нией, пересекающей профиль эквидистантно линии выступов профиля. Линия выступов профиля – линия, эквидистантная средней линии, проходящая через высшую точку профиля в пределах базовой длины. Значение уровня сечения профиля отсчитывают по линии вы-

ступов и выбирают из ряда: 5; 10; 15; 20; 30; 40; 50; 60; 70; 80; 90 % от

Rmax.

Параметр Ra является предпочтительным по сравнению с Rz и Rmax, так как параметр Ra характеризует среднюю высоту всех неровностей профиля; Rz – среднюю высоту наибольших неровностей; Rmax – наибольшую высоту профиля. Шаговые параметры Sm, S и tp введены для учета различной формы и взаимного расположения характерных точек неровностей. Эти параметры позволяют также нормировать спектральныехарактеристики профиля.

Выбор параметров шероховатости и их числовых значений производят в зависимости от требований к шероховатости поверхностей деталей, исходя из функционального назначения поверхности для обеспечения заданного качества изделий. Если в этом нет необходимости, требования к шероховатости поверхности не устанавливают и шероховатость поверхности не контролируют. Рассмотренный комплекс параметров способствует обоснованному назначению показателей шероховатости для поверхностей различного эксплуатационного назначения. Например, для трущихся поверхностей ответственных деталей устанавливают допускаемые значения Ra (или Rz), Rmax и tp, а также направление неровностей; для поверхностей циклически нагруженных ответственных деталей – Rmax , Sm и S и т.д. При выборе параметров Ra или Rz следует иметь в виду, что параметр Ra дает более полную оценку шероховатости, так как для его определения измеряют и суммируют расстояния большего числа точек действительного профиля до его средней линии, тогда как при определении параметра Rz измеряют только расстояния между пятью вершинами и пятью впадинами неровностей. Влияние формы неровностей на эксплуатационные показатели качества детали параметром Ra оценить нельзя, так как при различных формах неровностей значения Ra могут быть одинаковыми. Для лучшей оценки свойств шероховатости необходимо знать ее высотные, шаговые параметры и параметр формы tp. Износостойкость, контактная жесткость, прочность посадок с натягом и

другие эксплуатационные свойства сопрягаемых поверхностей деталей связаны с фактической площадью их контакта.

Для определения опорной площади, которая образуется под рабочей нагрузкой, строят кривые относительной опорной длины профиля tp. Для этого расстояние между линиями выступов и впадин делят на несколько уровней сечений профиля с соответствующими значениями уровня сечения профиля. Для каждого сечения определяют значение tp и строят кривую изменения опорной длины профиля. При выборе значений tp следует учитывать, что с его увеличением требуются все более трудоемкие процессы обработки; например, при значении tp ≈ 25 %, определенном по средней линии профиля, можно применять чистовое точение, а при tp ≈ 40 % необходимо хонингование. Относительная опорная длина профиля определяет значение пластической деформации поверхностей деталей при их контактировании.

Внекоторых случаях устанавливают требования к направлению неровностей (табл. 2.6) и виду (или последовательности видов) обработки, если он единственный обеспечивает качество поверхности.

Наименьшие значения коэффициентов трения и износа трущихся деталей бывают, когда направление движения не совпадает с направлением неровностей, например при произвольном направлении неровностей, возникающем при суперфинишировании и хонинговании.

Требования к шероховатости поверхности устанавливают без учета дефектов поверхности (царапин, раковин и т.д.) и указывают отдельно.

Согласно ГОСТ 2.309 с учетом изменения № 3 (протокол № 21 Международного Совета по стандартизации, метрологии, сертификации от 28.05.2002 г.) шероховатость поверхностей обозначают на чертеже для всех выполняемых по данному чертежу поверхностей детали независимо от методов их образования, кроме поверхностей, шероховатость которых не обусловлена требованиями конструкции. Структура обозначения шероховатости поверхности приведена на рис. 2.10, а.

Вобозначении шероховатости поверхности, вид обработки которой конструктор не устанавливает, применяют знак, показанный на рис. 2.10, б; этот знак является предпочтительным.

Рис. 2.10. Структураобозначенияшероховатостиповерхности

В обозначении шероховатости поверхности, образуемой удалением слоя материала, например, точением, фрезерованием, сверлением, шлифованием, полированием, травлением и т.п. применяют знак, указанный на рис. 2.10, в. В обозначении шероховатости поверхности, образуемой без снятия слоя материала, например, литьем, ковкой, объемной штамповкой, прокатом, волочением и т.п. применяют знак, показанный на рис. 2.10, г. При этом поверхности, не обрабатываемые по данному чертежу, обозначают этим знаком. Состояние поверхности, обозначенной этим знаком, должно удовлетворять требованиям, установленным соответствующим стандартом или техническими условиями на сортамент материала.

Значение параметра шероховатости указывают после соответствую-

щего символа, например: Ra 0,5; Rmax 6,3; Sm 0,63; S 0,32; Rz 32; t50 70.

4,00

2,63

2,8

1,5

0,90

0,24

70

50

Здесь указаны наибольшие допустимые значения параметров шероховатости; наименьшие значения не ограничиваются. В примере обозначения t50 70 указана относительная опорная длина профиля tр = 70 % при уровне сечения профиля р = 50 %. При указании диапазона значений параметра шероховатости поверхности (наибольшего и наименьшего) в обозначении приводят пределы значений параметра, размещая их в две строки, например: Ra ; Rz ; Rmax ; t50 и т.п.

В верхней строке приведены значения параметра, соответствующие большей шероховатости.

При указании номинального значения параметра шероховатости по-

верхности в обозначении приводят это значение с предельными от-

клонениями, например: 1 ± 20 %; RZ 80 -10 %; Sm 0,63+20 %; t50 70 ± 40 % и

т.п.

При указании двух и более параметров шероховатости поверхности в обозначении их значения записывают сверху вниз, как указано на рис. 2.11, а.

Рис. 2.11. Примеры обозначения шероховатости поверхности

На рис. 2.11, б дополнительно кзначениюшероховатостиповерхности указывают вид обработки, допускается применять упрощенное обозначение шероховатости поверхностей с разъяснением его в технических требованиях чертежа (рис. 2.11, в).

Обозначения шероховатости поверхностей на изображении детали располагают на линиях контура, выносных линиях (по возможности ближе к размерной линии) или на полках линий – выносок. При недостатке места допускается располагать обозначения шероховатости на размерных линиях или на их продолжениях, а также разрывать выносную линию. При изображении изделия с разрывом обозначение шероховатости наносят только на одной части изображения, по возможности ближе к месту указания размеров.

При указании одинаковой шероховатости для всех поверхностей детали обозначение шероховатости помещают в правом верхнем углу чертежа и на изображение не наносят (рис. 2.12, в).

в) г)

Рис. 2.12. Примеры специфических случаев обозначения шероховатости

При указании одинаковой шероховатости для части поверхностей детали в правом верхнем углу чертежа помещают обозначение одинаковой шероховатости и знак, показанный на рис. 2.12, б. Это означает, что все поверхности, на изображении которых не нанесены обозначения шероховатости или знак, показанный на рис. 2.12, г, должны иметь шероховатость, указанную перед знаком в правом верхнем углу чертежа. Когда часть поверхностей изделия не обрабатывается по данному чертежу, в правом верхнем углу чертежа помещают знаки, показанные на рис. 2.12, в. Если шероховатость одной поверхности различна на отдельных участках, эти участки разграничивают сплошной тонкой линией с нанесением соответствующих размеров и обозначений шероховатости (рис. 2.12, г).

Шероховатость поверхности характеризуется качественным и количественным контролем. Качественный контроль шероховатости по-

верхности осуществляют путем сравнения с рабочими эталонами или образцовыми деталями визуально или на ощупь. ГОСТ 9378 устанавливает образцы шероховатости, полученные механической обработкой, снятием позитивных отпечатков гальванопластикой или нанесением покрытий на пластмассовые отпечатки. Наборы или отдельные образцы имеют прямолинейные, дугообразные или перекрещивающиеся дугообразные расположения неровностей поверхности. На каждом образце указаны значение параметра Ra (в микрометрах) и вид обработки образца. Визуально можно удовлетворительно оценить поверхности с Ra = 0,6,…,0,8 мкм и более. Для повышения точности используют щупы и микроскопы сравнения.

Количественный контроль параметров шероховатости осуществляют бесконтактными методами с помощью приборов светового сечения и контактными методами с помощью щуповых приборов – профилометров и профилографов.

При выборе метода и типа прибора необходимо учитывать возможность контроля предписанного чертежом параметра: пределы измерения, допускаемые отклонения контролируемого параметра, погрешность измерения и прибора, производительность средств измерения, форму, размеры и материал детали и другие факторы.

Контактные профилографы и профилометры, имеющие высокую точность, применяют для контроля наиболее ответственных измерений.

Рабочее задание. Изучить теоретические вопросы шероховатости поверхностей. Ответить на вопросы для самопроверки.

1.Что называют шероховатостью поверхностей? Укажите общие условия применения ГОСТ 2789.

2.Дайте определения, приведите необходимые эскизы и поясните суть одного из следующих сочетаний терминов, характеризующих шероховатость поверхностей: средняя линия профиля, базовая длина; выступы, впадины и неровности профиля и поверхности; шаг неровностей по средней линии и по вершинам выступов и средний шаг; среднее арифметическое отклонение, высота неровностей профиля по десяти точкам и наибольшая высота неровностей, опорная и относительная длина профиля, а также уровень сечения профиля; виды на-

правления шероховатости. Как обеспечивается нужное направление неровностей?

3.Какими общими соображениями руководствуются при выборе параметров шероховатости?

4.Назначьте параметры шероховатости и направление неровностей для одного из следующих случаев: поверхности работают в условиях трения и высокой интенсивности изнашивания; поверхности испытывают большие контактные напряжения; на поверхности деталей действуют переменные нагрузки; поверхности неподвижных прессовых соединений; поверхности герметических соединений.

Практические задания. Определите правильные ответы тест-контроля и решите примеры по данной теме.

Примеры и методические указания по их решению

Пример 1. Определить параметр шероховатости Rz по профилограмме (рис. 2.13): вертикальное увеличение Ув = 2000 и горизонтальное Уг = 80; базовая длина l = 2,5 мм; запись производилась на прямолинейном участке детали.

Рис. 2.13. Профилограмма

Решение. Так как измерение производилось на прямолинейном участке под профилограммой, проводим параллельно общему направле-

2.6 Методы контроля параметров профиля шероховатости. Особенности применения мезооптических систем к анализу рассеянного излучения

Похожие главы из других работ:

Выбор и обоснование точностных параметров деталей и соединений изделия

5.3 Выбор и обоснование универсальных средств для контроля точности и шероховатости вала

Измерительные средства, необходимые для контроля линейных размеров и шероховатостей поверхностей, руководствуясь указаниями справочника. При этом учитываем, что погрешность измерения не должна превышать допустимую погрешность измерения…

Деятельность и технологический процесс в ОАО “ВТЗ”

6. Методы контроля качества металла и параметров режима термообработки

Для проведения химического анализа продукции отбираются 2 образца от плавки после термообработки труб, таким образом, чтобы одна труба представляла начало плавки, а другая конец плавки…

Измерение шероховатости поверхности

2. Методы измерения шероховатости поверхности

Измерение шероховатости поверхности

2.3 Измерение шероховатости поверхности методом светового сечения и теневой проекции профиля

Сущность метода светового сечения (рис. 3) заключается в следующем. Световой поток, проходящий через узкую прямоугольную щель и направленный на исследуемую поверхность под некоторым углом…

Коррозия на Оренбургском газоперерабатывающем заводе

6. Места контроля и методы контроля коррозионного процесса по технологической схеме

Технологические среды процесса контактирующие с оборудованием, характеризуются различной коррозионной агрессивностью и вызывают разнообразные виды коррозионных повреждений…

Методика измерения шероховатости поверхности стальных прутков со специальной отделкой поверхности

2.3 Методы испытаний шероховатости поверхности стальных прутков со специальной отделкой поверхности

· Диаметр, форму и шероховатость поверхности стали измеряют на расстоянии не менее 25 мм от конца прутка или мотка. · Диаметр прутков измеряют микрометром по ГОСТ 6507-78, скобой по ГОСТ 2216-84, штангенциркулем по ГОСТ 166-80, рулеткой по ГОСТ 7502-80…

Проектирование металлорежущих инструментов

1.7 Проектирование шаблона для контроля профиля резца при его изготовлении

Часто для контроля профиля фасонных резцов в процессе их изготовления применяют шаблоны, которые прикладываются к фасонной задней поверхности резца. По величине просвета судят о точности выполнения профиля резца…

Проектирование организации средств контроля в процессе производства детали “валок правильный”

13. Описание методов и приборов для контроля шероховатости поверхности

Для контроля по-верхностей применяют в основном ин-терференционные приборы. Принцип действия интерферометров основан на сравнении световых волн, получаемых при отражении когерент-ных пучков света от контролируемой и эталонной поверхности…

Проектирование технологических процессов механической обработки заготовок

5. Расчет шероховатости, выбор режимов резания для заданной шероховатости

Определим требуемую подачу при чистовом точении среднеуглеродистой стали резцами Т15К6 при условии обеспечения шероховатости поверхности Ra=3 мкм. Условия обработки: t=0,8 мм, V=100 м/мин, =60, 1=25, r=0,5 мм, НВ=160….

