Oberflächenrauheit (Rauheit): Kenngrößen, Messverfahren & Tabellen

Was ist Oberflächenrauheit?

Oberflächenrauheit (Rauheit) ist ein Bestandteil der Oberflächentextur. Sie wird durch Abweichungen der Realoberfläche von der ideellen Form in Normalenrichtung quantifiziert.

Große Abweichungen → raue Oberfläche; kleine → glatt. In der Messtechnik: hochfrequenter, kurzwelliger Anteil der gemessenen Topografie.

Für die Praxis sind oft Amplitude und Frequenz relevant, um Eignung für den Verwendungszweck zu beurteilen.

Rauheit beeinflusst Tribologie: rauere Flächen → höherer Verschleiß, höhere Reibung. Guter Prädiktor für Bauteilleistung: Unebenheiten = Keimstellen für Risse/Korrosion. Andererseits kann Rauheit Haftung fördern. Skalenübergreifende Deskriptoren (Fraktalität) sagen Kontaktsteifigkeit/Reibung oft besser voraus als einzelne Kenngrößen.

Hohe Rauheit oft unerwünscht, aber teuer zu kontrollieren (z. B. FDM-Druck). Rauheitssenkung ↑ Fertigungskosten → Trade-off Kosten vs. Performance.

Messung: manuell per Rauheitsvergleichslehre (Rauheitsmuster) oder taktil/optisch per Profilometer (Diamantstift, Weißlicht, Konfokal).

Gezielte Rauheit kann erwünscht sein: Hochglanz zu spiegelnd/rutschig (Touchpad) → definierte Rauheit nötig (Amplitude & Frequenz kritisch).

Rauheitskenngrößen & Einheiten

Arithmetisches Mittel (Ra) ist Standard. Einheiten: englisch (µin / microinch) oder metrisch (µm / Mikrometer). Messung: Mittelwert- oder Profiliergeräte. Mittelwertgeräte erfassen keine Welligkeit, zeigen Ra direkt an.

Messverfahren der Oberflächenrauheit

Ra = arithmetisches Mittel der Profilhöhen über die Messstrecke. Ra-Diagramm zeigt Höhenverteilung.

Drei Komponenten der Oberfläche: Rauheit, Welligkeit (Waviness), Riefenrichtung (Lay).

Vier Messsystematiken:

1. Tastschnittverfahren (Direct): Taststift (Diamant) fährt senkrecht zur Oberfläche. Registriertes Profil → Rauheitsparameter.
2. Berührungslos (Non-contact): Licht/Schall statt Taststift. Weißlichtinterferometrie, Konfokalmikroskopie. Ultraschall: Puls senden, Reflexion analysieren.
3. Vergleichsverfahren (Comparison): Rauheitsmuster (Referenzproben) taktil/visuell vergleichen.
4. In-Prozess-Verfahren (In-process): Z. B. Induktivität bei magnetischen Werkstoffen. Elektromagnetische Energie misst Abstand zur Oberfläche → Rauheitsparameter.

Rauheitstabelle (Ra-Werte typischer Fertigungsverfahren)

Übersicht gängiger Herstellverfahren mit typischen Ra-Werten (grafisch in Original).

Messmethoden-Kategorien

• Profilierverfahren (Profiling): Hochauflösender Tastschnitt (Phonographennadel-Analogie). Standard-CNC-Taster oft unzureichend.
• Flächenverfahren (Area): Endlicher Flächenausschnitt → statistisches Mittel von Spitzen/Tälern. Beispiele: Ultraschall-/Lichtstreuung, Kapazitivtaster. Einfacher automatisierbar.
• Mikroskopieverfahren (Microscopy): Qualitativ, Kontrastmessung → Info über Spitzen/Täler.