Was ist Oberflächenrauheit? - Einheit, Diagramm, Messung

Was ist Oberflächenrauheit?

Oberflächenrauhigkeit, oft abgekürzt als Rauhigkeit, ist eine Komponente der Oberflächentextur. Sie wird durch die Abweichungen in Richtung des Normalenvektors einer realen Oberfläche von ihrer idealen Form quantifiziert.

Sind diese Abweichungen groß, ist die Oberfläche rau; sind sie klein, ist die Oberfläche glatt. In der Oberflächenmesstechnik wird die Rauheit typischerweise als die hochfrequente, kurzwellige Komponente einer gemessenen Oberfläche betrachtet.

In der Praxis ist es jedoch oft erforderlich, sowohl die Amplitude als auch die Frequenz zu kennen, um sicherzustellen, dass eine Oberfläche für einen bestimmten Zweck geeignet ist.

Rauheit spielt eine wichtige Rolle bei der Bestimmung, wie ein reales Objekt mit seiner Umgebung interagiert. In der Tribologie verschleißen raue Oberflächen meist schneller und haben höhere Reibwerte als glatte Oberflächen.

Rauheit ist oft ein guter Indikator für die Leistung einer mechanischen Komponente, da Unregelmäßigkeiten auf der Oberfläche Keimbildungsstellen für Risse oder Korrosion bilden können.

Andererseits kann Rauhigkeit die Haftung fördern. Im Allgemeinen liefern skalenübergreifende Deskriptoren wie Oberflächenfraktalität eher aussagekräftigere Vorhersagen mechanischer Wechselwirkungen an Oberflächen, einschließlich Kontaktsteifigkeit und Haftreibung, als skalenspezifische Deskriptoren.

Obwohl ein hoher Rauheitswert oft unerwünscht ist, kann es schwierig und teuer sein, ihn bei der Herstellung zu kontrollieren.

Beispielsweise ist es schwierig und kostspielig, die Oberflächenrauhigkeit von durch Fused Deposition Modeling (FDM) hergestellten Teilen zu steuern. Das Verringern der Rauhigkeit einer Oberfläche erhöht gewöhnlich ihre Herstellungskosten. Dies führt häufig zu einem Kompromiss zwischen den Herstellungskosten einer Komponente und ihrer Leistung in der Anwendung.

Die Rauheit kann durch manuellen Vergleich mit einem „Oberflächenrauheits-Komparator“ gemessen werden, aber allgemeiner wird eine Oberflächenprofilmessung mit einem Profilometer durchgeführt. Diese können kontaktbehaftet (normalerweise ein Diamantstift) oder optisch sein.

Eine kontrollierte Rauhigkeit kann jedoch oft wünschenswert sein. Beispielsweise kann eine glänzende Oberfläche für das Auge zu glänzend und für den Finger zu rutschig sein (ein Touchpad ist ein gutes Beispiel), sodass eine kontrollierte Rauheit erforderlich ist. Dies ist ein Fall, in dem sowohl Amplitude als auch Frequenz sehr wichtig sind.

Einheit für die Oberflächenrauheit

Die Rauheit nach arithmetischem Durchschnitt (Ra) ist der akzeptierte Standard und kann in englischen (Mikrozoll) oder metrischen (Mikrometer) Einheiten gemessen werden. Die Oberflächenbeschaffenheit wird mit Mittelungs- oder Profilierungsinstrumenten gemessen. Mittelungsinstrumente können die Welligkeit nicht messen und zeigen in der Regel Oberflächengütewerte auf einem Messgerät an.

Wie misst man die Oberflächenrauheit?

Die Oberflächenrauheit ist eine Berechnung der relativen Glätte eines Oberflächenprofils. In diesem Fall wird ein numerischer Parameter verwendet – Ra. Das Ra-Diagramm der Oberflächenbeschaffenheit zeigt den arithmetischen Durchschnitt der Oberflächenhöhen. Die Höhen wurden über eine Fläche gemessen.

Wie bereits erwähnt, gibt es drei grundlegende Bestandteile einer Oberfläche. Dazu gehören die Rauhigkeit, die Welligkeit und die Lage. Daher beeinflussen verschiedene Faktoren die Eigenschaften der Oberflächengeometrie.

Ebenso gibt es mehrere Messsysteme für die Oberflächenrauheit. Daher umfassen die Systeme:

• Direkte Messmethoden
• Berührungslose Methoden
• Vergleichsmethoden
• In-Process-Methoden

Die direkte Messung Methoden messen die Oberflächenrauheit mit einem Taststift. Folglich beinhaltet es das Ziehen des Stifts senkrecht zur Oberfläche. Der Maschinist verwendet dann ein registriertes Profil, um Rauheitsparameter zu bestimmen.

Berührungslose Methoden beinhalten stattdessen die Verwendung von Licht oder Ton. Optische Instrumente wie Weißlicht und Konfokal ersetzen den Taststift. Diese Instrumente verwenden unterschiedliche Messprinzipien. Die physikalischen Sonden können dann gegen optische Sensoren oder Mikroskope ausgetauscht werden.

Zunächst sendet das verwendete Instrument einen Ultraschallimpuls an die Oberfläche. Dann werden die Schallwellen verändert und zurück zum Gerät reflektiert. Sie können dann die reflektierten Wellen auswerten, um Rauheitsparameter zu bestimmen.

Andererseits Vergleichstechniken Verwenden Sie Oberflächenrauheitsproben. Diese Proben werden durch die Ausrüstung oder den Prozess erzeugt. Dann verwendet der Hersteller taktile und visuelle Sinne, um die Ergebnisse zu vergleichen. Die Ergebnisse werden mit der Oberfläche bekannter Rauheitsparameter verglichen.

Ein Beispiel für In-Process-Techniken ist Induktivität. Diese Methode hilft bei der Bewertung der Oberflächenrauheit unter Verwendung magnetischer Materialien. Hier verwendet der Induktivitätsaufnehmer elektromagnetische Energie. Es verwendet Energie, um die Entfernung zur Oberfläche zu messen. Dann kann der ermittelte Parameterwert dabei helfen, vergleichbare Rauheitsparameter zu ermitteln.

Oberflächenrauhigkeitstabelle

Es gibt weitreichende Variationen in der Endbearbeitung und den Kantenbedingungen. Aufgeführt sind einige der gebräuchlicheren Herstellungstechniken und ihre entsprechenden Ra-Werte für die Oberflächengüte.

Verschiedene Methoden zur Messung der Oberflächenrauheit

Zur Messung der Oberflächenrauheit gibt es verschiedene Methoden und Geräte. Die verschiedenen verwendeten Methoden lassen sich in drei Kategorien einteilen. Sie sind:

• Profiling-Techniken. Erstens haben wir die Profiling-Techniken. Dabei wird die Oberfläche mit einer hochauflösenden Sonde vermessen. Dabei sollte man eher an eine Phonographennadel denken, die der Sensibilität entspricht. Ein typischer CNC-Messtaster ist möglicherweise nicht so effektiv.
• Bereichstechniken. Diese Techniken messen einen endlichen Bereich der Oberfläche. Daher bietet die Messung einen statistischen Mittelwert von Spitzen und Tälern in der Oberfläche. Einige Beispiele dieser Techniken umfassen Ultraschallstreuung, optische Streuung, Kapazitätssonden und mehr. Es ist einfacher, mit Flächentechniken zu automatisieren und auszuführen.
• Mikroskopietechniken. Diese qualitativen Techniken beruhen auf der Messung von Kontrasten. Die Ergebnisse liefern relevante Informationen über Gipfel und Täler auf Oberflächen.