Производство жидкого стекла

2.6.4 Методы контроля

Контроль качества кварцевого песка: Определение влажности. Для определения влажности песка (или другого материала) берут навеску средней пробы весом 50 или 100 г и помещают в фарфоровую чашку…

Расчет силового модуля

2.3 Выбор параметров шероховатости, допусков формы и размеров поверхностей

Из числа параметров шероховатости, установленных ГОСТ 2789-73 наибольшее применение в машиностроении получили следующие: Ra – среднее арифметическое отклонение профиля, мкм, Rz – высота неровностей профиля, мкм…

Стандартизация и сертификация молочной продукции на примере мороженого пломбир “Семейное”

3. Методы контроля

Контроль качества продукции- обязательная составляющая любого производственного процесса, которая направлена на обнаружение брака или дефектов сырья и готовой продукции. Методы контроля применяются на всех стадиях производства…

Технологический процесс сборки и сварки корпуса выдвижного подхвата

2.10 Методы контроля

Качество конструкции определяют мастера или инженерно-технические работники ОТК. Цель контроля сборки под сварку – предупредить появление брака…

Технология изготовления деталей, подлежащих совместной обработке после сборки

1.2 Методы обработки профиля витков червяка

Несмотря на разнообразие теоретических профилей рабочих поверхностей червяков, все линейчатые червяки обладают почти одинаковой нагрузочной способностью. Предпочтение следует отдавать тому виду…

Трехмерный анализ поверхности

2. Методика расчета параметров шероховатости на основе трехмерного измерения микротопографии поверхности

При проведении измерений контрольной поверхности практически невозможно добиться ее параллельности имеющейся аппаратно-измерительной базе…

Приборы для измерений параметров шероховатости поверхности TR100, TR200, TR300,TIME 3220

Применение

Приборы для измерений параметров шероховатости поверхности серий TR100, TR200, TR300, TR 3220 (далее приборы) предназначены для измерений параметров шероховатости поверхностей деталей, сечение которых в плоскости измерения представляет прямую линию (образующие цилиндрических поверхностей; отверстия; плоские поверхности, криволинейные поверхности в пределах хода щупа), а также в пазах и углублениях размером не менее 80*30 мм.

Подробное описание

В зависимости от функциональных возможностей и диапазонов измерений параметров шероховатости приборы каждой из серий имеют следующие исполнения серии TR100: TR100, TR110; серии TR200: TR200, TR210, TR220; серии TIME3220: TIME3220, TIME3221.

Действие приборов основано на принципе ощупывания неровностей исследуемой поверхности алмазной иглой щупа и преобразования, возникающих при этом механических колебаний щупа в изменения напряжения, пропорциональные этим колебаниям. Результаты измерений параметров шероховатости выводятся на жидкокристаллический дисплей (TR100 TR200, TR300, TIME3220), могут быть распечатаны на принтере или переданы на персональный компьютер (TR200, TR300).

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 монитор компьютера для выполнения дальнейших расчетов.

В зависимости от модели приборы могут быть оснащены щупом с углом при вершине 90° радиусом 2, 5 или 10 мкм, с измерительным усилием на измеряемую поверхность 0,75 или 4 или 16 мН соответственно. Деталь устанавливается на специальном столике или непосредственно на плите.

Приборы серии TR100 (рис. 1) предназначены для измерения параметров шероховатости плоских, наклонных и наружных поверхностях цилиндров. Прибор устанавливается на деталь, и датчик, вмонтированный снизу прибора, перемещается по поверхности с постоянной скоростью. Данные отображаются на жидкокристаллическом дисплее. Модифицированный вариант прибора для измерений параметров шероховатости TR110 отличается от TR100 улучшенным дизайном и увеличенным дисплеем со светодиодной подсветкой.

Приборы серии ТR200 (рис. 2) предназначены для измерения параметров шероховатости сложных поверхностей: измерения в отверстиях, в пазах, на криволинейной поверхности. Принцип работы профилометра заключается в следующем: при определении шероховатости детали на поверхности располагают датчик с иглой, который получает информацию о неровности поверхности при перемещении щупа в основании прибора. Параметры шероховатости и график профиля рассчитываются согласно с выбранной методикой и выводятся на жидкокристаллическом экране. Прибор TR210 – упрощенная модель прибора TR200, которая предназначена для измерения шероховатости по четырем параметрам. Прибор TR220 является усовершенствованной моделью прибора TR200 с возможностью измерения по 16 шкалам. Профилометры TR200, TR210, TR220 можно использовать с дополнительными вспомогательными приспособлениями. Для контроля деталей с малыми размерами рекомендуется использовать регулируемую подставку и чехол для датчика. Для увеличения глубины ввода датчика в деталь, применяется удлинительный стержень. Для регулировки положения прибора относительно контролируемой детали, используются микроизмерительный стол и стойка со штативом, которые дают возможность регулировать положение прибора, обеспечивая    точность    измерения    на    сложных    поверхностях.

а)

\

в)

Прибор серии ТR300 (рис. 3) позволяет измерить 55 параметров шероховатости, для этого устанавливается на измерительную стойку для более точной регулировки положения пера на сложных поверхностях. Прибор оснащен удлинительным стержнем для увеличения глубины ввода датчика в деталь. Параметры шероховатости и график профиля рассчитываются согласно с выбранной методикой и выводятся на жидкокристаллическом экране. Прибор осуществляет связь с компьютером и принтерами компании Time серии ТА.

Прибор для измерений параметров шероховатости серии Т1МЕ3220 (рис. 4) позволяет измерить 55 параметров шероховатости, для этого устанавливается на поверхность детали. Щуп прибора Т1МЕ3220 двигается в его основании. Прибор Т1МЕ3221 оснащен удлинительным кабелем с щупом для удобства измерения. Параметры шероховатости и график профиля рассчитываются согласно с выбранной методикой и выводятся на цветном жидкокристаллическом экране. Прибор осуществляет связь с компьютером и принтерами компании Time серии ТА.

б)

ПО

Программное обеспечение прошивается в память прибора при изготовлении. Доступ к файловой системе имеют исключительно сервисные инженеры фирмы-производителя. Программное обеспечение является неизменным. Средства для программирования или изменения метрологически значимых функций отсутствуют.

Таблица 1

Наименование

программного

обеспечения

Идентификаци

онное

наименование

программного

обеспечения

Номер версии (идентификацио нный номер) программного обеспечения

Цифровой идентификатор программного обеспечения (контрольная сумма исполняемого кода)

Алгоритм

вычисления

цифрового

идентификатора

программного

обеспечения

Surface

Roughness

Tester

Software TR1

TR1.с=2,5)

Статическое измерительное усилие, не более, Н

0,016

Изменение измерительного усилия, не более, Н/м

800

200

Статическое измерительное усилие, не более, Н

0,016

Радиус кривизны щупа, мкм

10,0±2,5

У гол заточки шупа,… °

90 (+5 , -10)

Предел допускаемой основной относительной погрешности прибора по

15

параметру Ra, %

Тип датчика

пьезоэлектрический

Скорость, мм/с

1,0

Габаритные размеры TR100, мм

-длина

125

110

-ширина

73

70

-высота

26

24

Масса, не более, кг

0,2

Таблица 3

Модель прибора

TR200

TR210

TR220

Измеряемые параметры шероховатости

Ra,Rz,Rq,Rp,Rm,Rt R3z, Rmax,S,Sk, Sm,tp

Ra,Rz,

Rq,Rt

Ra,Rz,Rq,Rt, Rp, Rv,Ry,Rs,RSm,RSk,Rz (JIS),R3z,Rmax,RPc,R k,Rpk,Rvk,Mr!,Mr2

Диапазон измерения, мкм Ra,Rq,

Rz,R3z,Ry,Rm,Rp,Rt Sk, %

S,Sm, мм tp, %

от 0,005 до 16 от 0,02 до 160 от 0 до 100 1

от 0 до 100

Типы фильтров

RC; PC-RC; Gauss; D-P

Отсечка шага, ^с, мм

0,25; 0,8; 2,5

Длина оценки, мм

(1-5) ^

Статическое измерительное усилие, не более, Н

0,004

0,0007

0,004

Длина перемещения щупа, мм

17,5

18

Радиус кривизны щупа, мкм

5±l

2±0,5

5±l

У гол заточки шупа,… °

90

Предел допускаемой основной относительной погрешности прибора по параметру Ra, %

10

Тип датчика

индуктивный

Скорость перемещения щупа, мм/с -при измерении

-при обратном ходе

0,135

0,5

1

1

Г абаритные размеры, мм

-длина

-ширина

-высота

141

56

48

140

52

48

Масса, не более, кг

0,43

0,44

Таблица 4

Модель

TR300

TIME3220 TIME3221

Измеряемые параметры шероховатости

Ra, Rp, Rv, Rt, Rz, Rq, Rsk, Rku, Rc, RS, RSm, Rlo, RHSC, Rpc, Rmr(c), RzJIS,

R3y, R3z и соответствующие параметры профиля волнистости и полного профиля поверхности

Ra, Rp, Rv, Rt, Rz, Rq, Rsk, Rku, Rc, RPc, RSm, Rmr(c), tp, Rmr, Rpm, Rz1max, RzJIS, Rmax, Htp, R5c, RAq, RAa и соответсвующие параметры профиля волнистости и полного профиля поверхности

Диапазон измерения по параметру Ra, Rz, мкм

0,002-160

0,002-400

Диапазон измерений высотных параметров, мкм

800; 80; 8

±200; ±50

Типы фильтров

RC; PC-RC; Gauss

2RC; Gauss

Отсечка шага, ^с, мм

0,08; 0,25; 0,8; 2,5; 8

0,08; 0,25; 0,8; 2,5

Наибольшая длина участка измерения, мм

40

19

Количество базовых длин на длине оценки

(1-5) ^

Статическое измерительное

усилие,

не более, Н

0,004

0,004 / 0,00075

Радиус кривизны щупа, мкм

2±0,5

52

У гол заточки щупа,. °

90

45

Разрешение, мкм

0,001 на диапазоне ±50 0,016 на диапазоне ±800

0,001 на диапазоне ±50 0,008 на диапазоне ±200

Предел допускаемой основной относительной погрешности прибора по параметру Ra, %

10

Тип датчика

индуктивный

Скорость перемещения щупа, мм/с -при измерении -при обратном ходе

0,15; 0,5; 1 2

0,25; 0,5; 1 1

Г абаритные размеры, мм

-длина

-ширина

-высота

409

96

98

155,4

75

56

Масса, не более, кг

2,3

0,76

Таблица 5

Модель

TR100

TR110

TR200

TR TR

210 220

TR300

TIME

3220

TIME

3221

Диапазон рабочих температур, °C

от 0 до +40

от 0 до +40

от 5 до +40

от 0 до +40

от +5 до +40

Диапазон температур при хранении, °C

от -20 до +60

от -25 до 60

от -40 до +60

от -25 до +60

от -10 до +40

от -40 до 60

от -10 до +40

Допустимая влажность воздуха при измерении не более, %

80

90

85

85

Допустимая влажность воздуха при хранении не более, %

90

90

85

90

Источник питания

Cr-Ni

батарея

Li-ion

батарея

Li-ion

батарея

Li-ion

батарея

Li-ion

батарея

Напряжение, В

3,6 х 2

3,6

6

12

9

Утвержденный тип

Знак утверждения типа наносится на Руководство по эксплуатации прибора типографским методом и на заднюю крышку прибора методом офсетной печати.

Комплект

Приборы для измерений параметров шероховатости поверхности серий TR100, TR110, TR200, TR210, TR220, TR300, TIME3220, TIME3221 поставляются в компактном, прочном кейсе для хранения и переноски.

Таблица 6

Модель прибора

TR100

TR110

TR200

TR210

TR220

TR300

TIME3220,

TIME3221

Прибор

+

+

+

+

+

+

+

Зарядное устройство

+

+

+

+

+

+

+

Стандартный образец

+

+

+

+

+

+

+

Блок обработки

+

Соединительный кабель RS232

+

+

+

+

Чехол для датчика

+

+

+

+

Регулируемая подставка

+

+

+

+

TS100 стандартный датчик

+

+

+

+

Отвертка

+

+

+

+

Руководство по эксплуатации

+

+

+

+

+

+

+

Методика поверки

+

+

+

+

+

+

+

ПО

+

+

+

+

+

+

+

Информация о поверке

осуществляется в соответствии с документом по поверке МП 58865-14 «Приборы для измерений параметров шероховатости поверхности серий TR100, TR200, TR300, TIME3220. Методика поверки», разработанным и утвержденным ФГУП «ВНИИМС» 04 октября 2013 г. Основные средства поверки: Меры профильные ПРО-10 (Госреестр № 46835-11).

Лист № 9 Всего листов 9

Нормативные и технические документы, устанавливающие требования к приборам для измерений параметров шероховатости поверхности серий TR100, TR200, TR300, TIME3220

ГОСТ 8.296-78 «ГСИ. Государственный специальный эталон и общесоюзная поверочная схема для средств измерений параметров шероховатости Rmax и Rz в диапазоне 0,025…1600 мкм».

ГОСТ 19300-86 «Средства измерений шероховатости поверхности профильным методом. Профилографы – профилометры контактные. Типы и основные параметры».

Техническая документация фирмы «Beijing TIME High Technology Ltd.» , КНР.

Рекомендации

Выполнение работ по оценке соответствия промышленной продукции и продукции других видов, а также иных объектов установленным законодательством Российской Федерации обязательным требованиям.

