Контроль шероховатости поверхности

Контроль шероховатости поверхности

При рассмотрении качеств поверхности следует уделить внимание шероховатости. Этот параметр измеряется на момент производства различной продукции различными методами, предусматривающие применение специальных инструментов контроля. Контроль шероховатости поверхности – часть технологического процесса, предусматривающий применение различных методов оценки параметра шероховатости.

Применяемые методы контроля

Шероховатость поверхности может оцениваться самыми различными методами. Контроль может проводится на различных этапах, в некоторых случаях он визуальный, в других предусматривает применение специальных инструментов. Наиболее распространенными методами контроля шероховатости поверхности можно назвать:

1. Компараторы.
2. Электронные приборы.
3. Микроскопы.
4. Метод реплик согласно стандартам ISO.
5. Профилометр.

Профилометр Mahr Marsurf PS1 компаратор СА507 + СА3600A

Шероховатость поверхности контролируют в процессе обработки материала или после выпуска продукции при определении его качества. Наиболее доступный метод оценки визуальный, но он не позволяет определить шероховатость поверхности с высокой точность. Визуальный метод не является разновидностью контроля, а только позволяет определить наличие или отсутствие дефектов. Наиболее доступный метод контроля шероховатости поверхности заключается в применении компараторов ISO, технические показатели которого соответствуют установленному стандарту ИСО 8503-1. Для контроля могут использоваться два типа рассматриваемого измерительного инструмента, которые применимы на различных производствах.

Параметры шероховатости

Для того чтобы проводить измерения шероховатости поверхности следует учитывать то, какой параметр при этом учитывается. Проводимый контроль предусматривает проверку совокупности неровностей, которые образуют рельеф на определенном участке.

Рассматривая поверхность определяется шероховатость, которая обозначается R_z или R_a. Шероховатость R_z – показатель 5-ти наиболее возвышенных точек, с которых берутся усредненные значения. Контроль проводят в пределе линии АВ. Шероховатость R_a представляет собой средний показатель арифметических абсолютных значение, которые касаются отклонения профиля поверхности от средней линии в пределах измеряемой базы.

Поверхность оценить визуально для определения всех вышеприведенных показателей практически не возможно. Визуальный способ неприменим в промышленности или в другой производственной деятельности, следует рассматривать особенности инструментального метода определения шероховатости, так как он позволяет определить нужные показатели с высокой точностью.

Методы и средства оценки показателя

Поверхность может иметь самые различные показатели, шероховатость один из наиболее сложных в измерении. Оценивать поверхность, а точнее, рассматриваемый показатель можно двумя наиболее распространенными методами, которые получили название качественный и количественный.

Особенностями качественного метода определения рассматриваемого показателя можно назвать нижеприведенные моменты:

1. Визуальный осмотр проводится при наличии эталона. Подобный способ применяется на протяжении многих лет, но сегодня из-за невысокой эффективности встречается крайне редко.
2. Поверхность может проверяться при использовании микроскоп или просто визуально. Специалист с высокой вероятностью может на ощупь определить то, к какому классу можно отнести поверхность.

Применение метода визуального осмотра возможно только в случае, есть тонкость обработки поверхности невысока. Контроль рассматриваемым методом определяет использование эталонов, которые должны иметь соответствующую шероховатость. Контролировать показатель можно только в том случае, если эталон изготовлен из того же материала, что и контролируемой детали. При недостаточной эффективности метода контроля при визуальном осмотре используются специальные микроскопы. Но зачастую визуального контроля недостаточно

Контролировать шероховатость можно и количественным методом. Он основан измерение параметра при помощи профилометра и профилографа. Контролировать параметры в данном случае приходится при контакте инструмента с поверхностью.

Профилографы – контактный инструмент, при помощи которого проводится измерение рассматриваемого показателя. Данная методика основана на измерении показателя путем получения изображения микронеровностей профиля. После получения изображения при измерении проводятся определенные расчеты.

Оценка этим прибором проводится следующим образом:

1. Он контактный, поверхность ощупывается при помощи алмазной иглы.
2. Этот прибор может относиться к оптико-механической группе оборудования. Подобные методики позволяют получить фотографию: деталь ощупывается и изображение наносится на ленту в увеличенном виде. При контактной методике проверка позволяет определить от 4-го до 11-го класс. Проверить подобным способом можно металл и другие материалы.

