Độ Nhám Bề Mặt Là Gì?
Độ nhám bề mặt, thường được viết tắt là độ nhám, là một thành phần của kết cấu bề mặt. Nó được định lượng bằng độ lệch theo hướng của vectơ pháp tuyến của một bề mặt thực so với dạng lý tưởng của nó.
Nếu những sai lệch này lớn, bề mặt gồ ghề; nếu chúng nhỏ, bề mặt nhẵn. Trong phép đo bề mặt, độ nhám thường được coi là thành phần tần số cao, bước sóng ngắn của bề mặt được đo.
Tuy nhiên, trong thực tế, thường cần phải biết cả biên độ và tần số để đảm bảo rằng một bề mặt phù hợp cho một mục đích.
Độ nhám đóng một vai trò quan trọng trong việc xác định cách một vật thể thực sẽ tương tác với môi trường của nó. Trong ma sát, bề mặt nhám thường mòn nhanh hơn và có hệ số ma sát cao hơn bề mặt nhẵn.
Độ nhám thường là một yếu tố dự báo tốt về hoạt động của một bộ phận cơ học, vì các điểm bất thường trên bề mặt có thể tạo thành các vị trí tạo mầm cho các vết nứt hoặc ăn mòn.
Mặt khác, độ nhám có thể thúc đẩy độ bám dính. Nói chung, thay vì các bộ mô tả tỷ lệ cụ thể, các bộ mô tả tỷ lệ chéo như độ đứt gãy bề mặt cung cấp các dự đoán có ý nghĩa hơn về các tương tác cơ học tại các bề mặt bao gồm độ cứng tiếp xúc và ma sát tĩnh.
Mặc dù giá trị độ nhám cao thường không được mong muốn, nhưng nó có thể khó kiểm soát và tốn kém trong quá trình sản xuất.
Ví dụ, rất khó và tốn kém để kiểm soát độ nhám bề mặt của các bộ phận được chế tạo theo mô hình lắng đọng hợp nhất (FDM). Giảm độ nhám của bề mặt thường làm tăng chi phí sản xuất. Điều này thường dẫn đến sự đánh đổi giữa chi phí sản xuất của một bộ phận và hiệu suất của nó trong ứng dụng.
Độ nhám có thể được đo bằng cách so sánh thủ công với “máy so sánh độ nhám bề mặt”, nhưng nhìn chung, phép đo biên dạng bề mặt được thực hiện bằng máy đo độ nhám. Chúng có thể là loại tiếp xúc (thường là bút kim cương) hoặc quang học.
Tuy nhiên, độ nhám được kiểm soát thường có thể được mong muốn. Ví dụ, bề mặt bóng có thể quá bóng đối với mắt và quá trơn đối với ngón tay (ví dụ điển hình là bàn di chuột), vì vậy cần phải có độ nhám có kiểm soát. Đây là một trường hợp mà cả biên độ và tần số đều rất quan trọng.
Đơn Vị Độ Nhám Bề Mặt
Độ nhám bằng trung bình số học (Ra) là tiêu chuẩn được chấp nhận và có thể được đo bằng đơn vị tiếng Anh (microinches) hoặc đơn vị đo lường (microns). Độ hoàn thiện bề mặt được đo bằng dụng cụ lấy trung bình hoặc định hình. Các công cụ trung bình không thể đo độ nặng và thường hiển thị các giá trị hoàn thiện bề mặt trên đồng hồ.
Làm Thế Nào Để Đo Độ Nhám Bề Mặt?
Độ nhám bề mặt là phép tính độ nhẵn tương đối của biên dạng bề mặt. Trong trường hợp này, có việc sử dụng một tham số số – Ra. Biểu đồ độ hoàn thiện bề mặt Ra cho thấy giá trị trung bình cộng của chiều cao bề mặt. Chiều cao đã được đo trên một bề mặt.