Шероховатость поверхности среднеарифметическая – Справочник химика 21

    Механическую обработку проводят в тех случаях, когда наряду с очисткой поверхности от загрязнений необходимо получить поверхность более высокого класса шероховатости. Параметры шероховатости поверхности перед покрытием зависят от назначения покрытия ка — среднеарифметическое отклонение профиля, Кг—высота неровностей профиля по десяти точкам). По ГОСТ 2789—73 они должны быть не более (в мкм)  [c.130]
    Шероховатость поверхности, выраженная среднеарифметическим отношением Яа в соответствии со стандартом ЧСН 01 4550, должна находиться в пределах 6,3—12,5 мкм. Поверхность после дробеструйной очистки должна быть чистой, без остатков окалины и продуктов коррозии. [c.126]

    Среднеарифметическая (АА) шероховатость. Этот способ выражения поверхностной шероховатости называется среднеарифметической (АА) или усредненной Центральной линией ( LA). Для получения эт( величины абсцисса профиля, показанного на рис. 6, проводится на оцениваемом участке поверхности так, чтобы площади выше и ниже центральной линии были равными. Математически эта величина выражается следующим образом [c.508]

    Прибор для определения угла ссыпания представляет собой шарнирно закрепленную плоскую платформу с шероховатой поверхностью, имеющую на незакрепленном конце ручку. Испытуемый полимерный материал наносят ровным слоем на платформу, находящуюся в горизонтальном положении, после чего платформу медленно поднимают за ручку до тех пор, пока верхний слой порошка не начнет ссыпаться. Угол ссыпания измеряют при помощи транспортира с точностью Г. За окончательный результат принимают среднеарифметическое значение из результатов пяти-шести измерений. [c.43]

    Шероховатость поверхности определяется профилометрами и профилографами. Первые служат для количественной оценки чистоты поверхности одним числовым параметром, например высотой неровностей — наибольшей или среднеарифметической. Вторые —для воспроизведения в увеличенном масштабе микроиеровностей измеряемой новерхностн с последующим определением- их количественной величины. По методу оценки чистоты поверхности приборы подразделяются на а) производящие количественную оценку чистоты поверхности в выбранном сечении, б) производящие количественную оценку сравнением с эталоном и в) производящие суммарную количественную оценку на выбранном участке. [c.38]

    Общеизвестно, что коэффициент трения и износ многих материалов зависят от топографии поверхности. Однако хотя и легко получить визуальную картину поверхности, но при попытках дать геометрическую характеристику строения поверхности через простые параметры возникают трудности. Для характеристик топографии поверхности чаще всего употребляют термин среднеарифметическая высоты неровностей , по это точно только для поверхностей, имеюпщх одинаковые геометрические формы (например, для поверхностей, которые подвергались одинаковой обработке). Выбор параметров, численно характеризующих топографию поверхности, часто является трудоемким процессом. Так, когда смазка представляет топкую п.леику, статистическое распределение шероховатостей различной геометрической формы нельзя характеризовать одним параметром, таким, как среднеарифметическая высота неровностей . Для изучения топографии поверхностей пользуются различными методами, но все они применимы в ограниченных пределах. Наиболее часто употребляют профилометры, но они имеют недостаток, общий для всех механических методов измерения строения поверхности — ошибку из-за повреждения поверхности алмазным острием прибора. [c.62]


    Шероховатость оценивают по ГОСТ 2789—73 с учетом высотных и шаговых параметров (рис. 2.1,6). Высотные параметры Яа, Яг, Якакс) ПОЗВОЛЯЮТ судить О среднбй И наиболь-шей высоте неровностей, шаговые (5, 5 , tp) — о взаимном расположении характерных точек (вершин) неровностей. (Параметры Яа — среднеарифметическое отклонение. Яг — высота неровностей по 10 точкам и tp — относительная средняя длина профиля — на рисунке не указаны.) Определено 14 классов шероховатости (чистоты) поверхности. Высшему 14-у классу соответствуют поверхности, имеющие арельефа поверхности может служить также показатель доступности — произведение амплитуды иглы профилографа на число колебаний, приходящееся на единицу длины. Если для полированной поверхности этот показатель составляет несколько единиц, то для дробеструйно обработанной он достигает десятков и. сотен единиц. [c.26]

Справочник конструктора-машиностроителя. Контроль шероховатости поверхности.


Поверхность готовой детали не всегда является идеально ровной, гладкой и геометрически правильной. Она так или иначе будет отличаться от заданных чертежом (номинальных параметров) определенными микро- и макро геометрическими отклонениями. Макрогеометрические отклонения определяют волнистость и отклонения формы поверхности детали, а микрогеометрические отклонения ее шероховатость. Четкого физического различия между этими погрешностями не существует, но их все же условно разделяют по отклонению шага (S) к значению отклонения (D) от номинального контура (заданного чертежом). Таким образом, если неровности поверхности меньше 40 (S/D40), то их относят к волнистости. Отклонением формы считается отношение шага к значению отклонения больше 1000 (S/D>1000).

В различных странах для определения шероховатости и волнистости поверхности используют разные методы. В данной статье приведены лишь самые известные из них.

Методы и приборы для измерения шероховатости

Существуют два основных метода, позволяющих определить шероховатость поверхности изделия — оптический и механический.

Механический метод (щуповой) основан на работе специального прибора профилометра. Это достаточно дорогое и хрубкое устройство. Одно из его недостатков – это непосредственный контакт с поверхностью. Это может привести к появлению царапин на поверхности исследуемой детали, а в результате прибор может неточно оценить наличие шероховатостей.

Оптический метод позволяет исследовать поверхность бесконтактным способом. Такие устройства считывают информацию о наличии шероховатости благодаря отражению света от поверхности детали. При чем, считанная информация автоматически обрабатывается с помощью компьютера. Реализация оптических методов не требует больших финансовых вложений, высокой точности, каких-либо сложных оптических или механических устройств. Обработка данных компьютером существенно ускоряет процесс, поэтому оптические методы измерения шероховатости могут быть применены в условиях непрерывного производства.

Ниже представлена работа двух приборов, использующих оптические методы для измерения шероховатости:

  1. Принцип работы прибора I

Это устройство использует в своей работе метод микроинтерференции. При измерении на шероховатой структуре поверхности образуются помехи. Направление шероховатых участков совпадает с направлением помех. Если диапазон частот этих помех совпадает с частотой встречаемости шероховатостей, свет отражается от неровностей, показывая минимальную и максимальную интенсивность. Благодаря изменению диапазона частоты помех и синхронного измерения интенсивности светового отражения от неровной поверхности можно получить интерференционную картину шероховатости, ориентируясь на максимальную или минимальную интенсивность светового отражения.

  1. Принцип работы прибора II

Это устройство использует в своей работе метод светового сечения. Световой луч из точечного источника скользит по неровной поверхности и отражается от нее. С помощью отраженного светового луча можно определить размер и распространение неровностей. Для определения размера шероховатостей необходимо сравнить интенсивность светового отражения в зеркальном и любом другом направлениях.

Методы и приборы для измерения волнистости

За рубежом волнистость определяется в соответствии со стандартами ISO (ISO 4287 и ISO 16610-21), а также согласно американскому стандарту ASME B46.1.

Измерения волнистости поверхности проводятся с помощью специальных профилометров и приборов для измерения шероховатости. То есть, с помощью стилуса (контактный щуповой метод) и с помощью бесконтактных оптических и лазерных приборов. Самым простым прибором, используемым для оценки волнистости поверхности,можно назвать волнометр (микротопограф). Волнометр использует пластиковый наконечник, собирающий информацию о состоянии поверхности детали. Собранные данные регистрируются в виде электронных сигналов высокого и низкого диапазонов. Таким образом, исследуя шарикоподшипник, сигнал низкого диапазона — 4-17 колебаний при каждом измерении, а сигнал высокого диапазона – 17- 3390 раз при каждом измерении (низкий сигнал означает наличие волнистости). Затем полученные сигналы передаются в осциллограф для анализа.

В России для определения волнистости используются приборы профилографы-профилометры. Эти устройства могут механически изучать поверхность и записывать полученные результаты в графическом варианте (круглограмма).

Также зачастую используется метод обнаружения микроволн на поверхности с помощью анализа записи магнитного диска (используется в качестве экспресс-теста для получения моментальных данных). Прибор для измерения волнистости с помощью этого метода состоит из: диска, двигающейся головки, детектора и программного или аппаратного обеспечения, которое фиксирует изменения на поверхности детектора при вращении диска по поверхности детали. В этом случае детектор является пьезоэлектрическим преобразователем. На поверхности изделия возникает электрическое напряжение. Сигнал на поверхности увеличивается с увеличением линейной скорости вращения диска. Сигнал на поверхности изделия коррелирует с микроволнистостью, таким образом, производится оптическое исследование поверхности изделия. Диск осуществляет магнитную запись. Детектор улавливает резонанс, который создают микроволнистость и потоки воздуха при вращении диска. Так определяется наличие микроволнистости и шероховатости на поверхности изделия.

Лазерный метод – один из простых и популярных методов исследования качества поверхности материала (детали). Например, компания Chapman Instrument Incorporated, предлагает прибор для определения шероховатости и волнистости. Его принцип действия основан на бесконтактном (оптическом) изучении поверхности линз, зеркал или призм. Мощный сканер считывает информацию с исследуемого материала на все 360 градусов. Благодаря этому прибору довольно легко определить размер и длину микроволн, которые не видны невооруженным глазом.

— Шероховатость (микрогеометрия) поверхности машиностроительных деталей —

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.1, 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.1, 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.1

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:

Ra — среднее арифметическое отклонение профиля;

Rz— высота неровностей профиля по десяти точкам;

Rmax — наибольшая высота профиля.

Шаговые:

S — средний шаг неровностей профиля по вершинам;

Sm — средний шаг неровностей профиля по средней линии: tp — 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 Rа и Rz. Среднее арифметическое от­клонение профиля Ra определяется как среднее значение расстояний отдель­ных точек профиля Y1, Y2 … Yn до средней линии гребешков ОХ (рис.2).

где: n — число точек;

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

где: h2 … Н10 — перпендикуляры из точек выступов (высших и низших) параллельно линии ОХ. Стандарт ГОСТ 2789-73 устанавливает предельные значения величин Ra и Rz, обозначаемые на чертежах числовой величиной шероховатости в микрометрах (мкм). Пять высших точек выступов и пять низших точек впадин (см. рис.2) берут в пределах базовой длины l — дли­ны участка поверхности, принятого для измерения шероховатости.

Рис.2

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

Предельные значения величин Rа и Rz, обозначаемые на чертежах чис­ловой величиной шероховатости в микрометрах, установлены ГОСТ 2789- 73. Этим же стандартом подразделение шероховатости на классы проведено по двум параметрам Ra и Rz, 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.

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 Rа или Rz, 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.3 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.3

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

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

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.4).

Рис.4

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 Rа 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

Рекомендуемые классы чистоты поверхности.

ГОСТ 2789-73

 

Стандарт устанавливает специальные параметры и классы для оценки поверхности.

 

Параметры шероховатости поверхности.

 

Высотные параметры.

1. Rz, мКм – средняя высота микронеровностей по 10 точкам (1 мКм = 0,001 мм).

Проводим любую линию. По отношению к ней расстояния до 5 выступов и до 5 впадин – среднее расстояние между находящимися в пределах базовой длины l пятью высшими точками выступов и пятью низшими точками впадин, нумеруем от линии, параллельной средней линии.

 

Rz = (h1+h2+h3+h4+h5)-(h1`+h2`+h3`+h4`+h5`)

2. Ra, мКм – среднее арифметическое отклонение профиля – среднее заключение, в пределах базовой длины l, расстояние точек выступов и точек впадин от средней линии:

Ra = (y1+y2+… +yn)-(y1`+y2`+… +yn`)
l

Базовая длина – длина участка поверхности, используемая для выделения поверхности, характерных шероховатости поверхности. Обычно значения базовой длины берутся в пределах 0,08…8 мм. Кроме высотных существуют шаговое параметры шероховатости

Sш – средний шаг неровностей профиля.

S – средний шаг неровностей профиля по вершинам.

ГОСТ 2789-73

Классы шероховатости.

ГОСТом установлено 14 классов чистоты поверхности.

Классификацию шероховатости поверхности производят по числовым значениям параметров Raи Rzпри нормированых базовых данных в соответствии с таблицей.

Числовые значения величин шероховатости Raи Rzи базовые длины (l) (по ГОСТу 2789-59)

  Класс чистоты поверхности Наибольшая анафелия величин шероховатости в мкм   Валовая длина l в мм
Ra Rz
Разряды
а б в а б в
- - - - - - - - - - - -
- - - - - - - - 2,5
2,5 1,25 0,63 0,5 1,6 0,8 0,4 6,3 3,2 2,5 - 0,8
0,32 0,16 0,08 0,04 0,25 0,125 0,063 0,032 0,20 0,10 0,05 0,025 1,6 0,8 0,4 0,2 1,25 0,63 0,32 0,16 0,5 0,25 0,125 0,25
0,02 0,01 0,016 0,008 0,012 0,006 0,1 0,05 0,08 0,04 0,063 0,032 0,08

 

Чем выше класс (меньшее числовое значение параметра), тем поверхность более гладкая (чище). Классы шероховатости с 1 – 5, с 13 – 14 определяются параметром Rz, все остальные с 6 по 12 – параметром Ra.

Шероховатость поверхности детали задается при конструировании, исходя из функционального назначения детали, т.е. из условий её работы, либо из эстетических соображений.

Нужный класс чистоты обеспечивается технологией изготовления детали.

Шероховатость каждой поверхности детали должна соответствовать назначению этой поверхности. Степень неровности поверхности определяется высотой неровности на данном участке поверхности.

При составлении эскизов с натуры для определения шероховатости поверхностей детали должны быть измерены высоты неровностей поверхности определённой длины, установленной ГОСТом.

Измерение производится специальными приборами (микроскопами и профилографоми) или сравнением с образцами – эталонами.

При составлении эскизов с натуры при деталировании сборных чертежей для приближенного определения шероховатости поверхности детали, в том случае, когда не представляется возможным воспользоватся приборами точного измерения, надо установить назначение данной поверхности и в зависимости от этого определить класс чистоты поверхности.

Знаки обозначения шероховатости должны острием касаться обрабатываемой поверхности и быть направлены к ней со стороны обработки.

 

  Обозначение шероховатости при различном поверхностей.

 

 

Обозначение шероховатости на изображении детали распологают на линиях контура, на высотных линиях (по возможности ближе к размерной линии) или на полках.


Шероховатость поверхностей, повторяющихся элементов деталей (отверстий, пазов и т.п.) наносим на чертеже один раз.

 

Если все поверхности детали имеют одинаковую шероховатость, то обозначение выносят в правый верхний угол чертежа, располагая его на расстоянии 5-10 мм от рамки.

Если одинаковый д.б. шероховатость части поверхности, то в правом верхнем углу чертежа помещают обозначение этой шероховатости и рядом знак , взятый в скобках. Это означает, что все поверхности, на которых на изображениях помещены обозначения шероховатости или знак , должна иметь шероховатость, указанная перед скобкой.

 

Примеры:

 

Шероховатость поверхностей деталей:

 

– неподвижного соединения с зазором   – неподвижного соединения без зазора   – подвижного соединения деталей 3 – 4 класс Rz 80, Rz 40   4 – 5 класс Rz 40, Rz 20   6 – 8 класс Ra 2,5; Ra 1,25; Ra 0,63

 


Для втулок:

 

 

– торцевые поверхности   – наружные поверхности   – конические расточки   – торцевая поверхность, граничащая с расточкой 5 класс Rz 20   7 класс Ra 1,25   10 класс Ra 0,16   8 класс Ra 0,63

 

 

– для резьбы   – гладкая поверхность   – соприкасающиеся поверхности   – свободные поверхности 5-6 класс   4 класс   4-5 класс   3-4 класс

 

Знак шероховатости проставляется на том изображении, где указан размер, определяющий положение этой поверхности. Нельзя указывать шероховатость на виде, где нет указания размеров.

 

Рекомендуемые классы чистоты поверхности.

