Kekasaran permukaan, yang perlu anda ketahui
Apakah kekasaran permukaan?
Kekasaran permukaan adalah sifat kritikal dalam pembuatan dan kejuruteraan mekanikal yang secara langsung mempengaruhi fungsi, penampilan, rintangan haus, dan sifat pelinciran komponen. Ia merujuk kepada penyelewengan skala kecil - pada permukaan bahan, biasanya disebabkan oleh proses pemesinan atau pembuatan yang digunakan.
Memahami kekasaran permukaan adalah penting untuk memastikan prestasi dan panjang umur bahagian, terutamanya dalam industri ketepatan - tinggi seperti pembuatan aeroangkasa, automotif, elektronik, dan perubatan.
Apa itu Waviness?
Waviness merujuk kepada penyelewengan permukaan yang lebih luas yang berlaku disebabkan oleh faktor -faktor seperti pesongan mesin, getaran, atau herotan haba semasa proses pembuatan. Walaupun kekasaran disebabkan oleh alat pemotongan atau proses itu sendiri, keunggulan biasanya disebabkan oleh keadaan luaran atau batasan mesin.
Waviness biasanya mempunyai jarak dan amplitud yang lebih besar daripada kekasaran dan sering ditumpukan pada profil kekasaran. Adalah penting untuk membezakan antara kedua -dua, kerana ia disebabkan oleh fenomena yang berbeza dan boleh menjejaskan prestasi bahagian dengan cara yang berbeza.
Penyebab utama waviness:
Getaran mesin atau perbualan
Penyimpangan terma
Pesongan alat
Tidak mencukupi
Apa itu Lay?
Lay merujuk kepada arah utama atau corak tekstur permukaan, yang disebabkan oleh kaedah pembuatan. Sebagai contoh, perubahan, penggilingan, pengisaran, atau proses penggilap setiap tanda ciri cuti di permukaan yang mempunyai arah tertentu.
Arah Lay boleh memberi kesan yang signifikan bagaimana dua permukaan berinteraksi - terutamanya dari segi geseran, pengedap, dan memakai. Corak Lay boleh bulat, radial, serenjang, atau selari, bergantung kepada operasi pemesinan.
Jenis Lay:
Lay selari:Corak permukaan utama selari dengan satah rujukan.
Lay tegak:Corak permukaan berserenjang dengan arah rujukan.
Lay Lay:Corak terdiri daripada garis arah yang bersilang.
Lay Multidirectional:Tiada arah utama yang dapat dilihat.
Lay pekeliling atau radial:Ditemui di bahagian giliran atau bubur - bahagian -bahagian machined.
Apa itu Borang?
Borang merujuk kepada bentuk keseluruhan atau geometri permukaan, termasuk kebosanan, bulat, dan kelebihan. Ia adalah komponen skala terbesar - tekstur permukaan dan mencerminkan penyimpangan dari bentuk geometri yang dimaksudkan kerana ketidaktepatan mesin, ubah bentuk, atau pengembangan haba.
Tidak seperti kekasaran atau waviness, yang berurusan dengan ciri -ciri yang lebih kecil, setempat, merangkumi panjang - penyimpangan pelbagai yang boleh menjejaskan pemasangan bahagian, penjajaran, dan fungsi.
Contoh kesilapan borang:
Permukaan yang sepatutnya rata tetapi mempunyai lengkung sedikit (kekurangan kebosanan).
Aci silinder yang sedikit tirus (kekurangan bulat).
Memahami simbol kekasaran permukaan
Untuk menyampaikan keperluan penamat permukaan, jurutera menggunakan simbol kekasaran permukaan standard pada lukisan teknikal. Simbol -simbol ini membantu memastikan konsistensi dan kejelasan antara pereka, pengeluar, dan kakitangan kawalan kualiti.
Bagaimana untuk mengukur kekasaran permukaan?
Kekasaran permukaan diukur menggunakan instrumen dan teknik khusus yang mengukur tekstur permukaan. Pilihan kaedah bergantung kepada geometri, bahan, dan ketepatan yang diperlukan. Kaedah pengukuran biasa termasuk:
1. Kaedah kenalan (stylus profilometry)
Stylus Profilometry adalah teknik yang paling banyak digunakan untuk mengukur kekasaran permukaan. Berlian - stylus tipped diseret ke permukaan, mengesan puncak dan lembah tekstur. Pergerakan menegak stylus direkodkan dan dianalisis untuk mengira parameter kekasaran. Kaedah ini sangat tepat tetapi mungkin tidak sesuai untuk permukaan lembut atau halus, kerana stylus boleh menyebabkan calar.