Профилометры: виды и применение

Профилометры – методика, предусматривающая использование инструмента, который не предусматривает получение изображений. Контактный метод позволяет провести точные расчеты для получения нужного результата. Этот инструмент может относиться к контактной группе, имеет следующие особенности:

1. Относится оборудование к рассматриваемой группе по причине проверки путем ощупывания поверхности иглой.
2. Оценка проводится за счет перемещения иглы вдоль своей оси. При этом оценивается частота и амплитуда колебания. Их определение позволяет определить класс шероховатости.
3. Прибор относится к электрическим системам, имеет специальные датчики и процессор для обработки полученной информации. В данном случае для определения R_a или R_z не нужно проводить сложные расчеты. Способ подходит для случая, когда высота микронеровностей находится в пределе от 0,03 до 12 мкм. Можно проверять этим устройство металлы и другие материалы. Определять рассматриваемый показатель данным способом решил В.М. Киселев, который разработал это средство.

Есть довольно много методов определения степени шероховатости. Некоторые средства и методы уже практически не применяются по причине появления более современных инструментов, которые позволяют повысить точность изменения и снизить вероятность ошибки. Некоторое оборудование относится к контактному типу, другие к оптическому и смешанному типу. Выбор зависит от того, насколько высока должна быть точность проведенных измерений.

5.2 Методы контроля шероховатости поверхностей.

Шероховатость (класс шероховатости) поверхности оценивается путем измерения микронеровностей различными приборами, к числу которых относятся следующие основные: профилометры, профилографы, оптические приборы.

Принцип работы профилометров основан на измерении микронеровностей поверхности путем ощупывания ее алмазной иглой. При перемещении иглы по поверхности обработанной детали игла вследствие неровностей поверхности колеблется вдоль своей оси, причем частота и амплитуда ее колебаний соответствуют шагу и высоте неровностей. Прибор имеет электрическое устройство со специальными датчиками, с помощью которого автоматически определяет величину среднего квадратического отклонения от средней линии профиля обработанной поверхности детали. Шероховатость поверхности оценивается по среднему арифметическому отклонению точек профиля (Rа) и по высоте неровностей Rz. Данные приборы применяют для оценки, шероховатости поверхности с высотой микронеровностей не более 12 мкм и не менее 0,03 мкм. Данный прибор был разработан В.М. Киселевым.

Профилографы также основаны на принципе ощупывания поверхности алмазной иглой. Эти приборы являются оптико-механическими. При помощи оптического устройства профиль поверхности записывается на фотографической ленте в увеличенном виде. На профилограмме увеличение в вертикальном направлении (по высоте) больше, чем в горизонтальном (по длине). К числу таких приборов относятся профилографы К. Л. Аммона и Б. М. Левина: первый рассчитан на измерение шероховатости поверхности от 4-го до 11-го класса, второй — от 3-го до 12-го класса.

Из оптических приборов большее применение нашли двойной микроскоп и микроинтерферометр академика В. П. Линника.

Двойной микроскоп основан на использовании метода «светового сечения»; с его помощью определяют среднюю высоту микронеровностей в пределах 3 – 70 мкм.

Использование микроинтерферометра для измерения неровностей поверхности основано на явлении интерференции света, которое можно наблюдать с помощью специального оптического устройства. Микроинтерферометры применяют в лабораторных условиях для оценки наиболее чистых поверхностей с неровностями высотой в пределах 0,02—2 мкм. Поле зрения у этих приборов малое — до 0,5 мм 2 .

В производственных условиях шероховатость поверхности деталей часто оценивают путем сравнения их с эталонами чистоты, представляющими собой плоские или цилиндрические образцы, изготовленные из различных материалов (сталь, латунь и др.) с шероховатостью обработанных поверхностей, соответствующей разным классам шероховатости. Наборы образцов – эталонов изготовляют для разных видов механической обработки — точения, фрезерования, шлифования и т.д. Визуальную оценку шероховатости поверхностей деталей, обработанных отделочными методами, при сравнении их с поверхностями эталонов следует производить с помощью лупы с пятикратным или большим увеличением.