Параметр шероховатости – обзор

7.5.5 Связь между параметрами поверхности изображений РЭМ и измеренными параметрами АСМ

Поверхность нановолокнистого материала можно сравнивать по параметрам шероховатости, включая среднюю шероховатость (Sa), среднеквадратичную шероховатость ( Sq), среднее значение разницы высот между пятью самыми высокими пиками, пятью самыми низкими долинами (Sz), Sku и асимметрией поверхности (Ssk). Среднее значение шероховатости (Sa) представляет собой параметр дисперсии, определяемый как среднее абсолютных значений отклонения поверхности выше и ниже средней плоскости в пределах области отбора проб.Среднеквадратическая шероховатость (Sq), один из параметров дисперсии для характеристики шероховатости поверхности, получается путем возведения в квадрат каждого значения высоты в наборе данных, а затем извлечения квадратного корня из среднего значения. Асимметрия поверхности (Ssk) является мерой асимметрии отклонения поверхности относительно средней плоскости. Для гауссовой поверхности, которая имеет симметричную форму распределения высоты поверхности, асимметрия равна нулю. Sku является мерой резкости распределения высоты поверхности. Этот параметр характеризует разброс распределения высот.Гауссова поверхность имеет значение эксцесса, равное 3. Поверхность с центральным распределением имеет значение эксцесса больше 3, тогда как эксцесс хорошо распределенного распределения меньше 3. Параметры шероховатости не следует рассматривать как абсолютные значения, поскольку шероховатость поверхности сопоставимый фактор. Гистограмма изображения представляет собой графическое представление распределения яркости цифрового изображения. Основные данные не могут быть получены с помощью чистой гистограммы, потому что кривая обычно имеет много зигзагов.Чтобы сделать его более плавным, можно использовать методы шумоподавления. Хотя линейная фильтрация нижних частот (изотропная диффузия) является распространенным методом шумоподавления изображения, она не может распознать резкие края сигнала из шума. Таким образом, применение фильтра нижних частот к цифровому изображению не только удаляет шумы, но и приводит к менее резким краям. Преимущество нелинейно-диффузионного (анизотропного) фильтра заключается в сохранении резкости краев на протяжении всего процесса сглаживания изображения (Satpathy et al., 2010).Изображения SEM имеют зашумленную поверхность с острыми пиками, которые должны быть преобразованы в шумоподавляющие сигналы со сглаженными пиками. Для достижения этой цели используется нелинейный диффузионный фильтр из-за его способности шумоподавлять и улучшать сигналы.

После процедуры шумоподавления был измерен средний диаметр волокна с помощью программного обеспечения для масштабирования изображения (Measurement). Затем уровни яркости должны быть преобразованы в глубину шероховатости. Таким образом, измерение эквивалентного диаметра волокна, помимо подсчета наблюдаемых слоев, может помочь оценить видимую глубину (эквивалентную толщину) изображения.Для уменьшения погрешности подсчета слоев применялся повторный и случайный отбор, и путем усреднения количества слоев на различных участках изображения определялась толщина, наблюдаемая с помощью РЭМ. Поскольку интенсивность яркости каждой точки изображения зависит от ее расстояния от поверхности изображения в соответствии с рассчитанной эквивалентной толщиной, уровни яркости пересчитываются в глубину шероховатости.

После шумоподавления сигнала и преобразования его в сигнал со сглаженными пиками вычисляются среднее значение шероховатости, среднеквадратическая шероховатость, асимметрия поверхности и эксцесс поверхности.

Измерение шероховатости с помощью атомно-силового микроскопа (АСМ) основано на разнице высот по сравнению с контрольной точкой. В то время как метод цифровой обработки сигналов (DSP) изображения SEM не является широко используемым методом научной оценки нановолокон, поверхность каркаса и изображения, созданные моделью, не могут быть оценены с помощью AFM. Поэтому метод DSP сравнивали с методом DSP для реальных образцов матриксов из нановолокон. На самом деле АСМ использовался для характеристики шероховатости поверхности как еще один метод подтверждения.Скаффолд-изображения были очищены от шума с помощью программного обеспечения MATLAB, и были рассчитаны параметры шероховатости. Статистический анализ используется для оценки корреляции между параметрами поверхности сгенерированных моделью и фактических образцов.

Измерение шероховатости поверхности: с чего начать?

Измерение шероховатости поверхности может оказаться непростой задачей из-за огромного количества информации по этому вопросу.

Одним из распространенных источников путаницы является определение наилучшего метода сбора данных для задания.Для измерения шероховатости доступно несколько типов приборов, каждый из которых имеет свои сильные и слабые стороны, поэтому при выборе идеального устройства для конкретного применения необходимо учитывать множество факторов.

Другая область путаницы возникает из-за различных параметров шероховатости. С сотнями различных параметров, введенных за последние несколько десятилетий, важно определить, какие из них имеют отношение к вашему приложению.

Методы сбора данных: от ручных измерительных приборов до инструментов с высоким разрешением

Первоначально операторы использовали ручные измерительные приборы для измерения шероховатости поверхности.Профили высот создавались вручную, а анализ данных выполнялся отдельно после сбора данных. Процесс был утомительным и подвержен человеческим ошибкам.

Теперь многие инструменты доступны с удобным интерфейсом, цветными дисплеями данных полученных профилей высоты или изображений, автоматическим анализом данных для получения параметров шероховатости и сетевым подключением для обмена данными с коллегами. Эти интегрированные функции значительно повысили пропускную способность и производительность.

Однако с миниатюризацией устройств и все более высокими требованиями к производительности потребность в повышении производительности уступила место потребности в точности измерений. Требования к чистоте поверхности и допуски стали более строгими. Максимальные значения параметра шероховатости R и в спецификациях обычно находятся в диапазоне от 6 до 8 микродюймов и требуют инструментов с высоким разрешением и точностью.

Выбор инструмента

Каждый тип инструмента имеет свои сильные и слабые стороны.Выбор должен основываться на тщательном рассмотрении нескольких факторов, таких как скорость сбора данных, горизонтальное и вертикальное разрешение и диапазон сканирования. Например, атомно-силовой микроскоп (АСМ) может получать изображения высоты с разрешением, близким к атомному, но его возможности ограничены низкой скоростью сбора данных и узким диапазоном сканирования. Например, этот тип прибора не подходит для измерения шероховатости вогнутой внутренней стенки труб для контроля качества на крупносерийном производственном предприятии.

В отличие от этого, приборы, использующие видимый свет, могут быстро получать трехмерные изображения больших образцов. Кроме того, оптические инструменты неразрушающие и могут исследовать поверхности, недоступные для инструментов, требующих физического контакта с образцом, таких как профилометр со щупом.

Одним из очень полезных оптических инструментов является лазерный сканирующий конфокальный микроскоп (LSCM), который может получать трехмерные изображения с субмикронным разрешением по высоте. С трехмерным изображением высоты оператор может точно определить интересующую область.Это изображение также может помочь убедиться, что измерение шероховатости выполняется в нужном направлении и что на него не влияют поверхностные загрязнения. Сильные стороны оптических инструментов становятся особенно очевидными при характеристике небольших образцов с микроскопическими характеристиками или предпочтительной ориентацией.

Три соображения при выборе лазерного сканирующего конфокального микроскопа

На точность и прецизионность LSCM влияют три фактора: длина волны лазера, числовая апертура объектива и коррекция оптических аберраций объектива.

Длина волны лазера. На рис. 1 показано влияние длины волны лазера на латеральное разрешение LSCM. Рисунок 1а был получен с использованием LSCM с красным лазером 658 нм. На нем показана решетка с рядом параллельных линий и канавок шириной 260 нм с периодом 520 нм. Контрастность изображения очень низкая, линий и бороздок не видно. Рисунок 1b был получен с использованием LSCM Olympus LEXT OLS5000 с фиолетовым лазером 405 нм. На нем показана решетка с более узкими линиями и канавками шириной 120 нм с периодом 240 нм.Контрастность изображения значительно улучшена по сравнению с рисунком 1а, а отдельные линии и канавки четко видны и разрешены.

Этот пример показывает, что боковое разрешение LSCM улучшается по мере уменьшения длины волны лазера. Длина волны лазера 405 нм, которая находится в нижней части видимого спектра, используемая в серии Olympus LEXT, позволяет проводить измерения с высоким разрешением. Для сравнения, белый свет, используемый в оптических интерферометрах и микроскопах с изменением фокуса, имеет среднюю длину волны 550 нм, что приводит к более низкому поперечному разрешению.

Числовая апертура объектива. Объектив с более высокой числовой апертурой также улучшает боковое разрешение лазерного сканирующего конфокального микроскопа. Кроме того, объектив с более высокой числовой апертурой приводит к меньшей глубине резкости и, как следствие, к более высокому разрешению по высоте. Важно отметить, что более высокая числовая апертура обычно связана с более коротким рабочим расстоянием, что является проблемой при исследовании, например, очень шероховатой поверхности излома или внутренней стенки трубы.

Для работы с различными образцами и приложениями Olympus производит две серии объективов с большим увеличением (20x, 50x, 100x) для серии Olympus LEXT. Одна серия объективов имеет более высокую числовую апертуру, но более короткое рабочее расстояние: объективы с увеличением 50x и 100x имеют высокую числовую апертуру 0,95 при рабочем расстоянии 0,35 мм. Другая серия объективов имеет несколько меньшую числовую апертуру с рабочим расстоянием не менее 3,4 мм.

Коррекция оптических аберраций объектива. На рис. 2 показано влияние оптических аберраций (сферических и хроматических) на точность измерения высоты. Рисунок 2а представляет собой изображение решетки в высоту, полученное с помощью обычного объектива. Решетка должна демонстрировать синусоидальную форму волны с равномерной разностью высот от пика до впадины (P-V), но измеренная разность высот P-V значительно различается по полю зрения. Измеренная разница высот на правом краю поля зрения примерно в 7 раз превышает измеренное значение в центре.Сильная зависимость измеряемой высоты от положения в поле зрения делает измерение ненадежным.

На рис. 2b показано изображение той же решетки в высоту, полученное с помощью LSCM Olympus LEXT OLS5000 с объективом, предназначенным для LEXT. Объективы, предназначенные для LEXT, исправлены для оптических аберраций и разработаны для минимизации искажения изображения вблизи краев поля зрения для лазера с длиной волны 405 нм. Измеренная разность высот P-V синусоидальной волны одинакова по всему полю зрения.

Этот пример показывает важность коррекции оптических аберраций объектива для точности измерения высоты. Благодаря такому дизайну серия Olympus LEXT может разрешать функции высотой 6 нм. Кроме того, точность и воспроизводимость измерений гарантируются после калибровки с использованием прослеживаемых стандартов.

Параметры шероховатости: понимание результатов измерения

После того, как оператор завершит измерение, следующим шагом будет определение значения результата.Большинство операторов обычно сообщают об одном параметре шероховатости, R a , который представляет собой среднее арифметическое отклонение высоты. Однако этот единственный параметр дает неполное представление о топографии поверхности. Он не включает никакой информации о поперечном расстоянии между неровностями, плотности пиков и впадин или форме правильных узоров.

Чтобы различать несколько поверхностей с одинаковыми R и , ученые и инженеры ввели множество параметров шероховатости, которые количественно определяют конкретные характеристики поверхности, включая поперечный интервал, форму, резкость, плотность и предпочтительную ориентацию.Определение многих параметров было стандартизировано в течение последних нескольких десятилетий. Например, стандарт ISO 4287 определяет параметры, полученные из профилей линий, а стандарт ISO 25178 определяет параметры площадной шероховатости из трехмерных изображений высоты. Дополнительные параметры были разработаны для конкретных отраслей и приложений или созданы путем объединения нескольких параметров с арифметическими операторами.

По профилю высоты или изображению высоты программное обеспечение для серии Olympus LEXT может определить около ста различных параметров шероховатости на основе их определения в международных стандартах.Эти параметры распределены по шести различным категориям, каждая из которых предоставляет информацию о конкретных характеристиках поверхности:

  • Параметры высоты предоставляют статистическую информацию об амплитуде профилей высоты и изображений
  • Пространственные параметры характеризуют ширину элементов или период повторяющегося узора
  • Гибридные параметры предоставляют информацию об амплитуде и ширине неровностей и ямок
  • Функциональные параметры предназначены для оптимизации конкретной функции компонента, например истирания
  • Параметры объема предоставляют информацию об объеме неровностей и ямок, что особенно полезно в смазанном трении
  • Параметры элементов характеризуют высоту, кривизну и плотность неровностей и ямок на несущей поверхности

Столкнувшись с таким количеством параметров, может быть трудно понять, какой параметр наиболее важен для данного заявление.Чтобы сделать этот важный выбор, вы должны изучить функцию поверхности и определить наиболее важные характеристики поверхности, которые имеют отношение к желаемому результату.

В следующем примере поясняется один из способов определения наиболее важных параметров. В строительстве прочность сцепления между двумя бетонными элементами в значительной степени зависит от шероховатости границы раздела. Чтобы определить параметры, которые наиболее важны для прочности сцепления, было измерено несколько параметров шероховатости разных категорий на поверхностях, подвергнутых различным видам обработки, таким как пескоструйная обработка, а прочность сцепления была измерена с помощью испытаний на отрыв.Рассматривая взаимосвязь между параметрами шероховатости и прочностью связи с помощью линейной регрессии данных, три параметра шероховатости показали самую высокую корреляцию с прочностью связи: максимальная глубина впадины R v , общая высота шероховатости R y и максимальная высота от пика до впадины R max . Эти три параметра были определены как наиболее важные для данного приложения.

Таким образом, при выборе параметров шероховатости оператор должен понимать функцию поверхности и значение измеренных параметров шероховатости.Наиболее важные параметры лучше всего коррелируют с показателем качества поверхности.

ГЛАВА IX. ИЗМЕРЕНИЕ ШЕРОХОВАТОСТИ ПОВЕРХНОСТИ

ГЛАВА IX. ШЕРОХОВАТОСТЬ ПОВЕРХНОСТИ ИЗМЕРЕНИЯ

ГЛАВА IX. ШЕРОХОВАТОСТЬ ПОВЕРХНОСТИ РАЗМЕРЫ

Исок О и Джим Стайлз
Кафедра электротехники
Мичиганский университет
Анн-Арбор, MI 48109

А. ВВЕДЕНИЕ

Основной целью эксперимента Washita`92, проведенного в начале июня 1992 г., было для изучения гидрологических процессов с использованием данных дистанционного зондирования, в частности микроволнового радара. данные обратного рассеяния и данные радиояркости миллиметрового диапазона, собранные с помощью бортовых приборов НАСА. датчики.Обширные наземные данные о влажности почвы были собраны как пространственно через Малый Водораздел Washita и временно в течение двухнедельного тестового периода. Однако влажность почвы является лишь одним из многих параметров поверхности, которые могут влиять на радиояркость и обратное рассеяние радаров. значения. Среди них параметры поверхностной растительности, такие как содержание влаги, структура растений, и размер составляющих. Кроме того, шероховатость подстилающего грунта может быть более значительной. чем влажность почвы в воздействии на значения наблюдаемых микроволновых данных.