2. Bukan - kaedah kenalan (profilometri optik)
Bukan - kaedah hubungan, seperti laser atau putih - interferometry cahaya, gunakan cahaya untuk mengimbas permukaan dan membuat peta 3D teksturnya. Teknik -teknik ini sesuai untuk permukaan rapuh atau kompleks, kerana mereka mengelakkan hubungan fizikal. Kaedah optik lebih cepat daripada profilometri stylus dan dapat mengukur kawasan yang lebih besar, tetapi mereka mungkin berjuang dengan permukaan yang sangat mencerminkan atau telus.
3. Kaedah perbandingan
Kaedah perbandingan melibatkan secara visual atau membandingkan permukaan dengan satu set spesimen standard dengan nilai kekasaran yang diketahui. Walaupun kurang tepat, kaedah ini cepat dan kos - berkesan untuk pemeriksaan lapangan atau aplikasi kurang kritikal.
4. Kaedah - berasaskan
Teknik lanjutan, seperti mikroskopi daya atom (AFM) atau pengimbasan mikroskopi elektron (SEM), mengukur kekasaran permukaan pada nanoscale. Ini digunakan dalam penyelidikan atau industri ketepatan tinggi - seperti pembuatan semikonduktor.
Pengukuran biasanya dilakukan melalui panjang atau kawasan pensampelan yang ditentukan, dan pelbagai pengukuran boleh diambil untuk mengambil kira kebolehubahan permukaan. Data kemudian diproses untuk mengira parameter kekasaran, yang dibincangkan di bawah.
Apakah parameter pengukuran kekasaran permukaan?
Kekasaran permukaan dikira menggunakan pelbagai parameter, masing -masing menggambarkan aspek yang berbeza dari tekstur permukaan. Parameter yang paling biasa digunakan, seperti yang ditakrifkan oleh piawaian seperti ISO 4287 dan ASME B46.1, termasuk:
1. RA (kekasaran purata aritmetik)
RA adalah min aritmetik penyimpangan mutlak profil permukaan dari garis min ke atas panjang pensampelan. Ia adalah parameter yang paling banyak digunakan kerana kesederhanaan dan fleksibiliti. Sebagai contoh, RA 0.8 μm menunjukkan permukaan yang agak licin, manakala RA 3.2 μm mencadangkan tekstur yang lebih kasar.
2. RQ (Root Mean Square Roughness)
RQ adalah purata purata persegi akar penyimpangan permukaan, memberikan lebih banyak berat kepada puncak dan lembah yang lebih besar. Ia secara matematik serupa dengan RA tetapi lebih sensitif terhadap nilai yang melampau, menjadikannya berguna untuk mengesan outlier dalam tekstur permukaan.
3. RZ (ketinggian maksimum profil)
RZ mengukur jarak menegak antara puncak tertinggi dan lembah terendah dalam panjang pensampelan. Ia sering digunakan untuk menilai permukaan di mana penyimpangan yang melampau boleh menjejaskan prestasi, seperti permukaan pengedap.
4. RT (jumlah ketinggian profil)
RT adalah jarak menegak antara puncak tertinggi dan lembah terendah sepanjang keseluruhan penilaian. Ia memberikan ukuran komprehensif kekasaran keseluruhan permukaan tetapi kurang biasa digunakan kerana kepekaannya terhadap pengetua.
5. RSK (Skewness)
RSK menerangkan asimetri profil permukaan, yang menunjukkan sama ada permukaan mempunyai lebih banyak puncak (skewness positif) atau lembah (skewness negatif). Parameter ini penting untuk aplikasi seperti galas, di mana kecenderungan permukaan mempengaruhi pengekalan pelincir.
6. RKU (kurtosis)
RKU mengukur ketajaman pengagihan ketinggian profil permukaan. RKU yang tinggi menunjukkan permukaan yang spiky, sementara RKU yang rendah menunjukkan tekstur yang lebih seragam. Parameter ini berguna untuk meramalkan tingkah laku haus.
7. RP (ketinggian puncak maksimum) dan RV (kedalaman lembah maksimum)
RP mengukur ketinggian puncak tertinggi, manakala RV mengukur kedalaman lembah terdalam. Parameter ini digunakan untuk menilai ciri -ciri permukaan tertentu yang mungkin memberi kesan kepada prestasi.