Оценку шероховатости поверхности методом сравнения с эталоном можно выполнить более точно, пользуясь сравнительным микроскопом, позволяющим просматривать одновременно обе поверхности — эталона и проверяемой детали.

Контроль шероховатости поверхности

Контроль шероховатости поверхности может проводиться:
1. Сравнением поверхности изделия с образцами шероховатости поверхности по ГОСТ 9378-93 для конкретных способов обработки. Вместо образцов шероховатости могут применяться аттестованные образцовые детали.
2. Измерением параметров шероховатости непосредственно по шкале приборов (профи-лометров), либо по увеличенному изображению профиля, или записанной профилограм-ме сечения, полученным на профилографах.

Если не задано направление измерения шероховатости, то измерения проводят в направлении наиболее грубой шероховатости. При механической обработке — это направление, перпендикулярное к главному движению резания (поперечная шероховатость).

Образцы шероховатости поверхностей (сравнения) по ГОСТ 9378 — 93 (ИСО 2632 — 1, ИСО 2632 — 2) предназначены для сравнения визуально и на ощупь с поверхностями изделий, полученными обработкой резанием, полированием, алектроэрозионной, дробеструйной и пескоструйной обработкой.

Образец шероховатости поверхности (сравнения) — образец поверхности с известными параметрами шероховатости, полученной определенным способом обработки. Способы обработки, воспроизводимые образцами, форма образца и основное направление неровностей поверхности образца должны соответствовать указанным в табл 31.

31. Расположение неровностей и форма образцов сравнения

Образцы шероховатости должны характеризовать особенности только воспроизводимого способа обработки.

Ряды номинальных значений параметра шероховатости Ка поверхности образца в зависимости от воспроизводимого способа обработки и базовые длины для оценки шероховатости должны соответствовать указанным в табл. 32.
По требованию заказчика поверхность образца может дополнительно оцениваться параметрами шероховатости Ra, Rmax, Sm, S, t_p, значения которых не нормируются и приводятся как справочные по результатам измерений.
Ширина образцов сравнения должна быть не менее 20 мм, длина не менее: 20 мм при Rа от 0,025 до 12,5 мкм и базовой длине до 2,5 мм; 30 мм при Rа от 6,3 до 12,5 мкм и базовой длине 8 мм; 50 мм при Rа, равном 25 мкм.
Радиус кривизны цилиндрических образцов в пределах 20 — 40 мм.

Образцы можно изготовлять:
— применением способа обработки, который должен воспроизвести образец;
— гальванопластическим методом получения позитивных отпечатков с матриц;
— с матриц позитивных отпечатков, выполненных из пластмассы или других материалов и воспроизводящих на вид и на ощупь обработанную поверхность.

В условном обозначении образца (или набора образцов) шероховатости указывают: номинальное значение (или интервал значений для набора) параметра шероховатости Rа; условное обозначение способа обработки (по табл. 31); стандарт.
В условном обозначении образца (или набора образцов) шероховатости указывают: номинальное значение (или интервал значений для набора)’ параметра шероховатости Rа; условное обозначение способа обработки (по табл. 31); стандарт.

32. Значения параметра шероховатости Ra в зависимости от способа обработки

Примечания:
1. Средний шаг неровностей поверхности образца не должен превышать 1/3 базовой длины.
2. Малые значения Rа (до 0,1 мкм) приведены не для сравнения с поверхностями контролируемых деталей, а для того чтобы дать представление пользователю о различиях между этими значениями (например, 0,006; 0,0125; 0,025; 0,05 и 0,1 мкм), которые могут быть отмечены визуально.

Образец шероховатости 1,6 ШЧ ГОСТ 9378 — 93
Набор образцов шероховатости 0,2 — 0,8 ШЦВ ГОСТ 9378- 93,
где 1,6 и 0,2 — 0,8 — значения параметра шероховатости Rа;
ШЧ — шлифование чашеобразным кругом;
ШЦВ — шлифование периферией круга, форма образца цилиндрическая вогнутая.

Образцы шероховатости должны иметь одинаковый цвет и блеск на всей рабочей поверхности.
Образцы должны быть размагничены.
Основное направление неровностей (см. табл. 31) должно быть параллельно более короткой стороне образца.