Из-за этого статистика шероховатости поверхности, как среднеквадратичная (среднеквадратическая) высота, так и корреляционная длина, были определены на девяти репрезентативных участках, расположенных по всему водоразделу Литтл-Вашита. Эти участки включали три участка с обнаженной почвой, три участка пастбищных угодий и три участка сельскохозяйственных угодий, засаженных с одновидовой растительностью (люцерна, пшеница, кукуруза). Данные о шероховатости оценивались с помощью два отдельных метода измерения, система лазерного профилометра, обеспечивающая цифровой профиль данные напрямую, и профилировщик нарисованной бумаги, который позже преобразуется в оцифрованные данные в лаборатории.А также было собрано ограниченное количество данных о растительности, включая биомассу, густоту растений и растительность. высота, в дополнение к данным «аэродинамической шероховатости», собранным с помощью лазерного профилометра.

В этом отчете будут описаны различные методы измерения данных о шероховатости поверхности, представленные математическое определение каждого параметра шероховатости и количественную оценку этих данных на каждом из соответствующие сайты. Кроме того, фотографии различных полигонов, а также карты с указанием их должны быть представлены конкретные места.

B. ЛАЗЕРНЫЙ ПРОФИЛОМЕТР

Система измерения лазерного профилометра, показанная на рис. IX-1, использует лазерный блок измерения расстояний, установленный на автоматизированном координатном столе с пошаговым расстоянием. То стол помещается примерно на 1,5 метра над испытательной поверхностью, и лазер измеряет вертикальную расстояние в заданной точке (x, y) от стола до испытательной поверхности. Положение лазера в Плоскость x, y можно точно контролировать, и, перемещая лазер небольшими, но точными шагами, может быть определен линейный или полный профиль поверхности.Весь процесс, как управление таблицей x, y и лазерный сбор данных, управляется через портативный компьютер и питается от свинцово-кислотного источника 12 В. батареи. Технические характеристики и производительность этой системы, включая разрешение измерения и точность приведены в Таблице IX-1.

Для теста Washita`92 было определено восемь линейных профилей. Четыре из этих профилей были выровнены вдоль одного и того же произвольного направления, а остальные четыре были выровнены перпендикулярно к первому. В каждом из двух наборов четыре линейных профиля были разнесены примерно на 1 фут. интервалы.Расстояние по горизонтали между каждым вертикальным измерением для данного профиля составляло 0,5 см, что составляет менее 30 электрических градусов на самой короткой длине волны радара.

С. КРАСКА И БУМАЖНЫЙ ПРОФИЛЕР

Другим допустимым, хотя и менее прямым, методом получения оценок профиля поверхности является использование техника работы с бумагой и красками. Как показано на рис. IX-2, миллиметровая бумага обернута вдоль длинный тонкий металлический лист, который затем вставляется в почву так, чтобы горизонтальная плоскость бумаги остается ровной.Затем границу грунт-бумага окрашивают черной аэрозольной краской, таким образом наложение профиля поверхности на миллиметровую бумагу. Используя очень длинный лист, непрерывный можно зарегистрировать профиль поверхности, который намного длиннее, чем это возможно с помощью лазерного профилометра, длина которого (0,95 метра) ограничена максимальным размером таблицы (x,y).

Однако, чтобы сделать этот нарисованный профиль полезным, его необходимо преобразовать в числовые данные. Это достигается путем записи вертикального расстояния до линии окраски на равномерном расстоянии друг от друга. горизонтальные точки.Хотя это возможно путем ручного подсчета приращений непосредственно из графическую бумагу, использование электронного устройства для определения и регистрации его относительного положения на графическая бумага намного эффективнее.

D. ПРОФИЛЬНЫЕ ДАННЫЕ

Для удобства информация, содержащаяся в числовом представлении профиля поверхности следует привести к более простой, но столь же описательной форме. Поскольку профиль поверхности природного поверхность случайна, статистические параметры подходят для описания ее характеристик.То два параметра, наиболее часто используемые в этой характеристике, – это среднеквадратичная высота (обозначается как ) и длина корреляции (обозначается как l c ).

Среднеквадратичная высота – это оценка отклонения вертикального размера испытательной поверхности. Обозначая вертикальное измерение поверхности на данной горизонтали

= [1/(N-1)] [h(p n )-h(p)] 2 (1)

где h(p n ) вертикальное измерение, выполненное в n-м из N положений по горизонтали, а h(p) — среднее значение измерения в виде:

h(p) = (1/N) h(p n ) (2)

Помимо среднеквадратичной высоты профиль произвольной поверхности характеризуется ее соотношением функция, которая связывает статистическую корреляцию между любыми двумя точками на данной поверхности.Если предполагается, что статистика поверхности остается постоянной в горизонтальной плоскости (в широком смысле стационарной), то корреляционная функция зависит только от расстояния между любыми двумя точек, |p n -p m |. Таким образом, корреляционная функция может быть оценена из измерение достаточно длинного линейного (p=xx) профиля, простирающегося в любом произвольном направлении. Данные, собранные в профиле из 2N+1 точек, обозначенном как h(x n ), можно использовать для оцените корреляционную функцию, используя уравнение:

С(|х 0 м |) = [1/С(0)] [h(x n )-h(x)][h(x n-m )-h(x)] m=0,1,2,3… (3)

Когда m становится большой, C(|x 0 -x m |) будет уменьшаться к нулю, указывая на то, что высота двух точек поверхности декоррелируют по мере увеличения их горизонтального расстояния (при условии непериодического поверхности). Расстояние, необходимое для этой декорреляции, может быть определено длиной корреляции l c , который определяется как C(l c )=1/e=0,3678. Для достоверной оценки C(|x 0 -x m |), длина линейного профиля должна быть намного больше, чем л в .

Поскольку лазерный профилометр оставляет поверхность почвы нетронутой и обеспечивает прямое электронное измерение, профилометр обеспечивает превосходные данные для оценки среднеквадратичной высоты. В Кроме того, для поверхностей с малыми длинами корреляции l c линейный профиль, измеренный лазер также можно использовать для оценки l c . Однако для поверхностей с большей корреляционных длин, максимальный линейный размер (95 см) профилографа недостаточен для обеспечить точную оценку длины корреляции.Таким образом, метод профиля краски и бумаги является в этих случаях требуется обеспечить достаточную длину для оценки l c .

Е. ТЕСТ МЕСТА

Различные данные были собраны на девяти тестовых участках в водоразделе Литтл-Вашита; по три каждый пастбищных угодий, пахотных земель и голых поверхностей почвы. На рис. IX-3 показана карта Маленькой Васиты. водосборный бассейн с отмеченными каждым из девяти участков.

1. Оголенные поверхности почвы

а. Сайт PR001

Площадка PR001, расположенная в пойме реки Малая Вашита, представляла собой ровную, голую, распаханную поле, расположенное прямо напротив участка RG136.С физическими размерами около 400 на 400 метров этот участок обозначен на топографической карте (USGS) на рис. IX-4. Фигура IX-5 показывает фотографию этой поверхности, демонстрирующую очень грубые характеристики почвы. среднеквадратичное значение высота этой поверхности была определена равной 2,29 см, а ее корреляционная длина – 8,75 см. Расчетная корреляционная функция для этой поверхности представлена ​​на рисунке IX-6.

б. Сайт AG005

Зона AG005 располагалась к северу от офисов ARS в Чикаше, штат Оклахома (рис. IX-7).Этот участок представлял собой большое плоское хлопковое поле размером примерно 600 на 720 метров. Хотя поле было засеяно хлопчатником, растения во время теста были всего в нескольких сантиметрах высоты и поэтому этот участок считался голой поверхностью. Как показано на рисунке IX-8, это поверхность была значительно более гладкой, чем у площадки PR001, со среднеквадратичной высотой 1,29 см и корреляционная длина 16,25 см. Расчетная корреляционная функция представлена ​​на рисунке IX-9.

в.Сайт AG002

Третья оголенная поверхность почвы, охарактеризованная в этом эксперименте, находилась на полигоне исследован группой НАСА, установившей на грузовике рефлектометр Годдарда L-диапазона, к юго-востоку от Чикаша, как показано на рисунке IX-10. При корреляционной длине 17,75 см и среднеквадратичной высоте 1,82 см, эта поверхность считается умеренно шероховатой. Физический размер этого сайта оценивается в 700 на 1400 метров.

2. Сельскохозяйственные угодья

а.Сайт AG001 — Кукурузное поле

Зона AG001 также располагалась на месте проведения испытаний скаттерометра Годдарда и состояла из кукурузное поле площадью примерно 2,5 км 2 , как показано на рис. IX-10. Небольшой раздел кукурузного полога удаляли, а затем с помощью лазерного профилометра оценивали поверхность шероховатость, как показано на рисунке IX-12. Расчетные параметры шероховатости поверхности 11,25 см. для корреляционной длины и 1,23 см для среднеквадратичной высоты. Расчетная корреляционная функция показана на Рисунок IX-13.

б. Сайт AG006 – Пшеничное поле

Измерения шероховатости поверхности почвы под пшеничным полем были собраны на участке в северо-восточном углу водораздела Литтл-Вашита (рис. IX-14). Поле, примерно 500 м на 750 м, расположен в плоской пойме вдоль реки Васита, и на момент испытаний был покрыт полностью созревшей пшеницей (влажная погода задержала сбора урожая), как показано на рис. IX-15. Расчетные параметры шероховатости поверхности включали корреляционная длина 17.25 см, среднеквадратичная высота 0,68 см и корреляционная функция, приведенная в Рисунок IX-16. Также были сделаны оценки параметров растительности, в том числе оценки высота растений, плотность биомассы и гравиметрическое содержание влаги, и эти оценки приведены в Таблица IX-2.

в. Участок AG007 — Поле люцерны

Непосредственно к востоку от пшеничного поля (рис. IX-14) располагалась большая 400 на 750 метров поле, покрытое растениями люцерны. Небольшую часть растений удалили (рис. IX-17) и оценивались параметры шероховатости грунта со среднеквадратичной высотой 0.50 см, корреляция длиной 13,25 см и оценкой корреляционной функции, как показано на рисунке IX-18. в отличие от на полностью созревшем пшеничном поле эти растения люцерны были зелеными и влажными, как показано в Таблице IX-2 вдоль с другими оценками параметров растительности.

3. Пастбищные угодья

а. Сайт MS001

Территория площадки MS001 состояла из большого поля, которое когда-то использовалось как пахотная земля. но недавно был распахан и возвращен на пастбища.Поэтому поверхность была редко покрытые несколькими видами мелкой растительности, как показано на рис. IX-20. Поскольку земля в настоящее время используется для выпаса скота, подстилающая поверхность была довольно неровной. То местонахождение объекта находилось в северо-западной части водораздела Литтл-Вашита, как показано на рис. Рисунок IX-19. Оценки шероховатости для этой поверхности составляют 1,23 см для среднеквадратичной высоты и 7,75 см для длины корреляции с корреляционной функцией, приведенной на рисунке IX-21.

В дополнение к измерения шероховатости поверхности, лазерный профилометр использовался для измерения необработанных данных требуется для определения “аэродинамической шероховатости” поверхности растительности.Перед удалением растительности для оценки шероховатости поверхности, профилометр был собран над растительности и используется для измерения расстояния до растительности по вертикали с горизонтальным шагом 0,5 см. Поскольку растительность состояла в основном из трав и другой мелкой растительности, измерения между соседними горизонтальными точками были сильно некоррелированы, за исключением тех измерения, при которых лазер проникал сквозь растительность на поверхность почвы. Кроме того, ветер заставлял растительность двигаться во время измерения и затруднял получение надежные оценки, особенно для растительности, простирающейся на большие расстояния над почвой.То измеренные данные не обрабатываются, а вместо этого передаются в необработанном виде, как показано на рисунке. IX-22. Эти данные были нормализованы к самой низкой измеренной точке данных, а все остальные данные представлены как высота по вертикали над этой минимальной точкой.

б. Сайт MS004

Участок MS004, расположенный в северной центральной части водораздела (рис. IX-23), был также использовался для выпаса скота и был покрыт длинной тонкой травой примерно 20 см. в высоту (рис. IX-24).Однако, в отличие от участка MS001, поверхностная растительность настолько густая, что после удаление растительности, большая часть поверхности была покрыта травяной стерней, с небольшим количеством открытая голая поверхность. Из-за этого невозможно было определить оценки шероховатости почвы, т.к. “поверхность” нельзя было определить конкретно среди густой стерни травы. Следовательно, только на этом участке были собраны данные об аэродинамической шероховатости, образец которых показан на рис. IX-25.

в. Сайт MS002

Девятый и последний испытательный полигон был расположен на метеорологическом полигоне 2 (рис. IX-26) в густом поле. состоящий из нескольких видов трав и другой низкорослой растительности (рис. IX-27).Как с сайтом MS004, оценки шероховатости поверхности не могут быть адекватно определены, и поэтому только были собраны данные об аэродинамической шероховатости. На рис. IX-28 показан образец этих необработанных данных.

F. РЕЗЮМЕ

Поскольку физические свойства естественной поверхности могут быть так же важны, как и влажность почвы, влияя на его электромагнитные свойства (радиояркость, коэффициенты рассеяния), этот отчет попытки дать некоторое физическое описание репрезентативного набора теста Washita `92 поверхности.В Таблице IX-3 представлены сводные данные о шероховатости на семи участках, где были проведены измерения шероховатости, и в Таблице IX-2 приведены некоторые соответствующие биофизические данные. описания сельскохозяйственных полей. Все данные приведены к соответствующему описанию параметры (среднеквадратическая высота, корреляционная длина) за исключением данных аэродинамической шероховатости, при этом была дана только выборка необработанных данных. За комплектацию необработанного аэродинамического данные о шероховатости или необработанные данные о шероховатости поверхности, запросы могут быть отправлены издателю этого документ.