8. SM (purata jarak penyelewengan profil)
SM adalah parameter jarak yang mengukur jarak purata antara puncak atau lembah. Ia memberikan wawasan tentang kekerapan penyelewengan permukaan, melengkapkan ketinggian - parameter berasaskan seperti RA dan RZ adalah.
Setiap parameter menawarkan pandangan yang unik ke dalam ciri -ciri permukaan, dan pilihan parameter bergantung kepada aplikasi. Sebagai contoh, RA mencukupi untuk penilaian kekasaran umum -, manakala RZ dan RSK adalah kritikal untuk komponen ketepatan.
Jadual penukaran kekasaran permukaan:
|
RA (μm) |
RA (μin) |
RMS (μin) |
CLA (μin) |
RT (μm) |
N (gred ISO) |
Potong - Panjang off (mm) |
|
0.025 |
1 |
1.1 |
1 |
0.3 |
1 |
0.08 |
|
0.05 |
2 |
2.2 |
2 |
0.5 |
2 |
0.25 |
|
0.1 |
4 |
4.4 |
4 |
0.8 |
3 |
0.25 |
|
0.2 |
8 |
8.8 |
8 |
1.2 |
4 |
0.25 |
|
0.4 |
16 |
17.6 |
16 |
2 |
5 |
0.25 |
|
0.8 |
32 |
35.2 |
32 |
4 |
6 |
0.8 |
|
1.6 |
63 |
64.3 |
63 |
8 |
7 |
0.8 |
|
3.2 |
125 |
137.5 |
125 |
13 |
8 |
2.5 |
|
6.3 |
250 |
275 |
250 |
25 |
9 |
2.5 |
|
12.5 |
500 |
550 |
500 |
50 |
10 |
2.5 |
|
25 |
1000 |
1100 |
1000 |
100 |
11 |
8 |
|
50 |
2000 |
2200 |
2000 |
200 |
12 |
8 |
Bagaimanakah kita mencapai tahap kekasaran permukaan yang berbeza?
1. Proses pemesinan dan kekasaran permukaan biasa mereka
Kaedah pembuatan yang berbeza sememangnya menghasilkan tekstur permukaan yang berbeza. Inilah panduan umum untuk biasaRA (purata kekasaran)Nilai yang dihasilkan oleh pelbagai proses:
| Proses | RA biasa (μm) | Penerangan |
|---|---|---|
| Pemutus pasir | 12.5 – 25.0 | Permukaan yang sangat kasar kerana saiz bijirin pasir. |
| Mati Casting | 1.6 – 6.3 | Kemasan permukaan yang lebih baik daripada pemutus pasir; dipengaruhi oleh kualiti acuan. |
| CNC Milling | 0.8 – 6.3 | Bergantung pada ketajaman alat, kadar suapan, dan bahan. |
| CNC beralih | 0.4 – 3.2 | Menghasilkan permukaan silinder dengan kemasan sederhana. |
| Pengisaran | 0.2 – 1.6 | Mencapai kemasan yang lebih baik untuk bahan yang keras. |
| Mengasah | 0.05 – 0.4 | Digunakan untuk meningkatkan bentuk dan selesai silinder. |
| Lapping | 0.01 – 0.2 | Ultra - permukaan licin untuk ketepatan sesuai. |
| Menggilap | 0.025 – 0.2 | Kemasan berkilat, licin dengan geseran yang rendah. |
| Superfinishing | <0.01 | Mencapai cermin - seperti kemasan; digunakan dalam aeroangkasa, optik. |
2. Faktor yang mempengaruhi kekasaran permukaan
a. Geometri alat dan ketajaman
A alat yang lebih tajammenghasilkan permukaan yang lebih halus.
Lebih besarRadii hidungKurangkan tanda alat dan keluarkan profil.
Alat yang dipakai boleh menyebabkan merobek atau perbualan, meningkatkan kekasaran.
b. Kadar suapan dan kelajuan pemotongan
Kadar suapan yang lebih rendahdankelajuan pemotongan yang lebih tinggibiasanya menghasilkan permukaan yang lebih lancar.
Kelajuan atau makanan yang berlebihan boleh menyebabkan dibina - ke tepi (bue), yang membawa kepada tekstur yang lebih kasar.
c. Kedalaman potong
Pemotongan cetek membantu mengurangkan pembentukan tanda alat yang mendalam.
