Bề Mặt Hoàn Thiện Là Gì?
Bề mặt hoàn thiện, còn được gọi là kết cấu bề mặt hoặc địa hình bề mặt, là bản chất của bề mặt được xác định bởi ba đặc điểm là độ nhám, độ nhám bề mặt và độ gợn sóng. Nó bao gồm những sai lệch cục bộ nhỏ của một bề mặt so với mặt phẳng lý tưởng hoàn toàn (một mặt phẳng thực).
Kết cấu bề mặt là một trong những yếu tố quan trọng kiểm soát ma sát và hình thành lớp chuyển trong quá trình trượt. Những nỗ lực đáng kể đã được thực hiện để nghiên cứu ảnh hưởng của kết cấu bề mặt đến ma sát và mài mòn trong điều kiện trượt.
Kết cấu bề mặt có thể đẳng hướng hoặc dị hướng. Đôi khi có thể quan sát thấy hiện tượng ma sát dính trượt trong quá trình trượt, tùy thuộc vào kết cấu bề mặt.
Mỗi quá trình sản xuất tạo ra một kết cấu bề mặt. Quá trình này thường được tối ưu hóa để đảm bảo rằng kết cấu thu được có thể sử dụng được. Nếu cần, một quy trình bổ sung sẽ được thêm vào để sửa đổi kết cấu ban đầu.
Quá trình thứ hai có thể là mài (cắt mài mòn), đánh bóng, mài, phun mài mòn, mài giũa, gia công phóng điện (EDM), phay, in thạch bản, khắc axit/phay hóa học công nghiệp, tạo vân bằng laser hoặc các quy trình khác
Định Nghĩa Hoàn Thiện Bề Mặt
Bề mặt hoàn thiện, còn được gọi là kết cấu bề mặt hoặc địa hình bề mặt, là bản chất của bề mặt được xác định bởi ba đặc điểm là độ nhám, độ nhám bề mặt và độ gợn sóng. Nó bao gồm những sai lệch cục bộ nhỏ của một bề mặt so với mặt phẳng lý tưởng hoàn toàn (một mặt phẳng thực).
Bề mặt hoàn thiện là thước đo kết cấu tổng thể của bề mặt được đặc trưng bởi độ nhám, độ nhám bề mặt và độ gợn sóng của bề mặt. Bề mặt hoàn thiện khi nó được dự định bao gồm cả ba đặc điểm thường được gọi là Kết cấu bề mặt để tránh nhầm lẫn vì các thợ máy thường gọi Độ nhám bề mặt là Độ hoàn thiện bề mặt. Một thuật ngữ khác, tương tự như Kết cấu bề mặt, là Cấu trúc liên kết bề mặt.
Sơ đồ này đưa ra ý tưởng về cách nghĩ về mối quan hệ của Độ gợn sóng, Độ nằm và Độ nhám:
“LAY”
“LAY” là thuật ngữ dùng để mô tả hoa văn nổi trội trên một bề mặt và hướng của hoa văn đó. LAY thường được tạo ra bởi quá trình sản xuất và có thể song song, vuông góc, tròn, chéo, xuyên tâm, đa hướng hoặc đẳng hướng (không định hướng). Chúng ta sẽ thảo luận về các ký hiệu và cách giải thích vị trí trong phần Ký hiệu bên dưới.
Sự Gợn Sóng (Waviness)
Độ gợn sóng là thuật ngữ được sử dụng cho các biến thể hoàn thiện bề mặt có khoảng cách rộng nhất. Những khuyết tật định kỳ này trên bề mặt lớn hơn chiều dài lấy mẫu độ nhám nhưng nhỏ, ngắn và đủ đều đặn để chúng không được coi là khuyết tật độ phẳng.
Các nguyên nhân phổ biến gây ra độ gợn sóng của bề mặt bao gồm cong vênh do gia nhiệt và làm mát và các khuyết tật gia công do rung hoặc lệch.
Độ sóng được đo trên chiều dài đánh giá và hồ sơ độ sóng cho độ dài đó được tạo ra. Biên dạng độ sóng không bao gồm bất kỳ sự bất thường nào trên bề mặt do độ nhám, độ phẳng hoặc sự biến đổi hình dạng.
Khoảng cách sóng (Wsm) là khoảng cách từ đỉnh đến đỉnh của sóng, trong khi chiều cao sóng được xác định bởi các tham số độ sóng trung bình (Wa) hoặc tổng độ sóng (Wt).