Таблица IX-1. Технические характеристики системы лазерного профилометра, используемые во время Тестирование Washita 92 года.
Параметр Значение Единицы

Размер горизонтального шага 0,5 см
Точность горизонтального шага < 0,1 см
Измерение по вертикали Разрешение 0.001 см
Измерение по вертикали Точность 0,3 см
Средняя скорость измерения 4 с/точка

Таблица IX-2. Подборка параметров растительности, взятых на участках AG006 (пшеница) и AG007. (люцерна).
Параметр Пшеница Люцерна Единицы

Высота установки 60 50 см
биомасса 410 1450 г/м2
густота растений 590 410 растений/м2
гравиметрическая влажность 18 .5 79,5 %

Таблица IX-3. Компиляция оценок шероховатости поверхности, сделанных на семи участках в Малом Водораздел Васита.
Сайт Тип у (см) лк(см)

PR00l голый 2,29 8,75
AG005 голый 1.29 16,25
AG002 голый 1,82 17,75
AG001 кукуруза 1,23 11,25
AG006 пшеница 0,68 17,25
AG007 люцерна 0,50 13,25
MS001 пастбища 1,23 7,75

Рисунок IX-1.Фотография системы лазерного профилометра, включая лазер, позиция
стол, компьютер, контроллеры и блок питания.

Рисунок IX-2. Техника профилирования красками и бумагой.

Рисунок IX-3. Карта водораздела Литтл-Вашита с указанием местоположения
места замеров.

Рисунок IX-4. Карта, показывающая участок PR001 и прилегающую территорию, расположенную по адресу примерно 34 град. 56 мин. Широта, 97 град. 48 мин. долгота.

Рисунок IX-5. Голая поверхность участка PR001 с шероховатой поверхностью
характеристики. Обратите внимание на шестидюймовую линейку в центре фотографии.

Рисунок IX-6. Расчетная корреляционная функция оголенной поверхности почвы на площадке PR001.

Рисунок IX-7. Карта, показывающая участок AG005 и прилегающую территорию, расположенную по адресу примерно 35 град. 3 мин. широта, 97 град. 55 мин. долгота.

Рисунок IX-8. Голая поверхность участка AG005 с шероховатой поверхностью
характеристики.Обратите внимание на шестидюймовую линейку в центре фотографии.

Рисунок IX-9. Расчетная корреляционная функция оголенной поверхности почвы на площадке AG005.

Рисунок IX-10. Карта с указанием участков AG001, AG002 и прилегающих территорий, расположенных примерно при 35 град. 0 мин. широта, 97 град. 52 мин. долгота.

Рисунок IX-11. Расчетная корреляционная функция оголенной поверхности почвы на площадке AG002.

Рисунок IX-12. Система профилометра, работающая на кукурузном поле участка AG001.

Рисунок IX-13. Расчетная корреляционная функция оголенной поверхности почвы на участке АГ001.

Рисунок IX-14. Карта с указанием участков AG006 и AG007, расположенных примерно на 34 град. 58 мин. широта, 97 град. 54 мин. долгота.

Рисунок IX-15. Пшеничная растительность участка AG006.

Рисунок IX-16. Расчетная корреляционная функция оголенной поверхности почвы на площадке AG006.

Рисунок IX-17.Растительность люцерны участка AG007.

Рисунок IX-18. Расчетная корреляционная функция оголенной поверхности почвы на площадке AG007.

Рисунок IX-19. Карта, показывающая объект MS001 и прилегающую территорию, расположенную по адресу примерно 34 град. 54 мин. широта, 98 град. 15 мин. долгота

Рис. IX-20. Растительность пастбищного участка MS001.

Рисунок IX-21. Расчетная корреляционная функция оголенной поверхности почвы на участке МС001.

Рисунок IX-22. Вертикальный профиль растительности на участке MS001, определенный лазерный профилометр (данные нормированы на самую низкую точку данных).

Рисунок IX-23. Карта, показывающая участок MS004 и прилегающую территорию, расположенную примерно на 34 град. 58 мин. широта, 97 град. 54 мин. долгота

Рис. IX-24. Растительность пастбищного участка MS004.

Рисунок IX-25. Вертикальный профиль растительности на участке MS004, определенный лазерный профилометр (данные нормированы на самую низкую точку данных).

Рисунок IX-26. Карта, показывающая участок MS002 и прилегающую территорию, расположенную примерно на 34 град. 58 мин. широта, 97 град. 54 мин. долгота

Рис. IX-27. Растительность пастбищного участка МС002.

Рисунок IX-28. Вертикальный профиль растительности на участке MS002, определенный лазерный профилометр (данные нормированы на самую низкую точку данных).

Измерение и понимание чистоты поверхности

Чистота поверхности — это измерение общей текстуры поверхности, состоящей из трех ключевых элементов: рельефности, волнистости и шероховатости.Укладка относится к доминирующему рисунку на поверхности, часто создаваемому самим производственным процессом, волнистость измеряет периодические изменения в отделке поверхности, а шероховатость – это расчет относительной гладкости профиля поверхности.

Отделка поверхности важна не только для эстетики — она часто определяет, как деталь будет реагировать и вести себя в среде конечного использования. Шероховатая поверхность может быть подвержена износу или создавать возможности для поломок и коррозии в некоторых случаях.Тем не менее, он также может помочь скрыть царапины и дефекты лучше, чем идеально гладкая поверхность.

Шероховатость является наиболее часто упоминаемым элементом отделки поверхности. На самом деле, «шероховатость поверхности» — это то, что на самом деле имеют в виду многие машинисты, когда говорят «шероховатость поверхности». Для целей этой статьи мы будем использовать «шероховатость поверхности» в качестве общего термина, который включает (но не ограничивается) шероховатость, поскольку мы обсуждаем, как измерить чистоту поверхности.

Как измерить шероховатость поверхности

Чистота поверхности может быть измерена несколькими способами, включая прямое измерение, бесконтактный метод, сравнение или производственные методы.

В методах прямого измерения или «контакта» используется стилус, подобный игле проигрывателя, для физического измерения чистоты поверхности путем создания профиля ее параметров шероховатости. Бесконтактные методы заменяют этот стилус оптическими датчиками и светом или ультразвуковыми импульсами.

Методы сравнения включают создание образца отделки поверхности с использованием того же оборудования или процесса. Эти методы, которые обычно включают простые визуальные или тактильные проверки, могут быть полезны, когда параметры шероховатости должны быть только приблизительными.Однако очевидно, что эти методы не идеальны для проверки мелких деталей или жестких допусков. Внутрипроизводственные методы определяют сравнительные параметры шероховатости в середине производственного процесса, достигаемые за счет использования таких методов, как машинное зрение, магнитная индукция и ультразвук.

Когда дело доходит до конкретных измерений шероховатости поверхности, существует три основных типа методов: профилирование, метод площади и метод микроскопии. Методы профилирования позволяют измерять поверхность детали с помощью сканирующих датчиков с высоким разрешением.Методы площади, такие как оптическое или ультразвуковое рассеяние, измеряют область поверхности и используют статистические модели для экстраполяции оставшейся части топологии поверхности детали.

Методы электронной микроскопии позволяют машинистам исследовать чистоту поверхности в мельчайших деталях, но эти инструменты ограничены их небольшими полями зрения. Масштаб, с которым работают электронные микроскопы, позволяет рассматривать только небольшой участок поверхности в любой момент времени, что требует нескольких сканирований для установления средних параметров шероховатости.

Методы прямого измерения, или «контактные», используют перо, подобное игле проигрывателя, для физического измерения чистоты поверхности путем создания профиля ее параметров шероховатости.

Понимание диаграмм шероховатости поверхности

Впервые увидев таблицу шероховатости поверхности, вы, скорее всего, обнаружите ряд сокращений, с которыми раньше не сталкивались. Вот три наиболее часто используемых символа и параметра шероховатости поверхности, которые необходимо знать:

  • Ra , наиболее часто используемый показатель для измерения чистоты поверхности, является мерой средней шероховатости поверхности детали.Ra измеряет отклонение профиля шероховатости от средней линии. Диаграмма шероховатости поверхности Ra обычно используется для абсолютных значений, но имеет некоторые недостатки, которые делают другие параметры бесценными при попытке определить, оценить и воспроизвести топологию поверхности. Ра чаще всего используется в Соединенных Штатах.
  • Rmax , который измеряет вертикальные расстояния пиков и впадин поверхности, идеально подходит для обнаружения заусенцев, царапин и других аномалий, которые трудно обнаружить с помощью диаграммы шероховатости поверхности Ra.
  • Rz является мерой средней максимальной высоты профиля поверхности. Этот параметр рассчитывается из средних значений пяти самых больших различий между пиками и впадинами по всей поверхности. Параметр Ra может быть нечувствительным к некоторым экстремальным значениям, что приводит к ошибочным или неточным измерениям — Rz помогает устранить некоторые из этих возможностей для ошибок. Rz чаще всего используется на международном уровне.

Таблицы шероховатости поверхности обычно измеряются в микрометрах или микродюймах — чем меньше размер, тем лучше шероховатость поверхности.Чтобы выразить несколько цифр на практике:

  • Если ваша деталь имеет номинал в микрометрах 12,5, она имеет номинал в микродюймах 500. Это означает, что деталь имеет шероховатую поверхность с низким качеством, скорее всего, из-за грубой подачи и тяжелых резов.
  • Если ваша деталь имеет рейтинг микрометров 3,2, она имеет рейтинг микродюймов 125. Это самый шероховатый тип поверхности, рекомендуемый для деталей, и он часто используется для тех, которые должны выдерживать высокие напряжения, нагрузки или вибрацию.
  • Если ваша деталь имеет номинал микрометров 0.8, он имеет рейтинг микродюймов 32. Это высококачественная обработка поверхности, которая требует тщательно контролируемых условий, но относительно легко достигается с помощью цилиндрических, бесцентровых или плоскошлифовальных станков. Идеальная обработка поверхности для деталей, которые не будут подвергаться непрерывному движению или большим нагрузкам.

Дополнительные сведения см. в полной таблице обработки поверхности.

Получите надлежащее качество поверхности с правильным партнером-производителем

Достижение надлежащей чистоты поверхности делает больше, чем просто делает детали эстетически привлекательными для клиентов.Это также помогает гарантировать, что часть работает как задумано. Шероховатость поверхности можно измерить различными способами, но методы, перечисленные в этой статье, представляют собой очень общий обзор методов измерения чистоты поверхности.

Тема может быстро усложниться — но именно для этого здесь и работают эксперты Fast Radius. Наша команда инженеров готова помочь вам достичь наилучших возможных результатов для вашей детали, начиная от проектирования детали и заканчивая постобработкой и отделкой поверхности.

Посетите наш информационный центр, чтобы узнать больше о вариантах отделки металла, выборе наилучшего покрытия для вашей детали и многом другом.

Профиль поверхности — сравнение методов измерения | Ресурсы

Дэвид Бимиш, DeFelsko Corporation

Обновлено: 20.09.2021

Резюме: Характеристики покрытия зависят от высоты профиля на стальной поверхности. Доступны три типа устройств для измерения этого профиля поверхности: рулетка-реплика, микрометры глубины, оснащенные остроконечными зондами, и измерители шероховатости со щупом.В этой статье представлены результаты недавнего анализа измерений, проведенных тремя типами устройств на стали, подвергнутой струйной очистке с использованием различных абразивных материалов, и предлагается новый метод измерения глубины микрометром, называемый средним значением максимальных пиков.

Введение в измерение профиля поверхности

Стальные поверхности часто очищают абразивным воздействием перед нанесением защитных покрытий. Этот процесс удаляет предыдущие покрытия и делает поверхность шероховатой для улучшения адгезии покрытия.Результирующий профиль поверхности, или рисунок якоря, состоит из сложной картины пиков и впадин, которые необходимо точно оценить, чтобы обеспечить соответствие спецификациям работы или контракта.

Специалисты по защитным покрытиям имеют в своем распоряжении несколько методов испытаний для определения величины профиля поверхности. Имелось мало информации, которая могла бы помочь им выбрать инструмент или сравнить результаты различных методов.

Методы измерения — как измеряется профиль поверхности?

Стальная поверхность после струйной очистки состоит из случайных неровностей с пиками и впадинами, которые нелегко охарактеризовать.Приборы, которые могут измерять этот профиль с высокой степенью точности, такие как сканирующие электронные микроскопы, подходят только для лабораторного использования. Желательны полевые методы. Диапазоны профиля поверхности часто указываются, и рекомендуемый профиль поверхности различен для различных типов покрытий.

Определение профиля поверхности зависит от его определения. ISO 1 8503-1 2 определяет его как высоту основных пиков относительно основных впадин.ASTM 3  D7127 4 описывает его как положительное и отрицательное вертикальное отклонение, измеренное от средней линии приблизительно в центре оцениваемого профиля. ASTM D4417-11 5 определяет профиль поверхности как «высоту основных пиков относительно основных впадин». В нем описываются 3 различных метода измерения:

  • Метод A — компараторы профилей
  • Метод B — микрометры глубины
  • Метод C — копия ленты
Рис. 1 Методы измерения профиля поверхности ASTM

В отрасли нет стандартов профилей с прослеживаемыми значениями в Национальный институт метрологии.Если бы они это сделали, инструменты можно было бы проверять на соответствие этим стандартам, заявления о точности могли бы публиковаться, а пользователи имели бы средства для сопоставления своих результатов. Стандарты могут определять отношение значений, полученных с ленты-реплики, к значениям, полученным с микрометров глубины, и так далее.

Не имея физических стандартов, отрасль выбрала метод рефери. NACE 6, ASTM и ISO описывают высоту профиля поверхности как расстояние, измеренное от вершины самого высокого пика до основания самой низкой впадины в поле зрения оптического микроскопа.Микроскоп фокусируется на самом высоком пике в поле зрения. Расстояние, пройденное объективом, чтобы сфокусироваться на самой нижней долине в пределах одного и того же поля зрения, является одним измерением высоты профиля. Среднее арифметическое 20 таких измерений дает среднюю максимальную высоту от пика до впадины. Другими словами, среднее значение максимальных пиков.

Рис. 2 Компьютерное изображение стальной поверхности после пескоструйной очистки (слева). Поверхность, подвергшаяся пескоструйной обработке (справа)

Метод микроскопии непрактичен в полевых условиях, поэтому крупные организации поддерживают ряд альтернативных методов, которые одновременно практичны и регулярно используются инспекторами.