Penamat pas sering menggunakan kedalaman kecil pemotongan untuk kualiti yang lebih baik.
d. Penyejuk dan pelinciran
Penggunaan penyejuk yang betul mengurangkan haba dan geseran, meminimumkan kemerosotan permukaan.
Pemesinan kering dapat meningkatkan kekasaran permukaan, terutama dalam bahan mulur.
e. Jenis Bahan
Bahan -bahan yang lebih lembut (seperti aluminium) boleh merapikan atau lusuh di bawah alat tertentu.
Bahan -bahan yang lebih keras (seperti keluli) cenderung cip lebih bersih, berpotensi menghasilkan kemasan yang lebih baik apabila dimesin dengan betul.
3. Teknik penamat permukaan untuk meningkatkan kekasaran
Selepas pemesinan awal,Proses penamat sekundersering digunakan untuk mengurangkan kekasaran permukaan untuk memenuhi kriteria reka bentuk tertentu.
a. Pengisaran
Mengeluarkan sejumlah kecil bahan dengan roda kasar.
Sesuai untuk toleransi yang ketat dan penamat yang lebih baik pada bahan keras.
b. Mengasah
Digunakan pada permukaan silinder dalaman (contohnya, silinder enjin).
Meningkatkan kedua -dua bentuk geometri dan kemasan permukaan.
c. Lapping
Memohon kasar antara dua permukaan, selalunya dengan plat lapping.
Menghasilkan kemasan yang sangat rata dan licin.
d. Menggilap
Menggunakan abrasif lembut atau sebatian penggilap.
Peningkatan estetik dan sedikit peningkatan kelancaran.
e. Superfinishing / microfinishing
Proses ketepatan - tinggi yang melibatkan hubungan dan ayunan tekanan rendah - dengan abrasif halus.
Menghasilkan ultra - licin, dataran tinggi - seperti permukaan untuk bahagian kritikal (misalnya, galas, gear).
f. Electropolishing
Proses elektrokimia yang melarutkan puncak mikroskopik pada permukaan logam.
Biasa dalam industri perubatan, aeroangkasa, dan makanan untuk ultra - selesai, halus lancar.
4. Rawatan permukaan dan pelapis
Dalam beberapa kes,salutan permukaanataurawatan kimiadigunakan untuk memperbaiki fungsi dan mengubahsuai tekstur permukaan:
Anodizing (Untuk aluminium): Sedikit licin dan melindungi permukaan.
Penyaduran (Chrome, nikel): Meningkatkan rintangan kakisan dan dapat mengurangkan atau meningkatkan kekasaran permukaan bergantung pada aplikasi.
Menembak peening:Memperkenalkan tekanan mampatan dan mewujudkan permukaan bertekstur yang bermanfaat untuk kehidupan keletihan.
Letupan manik: Menghasilkan permukaan matte seragam; biasanya lebih kasar tetapi menarik secara visual.
5. Toleransi kekasaran permukaan dalam reka bentuk
Apabila merancang komponen, sangat penting untuk:
Tentukan tahap kekasaran hanya apabila perlu, apabila permukaan yang lebih ketat menamatkan kos.
Gunakan simbol standard (contohnya, RA 0.8 μm) pada lukisan teknikal untuk menyampaikan kemasan yang diingini.
Bekerjasama dengan pengeluar awal untuk memahami penamat yang boleh dicapai berdasarkan proses.
6. kekasaran permukaan vs kos
Kemasan permukaan yang lebih baik memerlukan:
Lebih banyak masa (pelbagai langkah penamat).
Alat yang lebih baik (lebih tajam, lebih tahan lama).
Proses tambahan (menggilap, mengetuk, dan lain -lain).
Oleh itu, menentukan ultra - kemasan licin di mana tidak diperlukanmeningkatkan kos dengan ketara. Pereka harus mengimbangi keperluan fungsional dengan pembuatan.
Di Powerwinx, kami menawarkan panduan pakar untuk memilih kekasaran permukaan yang betul untuk aplikasi khusus anda. Sama ada anda memerlukan kemasan ketepatan - untuk komponen pengurusan terma atau permukaan perindustrian standard, pasukan kami memastikan prestasi optimum dan kos - keberkesanan. Trust Powerwinx untuk membantu anda mencapai keseimbangan sempurna antara fungsi, ketahanan, dan pembuatan dalam projek anda.