Yêu cầu về độ sóng ít phổ biến hơn yêu cầu về độ nhám, nhưng chúng có thể quan trọng đối với một số bộ phận nhất định, chẳng hạn như vòng bi hoặc bề mặt bịt kín.
Độ Nhám Bề Mặt
Độ nhám bề mặt, thường được gọi tắt là độ nhám, đề cập đến những bất thường nhỏ về hình học bề mặt. Độ nhám là khía cạnh được chỉ định, đo lường và tính toán phổ biến nhất của độ nhám bề mặt và nhiều người sử dụng thuật ngữ “Hoàn thiện bề mặt” để chỉ mô tả độ nhám.
Ký Hiệu Hoàn Thiện Bề Mặt
Ký hiệu hoàn thiện bề mặt cơ bản là dấu kiểm có điểm nằm trên bề mặt cần xác định. Các biến thể của biểu tượng này cung cấp các hướng dẫn bổ sung như được mô tả trong bảng bên dưới.
Đơn Vị Hoàn Thiện Bề Mặt
Ra – Độ Nhám Trung Bình
Ra còn được gọi là Trung bình số học (AA) hoặc Trung bình đường trung tâm (CLA). Đó là độ nhám trung bình ở khu vực giữa mặt cắt độ nhám và đường trung bình của nó. Về mặt đồ họa, Ra là diện tích giữa biên dạng độ nhám và đường tâm của nó chia cho chiều dài đánh giá. Độ dài đánh giá thường là năm độ dài mẫu trong đó mỗi độ dài mẫu bằng một độ dài ngưỡng.
Ra cho đến nay là thông số Surface Finish được sử dụng phổ biến nhất. Một lý do khiến nó rất phổ biến là khá dễ dàng để lấy giá trị tuyệt đối của tín hiệu và tích phân tín hiệu đó bằng cách sử dụng thiết bị điện tử tương tự, do đó Ra có thể được đo bằng các thiết bị không chứa mạch kỹ thuật số.
Ra, mặc dù phổ biến nhưng không đủ để mô tả hoàn toàn độ nhám của bề mặt. Tùy thuộc vào ứng dụng, các bề mặt có cùng Ra có thể hoạt động hoàn toàn khác nhau. Dưới đây là 4 bề mặt có cùng Ra và hình dạng khá khác nhau.
Để phân biệt những khác biệt này, cần có nhiều thông số hơn.
Rmax – Khoảng Cách Thẳng Đứng Từ Đỉnh Cao Nhất Đến Thung Lũng Thấp Nhất
Rmax đặc biệt nhạy cảm với những điểm bất thường như vết xước và vệt có thể không rõ ràng từ các thước đo như Ra dựa trên mức trung bình.
Rz – Được Nhiều Người Châu Âu Ưa Chuộng
Rz thường được ưa chuộng hơn Ra ở Châu Âu và đặc biệt là Đức. Thay vì đo từ đường trung tâm như Ra, Rz đo mức trung bình của 5 đỉnh lớn nhất đến chênh lệch thung lũng trong năm chiều dài lấy mẫu. Trong khi Ra tương đối không nhạy cảm với một số điểm cực trị thì Rz khá nhạy vì đây là điểm cực trị mà nó được thiết kế để đo lường.
Biểu Đồ Hoàn Thiện Bề Mặt
Tóm Lại
- Bề mặt hoàn thiện bao gồm độ gợn sóng, độ nhám và độ nhám, nhưng thông thường chỉ độ nhám được xác định trên bản vẽ kỹ thuật.
- Ra là độ nhám trung bình và ước tính thấp hơn sự thay đổi chiều cao bề mặt.
- Rz là độ sâu nhám trung bình và nó xấp xỉ kích thước của những biến đổi chiều cao bề mặt nghiêm trọng nhất.
- Ra < Rz trong hầu hết các trường hợp. Quy đổi chung: 7,2 x Ra = Rz (chỉ ước tính sơ bộ)
- Điều quan trọng là phải biết độ nhám được chỉ định theo đơn vị SI (micromet) hay đơn vị tiếng Anh (micro-inch).
- Bề mặt mịn hơn thì đắt hơn vì cần nhiều quy trình sản xuất hơn. Do đó, nên xác định độ hoàn thiện thô nhất có thể chấp nhận được để giảm thiểu chi phí.