Như đã đề cập, có ba thành phần cơ bản của một bề mặt. Chúng bao gồm độ gồ ghề, độ nặng và bề mặt. Do đó, các yếu tố khác nhau đang ảnh hưởng đến các đặc tính của hình học bề mặt.
Tương tự như vậy, có một số hệ thống đo độ nhám bề mặt. Do đó, các hệ thống bao gồm:
- Phương pháp đo trực tiếp
- Phương thức không liên hệ
- Phương pháp so sánh
- Phương pháp trong quá trình
Phương pháp đo trực tiếp đo độ nhám bề mặt bằng bút stylus. Do đó, nó liên quan đến việc vẽ bút vuông góc với bề mặt. Sau đó, người thợ gia công sử dụng một biên dạng đã đăng ký để xác định các thông số về độ nhám.
Các phương pháp phương pháp không tiếp xúc liên quan đến việc sử dụng ánh sáng hoặc âm thanh để thay thế. Các công cụ quang học như ánh sáng trắng và tiêu điểm thay thế bút cảm ứng. Các dụng cụ này sử dụng các nguyên tắc khác nhau để đo lường. Các đầu dò vật lý sau đó có thể được chuyển đổi bằng cảm biến quang học hoặc kính hiển vi.
Đầu tiên, thiết bị được sử dụng sẽ gửi một xung siêu âm đến bề mặt. Sau đó, sẽ có sự thay đổi và phản xạ sóng âm trở lại thiết bị. Sau đó, bạn có thể đánh giá các sóng phản xạ để xác định các thông số về độ nhám.
Mặt khác, kỹ thuật so sánh sử dụng các mẫu có độ nhám bề mặt. Các mẫu này được tạo ra bởi thiết bị hoặc quá trình. Sau đó, nhà sản xuất sử dụng các giác quan xúc giác và thị giác để so sánh kết quả. Kết quả được so sánh với bề mặt của các thông số độ nhám đã biết.
Một ví dụ về kỹ thuật trong quá trình là điện cảm. Phương pháp này giúp đánh giá độ nhám bề mặt bằng vật liệu từ tính. Ở đây, cuộn cảm sử dụng năng lượng điện từ. Nó sử dụng năng lượng để đo khoảng cách đến bề mặt. Sau đó, giá trị tham số được xác định có thể giúp tìm ra các tham số độ nhám so sánh.
Biểu Đồ Độ Nhám Bề Mặt
Có nhiều sự thay đổi trong điều kiện hoàn thiện và cạnh. Được liệt kê là một số kỹ thuật sản xuất phổ biến hơn và các giá trị hoàn thiện bề mặt Ra tương ứng của chúng.
Các Phương Pháp Đo Độ Nhám Bề Mặt Khác Nhau
Có nhiều phương pháp và thiết bị khác nhau liên quan đến việc đo độ nhám bề mặt. Các phương pháp khác nhau được sử dụng chia thành ba loại. Họ đang:
- Kỹ thuật Lập hồ sơ. Thứ nhất, chúng tôi có các kỹ thuật lập hồ sơ. Điều này liên quan đến việc đo bề mặt bằng đầu dò có độ phân giải cao. Trong quá trình này, bạn nên nghĩ đến một chiếc kim máy quay đĩa phù hợp với độ nhạy. Một đầu dò CNC điển hình có thể không hiệu quả.
- Kỹ thuật Khu vực. Các kỹ thuật này đo một diện tích hữu hạn của bề mặt. Do đó, phép đo đưa ra giá trị trung bình thống kê của các đỉnh và đáy trên bề mặt. Một số ví dụ về các kỹ thuật này bao gồm tán xạ siêu âm, tán xạ quang học, đầu dò điện dung, v.v. Nó dễ dàng hơn để tự động hóa và thực thi với các kỹ thuật khu vực.
- Kỹ thuật soi kính hiển vi. Các kỹ thuật định tính này dựa trên việc đo lường độ tương phản. Kết quả cung cấp thông tin liên quan về các đỉnh và thung lũng trên các bề mặt.
