Čo je drsnosť povrchu a prečo na nej záleží?

I Čo je drsnosť povrchu?

 

Drsnosť povrchu, v angličtine tiež známa ako Surface Roughness, označuje to, čo bežne meriame ako drsnosť povrchu pri každodennej práci. Možno to chápať ako malé nepravidelnosti, vrátane jemných vzdialeností a minútových vrcholov a prehĺbení, ktoré sa vyskytujú počas procesu obrábania produktu.

 

Vo všeobecnosti je definovaná ako malá vzdialenosť (vlnová dĺžka) medzi dvoma maximálnymi hodnotami alebo dvomi hodnotami údolia. Typicky je vlnová dĺžka menšia ako 1 mm alebo dokonca menšia. Môže sa tiež definovať ako meranie mikroskopických profilov, bežne označovaných ako hodnoty mikrochyby.

 

Keď hodnotíme drsnosť, zvyčajne existuje referenčná čiara. Najvyšší bod nad referenčnou čiarou sa nazýva vrcholový bod, zatiaľ čo najnižší bod pod referenčnou čiarou sa nazýva údolný bod. Výška medzi vrcholom a údolím je znázornená ako Z a vzdialenosť medzi mikroskopickou textúrou opracovaného produktu je znázornená ako S.

 

▲ Referenčná čiara

Veľkosť hodnoty S je všeobecne definovaná v národných normách:

S < 1 mm je definovaná ako drsnosť povrchu.

1 Menšie alebo rovné S Menšie alebo rovné 10 mm je definované ako zvlnenie povrchu.

 

V čínskych národných metrologických overovacích normách sa drsnosť povrchu zvyčajne hodnotí pomocou parametrov VDI3400, Ra a Rmax, pričom merné jednotky sú zvyčajne vyjadrené v μm.

 

Vzťah medzi parametrami hodnotenia

• Ra je definovaná ako aritmetický priemer odchýlky krivky (priemerná drsnosť).
• Rz je definovaná ako desaťbodová výška mikronezrovnalostí. Ry je definovaná ako maximálna výška. Maximálny výškový rozdiel mikroskopického profilu Ry sa v niektorých súvislostiach označuje aj ako Rmax.

 

Špecifický vzťah medzi Ra a Rmax nájdete v tabuľke nižšie:

 

▲ Tabuľka: Porovnanie parametrov Ra a Rmax (μm)

 

 

II Ako vzniká drsnosť povrchu?

 

Vznik drsnosti povrchu je spôsobený procesom obrábania obrobku. Faktory ako spôsob obrábania, materiál obrobku a parametre procesu ovplyvňujú drsnosť povrchu.

 

Napríklad pri obrábaní elektrickým výbojom môže povrch spracovávanej časti vykazovať výbojové jamky.
 

Keďže sa techniky obrábania a materiály líšia, mikroskopické stopy zanechané na povrchoch spracovávaných dielov sa líšia z hľadiska hustoty, hĺbky a variácií tvaru.

 

 

III Vplyv drsnosti povrchu na obrobky

 

Drsnosť povrchu môže ovplyvniť obrobok v rôznych aspektoch, vrátane:

Odolnosť proti opotrebovaniu

Stabilita prispôsobenia

Sila únavy

Odolnosť proti korózii

Výkon tesnenia

Kontaktná tuhosť

Presnosť merania

....

 

Okrem toho ovplyvňuje okrem iných faktorov priľnavosť povlaku, tepelnú vodivosť a kontaktný odpor, odrazivosť a výkon žiarenia, odolnosť voči prúdeniu tekutín a plynov a prúdenie elektrického prúdu na povrchoch vodičov.

 

▲ Drsnosť povrchu

 

 

IV Kritériá hodnotenia drsnosti povrchu

 

1. Dĺžka odberu vzoriek

Vzťahuje sa na štandardnú dĺžku referenčnej čiary špecifikovanej na vyhodnotenie drsnosti povrchu. Podľa noriem ISO 1997 typické referenčné dĺžky zahŕňajú 0.08 mm, 0 0,25 mm, 0,8 mm, 2,5 mm a 8 mm.

 

2. Dĺžka hodnotenia

Dĺžka hodnotenia pozostáva z viacerých referenčných dĺžok, označených ako N. Drsnosť povrchu v rôznych oblastiach dielu nemôže byť presne vyjadrená jednou referenčnou dĺžkou, takže na vyhodnotenie je potrebných viacero vzorkovacích dĺžok. Normy ISO 1997 špecifikujú, že dĺžka hodnotenia zvyčajne zahŕňa N=5 referenčných dĺžok.

 

3. Referenčná čiara

Toto je stredná čiara používaná na vyhodnotenie parametrov drsnosti. Bežné metódy zahŕňajú:

• Stredná čiara najmenších štvorcov: Vypočítaná metódou najmenších štvorcov na základe zhromaždených údajových bodov.
• Aritmetická stredná čiara profilu: Čiara v rámci dĺžky vzorkovania, kde sú oblasti nad a pod čiarou rovnaké

 

Hoci je čiara najmenších štvorcov teoreticky ideálna, je náročné ju aplikovať v praxi. Preto sa ako náhrada často používa aritmetický priemer profilu, pričom na účely merania sa používa blízka priamka.

 

 

V Ako merať drsnosť povrchu?

 

Hodnotenie drsnosti povrchu je vo výrobe čoraz dôležitejšie. Na štúdium drsnosti povrchu je potrebné špeciálne vybavenie, ako napríklad:

 

Prístroje na meranie drsnosti povrchu

 

▲ Multifunkčný merací stroj série Formtracer Avant

 

Prístroje na meranie drsnosti povrchu pracujú s použitím vysoko citlivého diamantového hrotu, ktorý kĺže po povrchu, podobne ako ihla gramofónu. Prístroj elektronicky filtruje drsnosť krátkych vlnových dĺžok od dlhších vlnových dĺžok profilu.

 

▲ Prístroj na meranie drsnosti povrchu typu sondy

 

Schéma prístroja na meranie drsnosti povrchu typu sondy:

 

▲ Schéma prístroja na meranie drsnosti povrchu typu sondy

 

Typy sond:

 

▲ Typy sond

 

 

Ručné nástroje na meranie

 

▲ Ručné nástroje na meranie

 

Vzorky na porovnanie drsnosti, vyrobené s použitím niklu prostredníctvom galvanoplastiky, sú ideálne na spracovanie kovov. Slúžia ako účinné pomocné nástroje na určenie hodnôt drsnosti porovnaním obrobku so vzorkami.

 

Pri použití týchto nástrojov operátori určujú hodnotu drsnosti vizuálnym a hmatovým porovnaním povrchu obrobku so vzorkou drsnosti.