ISO производит компараторы профилей поверхности для стали, подвергнутой пескоструйной очистке дробеструйными или дробеструйными абразивами 7  , которые основаны на методе фокусирующего микроскопа. Используя визуальные или тактильные средства, пользователь сравнивает стальную поверхность с профилем каждого сегмента компаратора, чтобы применить соответствующую оценку «тонкий», «средний» или «грубый». Приложение B к ISO 8503-5 показывает, что существует хорошая корреляция между этими компараторами и измерениями с помощью методов реплицированной ленты и щупа. Не существует метода ISO для микрометров глубины, и микрометры глубины не должны использоваться для измерения компараторов профиля из-за отсутствия плоскостности компараторов.

NACE RP0287 (обновлено в 2016 г. до SP0287-2016-SG) также показывает, что 8  реплика ленты и измерения фокусирующего микроскопа согласуются в доверительных пределах (два стандартных отклонения) в 11 из 14 случаев.

Рис.3 Лента-реплика

Как считыватели ленты-реплики измеряют профиль поверхности

Лента-реплика проста, относительно недорога и показывает хорошую корреляцию с результатами фокусировки микроскопа. Поэтому неудивительно, что он, возможно, стал самым популярным полевым методом измерения профиля поверхности.

Лента-реплика состоит из слоя сжимаемой пены, прикрепленной к несжимаемой полиэфирной основе очень однородной толщины (2 мил + 0,2 мил 9 ). При нажатии на шероховатую стальную поверхность пена разрушается и образует отпечаток поверхности. Поместив сжатую ленту между наковальнями микрометрического толщиномера и вычтя вклад несжимаемой подложки, 2 мила, можно получить меру профиля поверхности.

Автоматически вычесть 50.Несжимаемая пленка толщиной 8 мкм (2 мила) из всех показаний с помощью устройства чтения лент PosiTector RTR H Replica.

Согласно ISO 8503-5 «Этот метод измеряет« средний максимальный профиль Peak-до долины », потому что наковальни микрометрического датчика сглаживают профиль реплики слегка смещается, чтобы показания соответствовали среднему максимальному значению, хотя это не то же самое, что среднее математическое значение». Итак, снова у нас есть метод, который по существу измеряет среднее значение максимальных пиков.

В последние годы стали популярными два других метода измерения профиля: тестер шероховатости со щупом (ASTM D7127) и микрометр глубины (ASTM D4417, метод B). Преимущество электронных версий этих приборов заключается в меньшем влиянии оператора и цифровом сборе и анализе данных измерений.

Для получения дополнительной информации о цифровых инструментах профиля поверхности см. Цифровой измеритель профиля поверхности PosiTector SPG или считыватель цифровых копий ленты PosiTector RTR H.

Как приборы для измерения шероховатости со стилусом измеряют профиль поверхности

Портативное устройство для измерения шероховатости поверхности со щупом работает путем проведения щупом с постоянной скоростью по поверхности. Прибор записывает расстояния, которые проходит игла вверх и вниз по поверхности. Он измеряет Rt в соответствии со стандартом ISO 4287 10  , где Rt – это расстояние по вертикали между самой высокой вершиной и самой низкой впадиной в пределах любой заданной оценочной длины 0,5 дюйма. Делается пять таких кривых, и значения Rt усредняются, чтобы снова получить среднее значение максимальных пиков.

Рис. 4 Приборы для определения шероховатости иглы (показанные приборы аналогичны тем, которые использовались в этом исследовании)

Комитет ASTM D01.46 Круговая оценка считывающих устройств-реплик и приборов для измерения шероховатости иглы

Комитет ASTM D01.46 провел циклический опрос в 11 лабораториях. оценка точности и погрешности для этого метода путем измерения участниками пяти тестовых панелей из пескоструйной обработки с помощью липкой ленты и трех инструментов-щупов. Они выбрали инструменты со щупами, которые имели достаточный диапазон по вертикали, чтобы их можно было использовать для измерения сравнительно шероховатых поверхностей, представляющих интерес для индустрии покрытий и облицовки.Несмотря на это, профиль на некоторых панелях превышал пределы измерения некоторых из выбранных инструментов.

Предварительные результаты подтвердили тесную взаимосвязь между лентой-репликой и методами определения шероховатости иглы, как и заключила ISO. Когда результаты будут опубликованы, специалисты отрасли получат доступ к надежным данным корреляции.

Остается только метод микрометра глубины без сравнительного исследования. Чтобы обеспечить корреляцию между всеми тремя типами устройств, в этой статье предлагается, чтобы измерения микрометра глубины анализировались с использованием метода, который дает результаты, аналогичные результатам ленты и щупа, и согласуется с их целями измерения, метод, называемый «усреднение максимальных пиков».

Чтобы получить это значение, профиль измеряется в достаточном количестве мест для характеристики поверхности, обычно в пяти. В каждом месте снимаются десять показаний и регистрируется самое высокое показание. Среднее (среднее) для всех местоположений сообщается как профиль поверхности.

Толчком к проведению данного исследования послужили предварительные испытания панелей ASTM с помощью одного микрометра глубины. Как показано на рис. 5, когда использовался метод анализа среднего значения максимальных пиков, результаты микрометров глубины точно соответствовали результатам, полученным с помощью ленты и щупа.

Рис. 5 Предварительные результаты на 5 панелях ASTM

Как микрометры глубины измеряют профиль поверхности и как они сравниваются с копиями ленточных считывателей и инструментов для определения шероховатости со стилусом

Микрометр глубины имеет плоское основание, которое опирается на поверхность, и подпружиненный зонд. который падает в долины профиля поверхности. Плоское основание опирается на самые высокие пики, и поэтому каждое измерение представляет собой расстояние между самыми высокими местными пиками и конкретной долиной, в которую выступает кончик.

Рис. 6 Микрометры глубины (показанные инструменты аналогичны тем, которые использовались в этом исследовании)

В настоящее время ASTM D4417 требует, чтобы пользователь усреднял все измерения глубиномера независимо от того, насколько низкими могут быть некоторые показания. Неудивительно, что окончательные расчетные результаты обычно меньше результатов, полученных методами ленты и щупа. Это исследование подтвердило это предположение (рис. 12). Иногда один из инструментов регистрировал значения, равные или превышающие результаты ленты, но это было исключением.

После 5-панельного исследования ASTM, упомянутого выше, метод микрометра глубины был единственным методом без сравнительного исследования. Чтобы обеспечить корреляцию между всеми тремя типами устройств, в этой статье предлагается, чтобы измерения микрометра глубины анализировались с использованием метода, который дает результаты, аналогичные результатам ленты и щупа, и согласуется с их целями измерения, метод, называемый «усреднение максимальных пиков».

Чтобы получить это значение, профиль измеряется в достаточном количестве мест для характеристики поверхности, обычно в пяти.В каждом месте снимаются десять показаний и регистрируется самое высокое показание. Среднее (среднее) для всех местоположений сообщается как профиль поверхности.

Толчком к проведению данного исследования послужили предварительные испытания панелей ASTM с помощью одного микрометра глубины. Как показано на рис. 5, когда использовался метод анализа среднего значения максимальных пиков, результаты микрометров глубины точно соответствовали результатам, полученным с помощью ленты и щупа.

Краткий отчет об испытаниях (для сравнения микрометров глубины с копиями считывателей ленты и инструментов для измерения шероховатости с помощью стилуса)

Для подтверждения этих результатов в лаборатории KTA Labs 11 были получены двадцать панелей, подвергнутых пескоструйной очистке с использованием обычных типов материалов, и пять обычных микрометров глубины.Пять человек провели по 50 измерений на каждой панели каждым прибором в контролируемой офисной среде, всего 5000 показаний.

На каждой панели было проведено минимум 3 повторных измерения рулеткой и усреднено. Когда результаты попадали за пределы диапазона ленты, проводились дополнительные измерения со следующим уровнем ленты и усреднялись в соответствии с инструкциями производителя.

Дополнительную информацию об измерении лентой-репликой см. в разделе «Типовая лента — источник новой информации о профиле поверхности».

Измерения шероховатости иглы были получены с помощью трех обычных полевых приборов для сравнения. Наконец, показания основного металла (BMR) для каждой панели были получены с помощью магнитных толщиномеров типа 1 и типа 2.

Рис. 7 Места измерения панели для каждого метода

Влияние профиля поверхности на ТПФ (толщину покрытия) Приборы

Датчики ТПФ измеряют расстояние от наконечника зонда до магнитной плоскости в стали. На гладкой стали магнитная плоскость совпадает с поверхностью стали.На шероховатой стали магнитная плоскость находится где-то между самым высоким пиком и самой низкой впадиной на профиле, положение, которое может различаться в зависимости от типа инструмента. Следовательно, шероховатость обычно приводит к тому, что приборы DFT показывают высокое или положительное значение.

SSPC-PA 2 и другие стандарты требуют применения поправочного коэффициента для компенсации этого эффекта шероховатости. Обычно на оголенный профиль надевают пластиковую прокладку и измеряют с помощью датчика DFT. Датчик настраивается так, чтобы результат соответствовал толщине прокладки.Прокладка имитирует налипание краски на пики, а регулировка обеспечивает измерение толщины краски по среднему уровню пиков профиля, а не по магнитной плоскости.

Для количественной оценки влияния профиля на датчики DFT были проведены измерения на всех панелях с помощью приборов типа 1 (механическое снятие) и типа 2 (электронное) после первой проверки нуля на гладкой плоской стали. Для каждой панели регистрировали средний результат пяти измерений.

Прибор типа 1 наименее подвержен влиянию профиля и имеет максимальное значение 0.3 мил на самой шероховатой поверхности. Прибор Типа 2 измерял от минимума 0 на поверхности, обработанной стеклянными шариками, до максимума 1,2 мил на поверхности S390, подвергнутой дробеструйной очистке. В целом, прибор DFT дал результаты измерения толщины в диапазоне от 1 до 26 % от высоты профиля поверхности, измеренной с помощью ленты-реплики, со средним значением 13 % для всех панелей.

Рис.8. Результаты измерения DFT в сравнении с результатами, полученными с помощью рулетки

Общие наблюдения за измерением профиля поверхности

Некоторая шероховатость поверхности превышает возможности измерения с помощью рулетки и щупа.Надлежащая практика показывает, что коммерческие марки рулеток позволяют измерять средние профили от пика до впадины в диапазоне от 0,5 до 5,0 мил. Все микрометры глубины, использованные в исследовании, имели расширенные диапазоны, подходящие для измерения стальных поверхностей, подвергшихся пескоструйной обработке, и не превышали предела ни на одной из панелей.

Просмотрите руководство по заказу датчика профиля поверхности PosiTector SPG для диапазонов измерения.

На нескольких панелях были области, где все типы инструментов давали высокие значения профиля. Эти различия могли быть связаны с непоследовательным характером взрывных работ вручную.Можно предположить, что большие поверхности будут иметь аналогичные неровности.

Не было возможности протестировать каждое устройство в одном и том же месте на каждой панели (рис. 7). Реплика ленты исследовала относительно большую площадь, что потребовало меньшего количества измерений, чтобы адекватно охарактеризовать поверхность. В методах щупа и микрометра глубины используются зонды с тонкими наконечниками, которые берут образцы с гораздо меньшей площади поверхности, и поэтому для адекватной характеристики поверхности требуется больше измерений. Руководства ISO, ASTM, NACE и SSPC учитывают это.

Все методы требовали первоначальной настройки и проверки точности перед началом испытаний.

Обратитесь к руководствам по эксплуатации PosiTector SPG и PosiTector RTR H, чтобы узнать о настройке и проверке точности.

  • Метод реплицированной ленты требовал микрометрической проверки по известной толщине, такой как пластиковая прокладка, и ее циферблат, сдвинутый назад на 2 мил, чтобы учесть слой несжимаемого пластика. Во время испытаний пришлось внести небольшие корректировки, чтобы компенсировать микрометровый дрейф.
  • Приборы для проверки шероховатости со щупом требовали наибольшей настройки. Была введена надлежащая длина оценки, были установлены отчетные параметры, такие как Rpc (количество пиков) и Rt (максимальная высота от пика до впадины в длине оценки), и инструмент необходимо было осторожно расположить на стальной поверхности, обработанной пескоструйной обработкой.
  • Микрометры глубины проверялись на нуле на стеклянной пластине и на прокладке известной толщины до и после каждой серии из 50 измерений. Ни один прибор не дрейфовал от нуля на протяжении всего теста.

Круги были замечены на некоторых панелях после тестирования с липкой лентой. Считается, что они были результатом того, что микроскопические частицы впечатались в пену и были унесены, когда пена отделялась. На некоторых панелях после тестирования стилусными инструментами были обнаружены царапины. Считается, что стальная поверхность слегка видоизменилась, когда игла с алмазным наконечником прошлась по пикам (рис. 9).

Рис. 9 Увеличенная в 400 раз фотография обработанной гранатом стали с царапиной

В ходе испытаний становится ясно, что результаты измерения отдельных профилей поверхности менее воспроизводимы и имеют больший разброс, чем пользователи ожидают от других форм отраслевых измерений, таких как сухие толщина пленки (ТПФ), температурные испытания или испытания на блеск.Хотя можно ожидать, что два измерения DFT будут очень близкими, два измерения профиля поверхности могут значительно различаться. Такова природа взорванной поверхности.

Например, на панели, взорванной смесью крупнозернистого и мелкозернистого ставролитового песка, размеры копий рулетки находились в диапазоне от 1,8 до 2,9 мил, иглы — от 1,8 до 2,8 мил, а микрометры глубины — от 0 до 5,6 мил. Тем не менее, все три метода дали окончательные результаты «среднего значения максимальных пиков», равные примерно 2.5 мил.

Однако три метода также часто давали не столь близкие результаты. Результаты ленты и стилуса иногда различались на целых 30%. На 2 панелях, обработанных дробеструйной обработкой S280 и оксидом алюминия #100, липкая лента показала 2,7 мил на обеих, в то время как метод иглы дал в среднем меньше 2,2 мил на обеих. И наоборот, на кварцевом песке BX-40 точная копия ленты показала 1,5 мил, в то время как метод с иглой показал в среднем более высокие 1,9 мил. Средние значения, полученные с помощью трех инструментов со щупами, были выше, чем значения реплик ленты на всех 4 панелях, подвергнутых пескоструйной очистке, и ниже на всех панелях, подвергшихся оксидной и дробеструйной очистке.См. рисунок 12 для сводки результатов реплик ленты и щупа.

Наблюдения за измерением микрометром глубины

При выполнении измерений профиля поверхности с помощью микрометров глубины наблюдались следующие моменты:

  1. Загрязнение рыхлой поверхности:  На нескольких панелях были получены измерения с высокими выбросами, которые не использовались в окончательном анализе. Участники сообщили, что инструменты «качались» на поверхности. Это предупредило их о проблеме поверхностных загрязнителей, и поэтому они избегали этих областей.
  2. Варианты показаний:  На панелях, обработанных пескоструйной обработкой, было меньше различий в измерениях по сравнению с панелями, обработанными стеклянными шариками. Из 250 измерений, выполненных одним прибором на панели размером 4 x 6 x 1/8 дюйма, обработанной гранатом, результаты варьировались от 0,2 до 1,9 мил. Когда усреднялись только самые высокие показания, результат 1,2 мил был близок к результатам с лентой и щупом.

    Время от времени регистрировались низкие показания, близкие к нулю. Вероятно, они были вызваны тем, что большой пик подталкивал наконечник зонда к плоскости основания прибора.Усреднение только максимальных значений предотвращает влияние этих низких значений на окончательный результат.

    Наибольшее значение в приведенном выше примере, равное 1,9 мил, также представляет интерес. Казалось бы, это указывает на единственную глубокую впадину, в которую опустился наконечник зонда, на большой пик в профиле, поднимающий основание микрометра глубины, или на волнистость поверхности. В любом случае, это был только один результат из многих, которые были усреднены для получения значимого измерения профиля.

  3. Количество измерений для анализа:  Когда в каждом месте на панелях было снято только 3 показания, результаты не коррелировали близко с результатами ленты, что свидетельствует о недостаточном количестве показаний.При использовании 5 показаний на место окончательные результаты были ближе к результатам ленты. Увеличение количества показаний до 10 в каждом месте (согласно ASTM) устранило очевидную случайность результатов и обеспечило наилучшую корреляцию с методами ленты и щупа. Дополнительные измерения мало что сделали для улучшения результатов.

    Уменьшение количества местоположений с 5 до 3 мало повлияло на общие результаты. Это говорит о том, что минимум 10 показаний в каждом из 3 мест достаточно характеризуют поверхность профиля после пескоструйной обработки.

  4. Разница в результатах среди микрометров глубины:  У микрометров глубины, использованных в этом исследовании, наконечники зондов были обработаны под углами 30° и 60°. Давление их пружин составляло от 70 до 125 г. Инструменты с датчиками 30° часто давали более низкие результаты, чем инструменты с датчиками 60°. Приборы со слабым зондирующим усилием обычно давали более низкие результаты, чем приборы с сильным зондирующим усилием. Это говорит о том, что угол наклона кончика зонда и усилие на кончике зонда влияют на результаты измерения (рис.10). Были исследованы

    фотографии наконечников зондов с высоким разрешением. Все наконечники должным образом измерялись 30 или 60 °, как рекламируется, но их радиусы наконечников значительно различались. Некоторые были правильно округлены. Другие имели уплощенные или точеные концы (рис. 11).

Рис. 10. Результаты всех микрометров глубины. Рис. 11. Фотографии различных наконечников глубиномеров в низком и высоком разрешении.
  1. Методы анализа: почти всегда ниже, чем и лента, и игла.Когда усреднялись только максимальные значения из каждого местоположения, результаты лучше коррелировали как с лентой, так и со щупом (рис. 12).
Рис. 12. Сравнение методов измерения Результаты всех приборов одного типа объединены

Выводы и выводы

Результаты этого исследования подтверждают тесную взаимосвязь между измерениями рулеткой и щупом, как впервые было показано в ходе кругового тестирования ASTM. Результаты также выявили интересную информацию о третьем типе измерительных устройств, микрометрах глубины профиля поверхности, которые достигли результатов, сравнимых с лентой и щупом, когда использовался подход анализа «усреднение максимальных пиков» (рис.12).

Поверхность стали, подвергшейся пескоструйной очистке в любой точке, представляет собой случайную вариацию, поэтому необходимо провести ряд измерений. Цель оценки состоит в том, чтобы сделать максимальные определения от пика до минимума. Отдельные измерения поверхности металла, очищенного абразивоструйной очисткой, значительно различаются от участка к участку данной поверхности. То, как эти измерения объединяются, зависит от параметра, необходимого для работы, которым может быть средняя высота от пика до впадины, ее максимум или даже что-то еще.Используя подход к анализу «среднее значение максимальных пиков», микрометр глубины дает надежные измерения профиля поверхности, которые тесно коррелируют с результатами тестера шероховатости реплицированной ленты и щупа.

Модели PosiTector SPG Advanced оснащены режимом SmartBatch для соответствия различным стандартам и методам испытаний. По умолчанию SmartBatch генерирует результаты, близкие к результатам, полученным с помощью методов реплики ленты и перетаскиваемого пера, автоматически усредняя максимальную глубину профиля для всех точек в тестовой области и отображая «среднее значение максимальных пиков».

Citations

  1. Международная организация по стандартизации (ISO), 1 rue de Varembé, Case postale 56, CH-1211, Женева 20, Швейцария
  2. Подготовка стальных подложек перед нанесением красок и связанных с ними продуктов — Характеристики шероховатости поверхности после пескоструйной обработки очищенные стальные подложки. Часть 1: Спецификации и определения компараторов профиля поверхности ISO для оценки поверхностей, очищенных абразивоструйной очисткой Шероховатость поверхности металлических поверхностей, очищенных абразивоструйной очисткой с использованием электронного переносного стилуса» (West Conshohocken, PA: ASTM)
  3. ASTM D4417 «Стандартные методы испытаний для полевых измерений профиля поверхности стали, очищенной абразивоструйной очисткой» (West Conshohocken, PA: ASTM)
  4. Из стандарта NACE RP0287-2002, «Полевые измерения профиля поверхности абразивно-струйной очистки стали». el Поверхности с использованием ленты-реплики».(Хьюстон, Техас: NACE, 2002)
  5. ISO 8503-2 Подготовка стальных поверхностей перед нанесением красок и сопутствующих продуктов. Характеристики шероховатости поверхности стальных поверхностей, подвергнутых пескоструйной очистке. Часть 2. Метод оценки профиля поверхности при абразивоструйной очистке. – очищенная сталь — процедура сравнения
  6. Результаты круговых испытаний рабочей группы NACE T-6G-19. Отчет технического комитета NACE 6G176 (отозван). «Чистота и анкерные узоры, доступные благодаря центробежной струйной очистке новой стали» (Хьюстон, Техас: NACE International).(Доступно в NACE International только как исторический документ.)
  7. Эта статистическая сводка была составлена ​​с использованием имперских единиц. Чтобы преобразовать в метрические единицы, используйте 1 мил = 25,4 микрона (мкм).
  8. ISO 4287: 1997 Геометрические спецификации продукта (GPS) — текстура поверхности: метод профиля — термины, определения и параметры поверхности
  9. KTA-Tator, Inc. (KTA), 115 Technology Drive, Pittsburgh, PA 15275 USA.

ДЭВИД БИМИШ  (1955–2019), бывший президент DeFelsko Corporation, нью-йоркского производителя ручных приборов для испытаний покрытий, продаваемых по всему миру.Он имел степень в области гражданского строительства и более 25 лет опыта в разработке, производстве и маркетинге этих испытательных приборов в различных международных отраслях, включая промышленную покраску, контроль качества и производство. Он проводил обучающие семинары и был активным членом различных организаций, включая NACE, SSPC, ASTM и ISO.

Подготовка документов для технических конференций AIAA

%PDF-1.4 % 1 0 объект > эндообъект 9 0 объект /Заголовок /Тема /Автор /Режиссер /Ключевые слова /CreationDate (D:20220221161926-00’00’) /Компания (АИАА) /ModDate (D:20200724104636+02’00’) /SourceModified (D:20200721102050) >> эндообъект 2 0 объект > эндообъект 3 0 объект > эндообъект 4 0 объект > эндообъект 5 0 объект > эндообъект 6 0 объект > поток 2020-07-24T10:46:36+02:002020-07-21T12:21:19+02:002020-07-24T10:46:36+02:00Acrobat PDFMaker 17 для Worduuid:7556468c-abd8-4552-bb23- 60f34c664cf5uuid:d5cd1fb5-a60d-4275-9402-a84efb65c3ca

  • 17
  • application/pdf
  • Подготовка документов для технических конференций AIAA
  • Линдсайо
  • Библиотека Adobe PDF 15.0D:20200721102050AIAA конечный поток эндообъект 7 0 объект > эндообъект 8 0 объект > эндообъект 10 0 объект > эндообъект 11 0 объект > эндообъект 12 0 объект > эндообъект 13 0 объект > эндообъект 14 0 объект > эндообъект 15 0 объект > эндообъект 16 0 объект > эндообъект 17 0 объект > эндообъект 18 0 объект > эндообъект 19 0 объект > эндообъект 20 0 объект > эндообъект 21 0 объект > эндообъект 22 0 объект > эндообъект 23 0 объект > эндообъект 24 0 объект > эндообъект 25 0 объект > эндообъект 26 0 объект > эндообъект 27 0 объект > эндообъект 28 0 объект > эндообъект 29 0 объект > эндообъект 30 0 объект > эндообъект 31 0 объект > эндообъект 32 0 объект > эндообъект 33 0 объект > эндообъект 34 0 объект > эндообъект 35 0 объект > эндообъект 36 0 объект > эндообъект 37 0 объект > эндообъект 38 0 объект > эндообъект 39 0 объект > эндообъект 40 0 объект > эндообъект 41 0 объект > эндообъект 42 0 объект > эндообъект 43 0 объект > эндообъект 44 0 объект > эндообъект 45 0 объект > эндообъект 46 0 объект > эндообъект 47 0 объект > эндообъект 48 0 объект > эндообъект 49 0 объект > /ProcSet [/PDF /Text /ImageC /ImageB /ImageI] >> эндообъект 50 0 объект > поток xڝXɎ#7+\#ZÇ }rhs S~?\DI.{%Eqyzjџ_2,9յ+MJ/O˧_Ê!tǴf_Ctieyyt_gB>0G 9Deh_Ms.Wym$?O,IaM (kth./6 7[>Ӵ$ik#)PL/nbsO[wI G wkuKi

    Руководство по пониманию Типы измерения шероховатости поверхности

    Часто технические чертежи требуют диапазона шероховатости поверхности . Традиционно это значение шероховатости, выраженное в Ra, хотя другие типы измерения, такие как Rz, становятся все более распространенными. Но что они означают?

    Вот интересная короткая статья, любезно предоставленная Мисуми, в которой объясняются различные типы:

    ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ – ШЕРОХОВАТОСТЬ ПОВЕРХНОСТИ

    ВЫДЕРЖКА ИЗ JIS B 0601 (1994) И JIS B 0031 (1994)

    Категории шероховатости поверхности

    Уточнены определения и обозначения параметров шероховатости поверхности (для изделий промышленного назначения).

    Это средняя арифметическая шероховатость (Ra), максимальная высота (Ry), средняя шероховатость по десяти точкам (Rz), среднее расстояние между неровностями профиля (Sm), среднее расстояние между локальными пиками профиля (S) и отношение опорной длины профиля (тп). Шероховатость поверхности дается как среднее арифметическое значение для случайно выбранной области.

    Средняя шероховатость центральной линии (Ra) определяется в приложениях JIS B 0031 и JIS B 0601.

    Типовые способы получения шероховатости поверхности:

    1.Среднеарифметическая шероховатость (Ra)

    От средней линии на диаграмме шероховатости отбирается участок стандартной длины. Средняя линия проложена в декартовой системе координат, где средняя линия проходит в направлении оси x, а увеличение – по оси y. Значение, полученное с помощью формулы справа, выражается в микрометрах (мкм), когда y=f(◊).

    2. Максимальный пик (Ry)

    От средней линии на диаграмме шероховатости отбирается участок стандартной длины.Расстояние между пиками и впадинами выбранной линии измеряется в направлении y. Значение выражается в микрометрах (мкм).

    Примечание. Чтобы получить Ry, возьмите образец только стандартной длины. Следует избегать той части, где пики и впадины достаточно широки, чтобы их можно было интерпретировать как царапины.

    3. Средняя шероховатость по десятибалльной шкале (Rz)

    От средней линии на диаграмме шероховатости отбирается участок стандартной длины. Расстояние между пиками и впадинами выбранной линии измеряется в направлении y.Затем средний пик получается среди 5 самых высоких пиков (Yp), как и средняя впадина между 5 самыми низкими впадинами (Yv). Сумма этих двух значений выражается в микрометрах (мкм).

    Ссылка: Связь между средней арифметической шероховатостью (Ra) и условными обозначениями

    Примечание. Взаимозависимость для 3 классов строго не соблюдается.

    Примечание. Оценочные длины Ra: Ry и Rz: Пятикратное значение отсечки и стандартная длина соответственно.

    ТЕХНИЧЕСКИЕ ЧЕРТЕЖИ – МЕТОД ОТОБРАЖЕНИЯ ТЕКСТУРЫ ПОВЕРХНОСТИ НА ЧЕРТЕЖЕ

    ВЫДЕРЖКА ИЗ JIS Z B0031 (1994)

    Положения соответствующих индикаторных символов относительно индикаторного символа поверхности. Каждое положение поверхности зерна указано, как показано на Рисунке 7. Это включает шероховатость поверхности, величину отсечки или контрольную длину, метод обработки, символ направления укладки, волнистость поверхности и т. д.

    Чертеж 7 Положение ввода каждого индикатора

    а: Значение Ra

    b: метод обработки

    c: пороговое значение // длина оценки

    c: длина ссылки // длина оценки

    d: Символ направления навивки

    f: параметр, отличный от Ra (с tp, параметр/уровень отсечки)

    г: Волнистость поверхности (согласно JIS B 0610)

    Примечание. Элементы, отличные от a и f, добавляются по мере необходимости.

    Ссылка: Место наложения е на рис. 7 указано как припуск на чистовую обработку в ISO 1302.

    Оригинальная статья, размещенная Misumi по адресу: de.misumi-ec.com/pdf/tech/mold/09_mo1517.pdf

    Нравится:

    Нравится Загрузка.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.