Enciclopédia de Rugosidade de Superfície

1. O conceito de rugosidade da superfície metálica

A rugosidade da superfície refere-se à irregularidade de pequenos passos e pequenos picos e vales que uma superfície usinada possui. A distância (distância da onda) entre os dois picos ou dois vales é muito pequena (abaixo de 1 mm), o que pertence ao erro de forma geométrica microscópica.

Especificamente, refere-se ao grau de altura e distância S de pequenos picos e vales. Geralmente dividido por S:

• S<1mm é a rugosidade da superfície;

• 1≤S≤10mm é ondulação;
• S> 10 mm é o formato f.

2. Tabela de comparação VDI3400, Ra, Rmax

A norma nacional estipula que três indicadores são comumente utilizados para avaliar a rugosidade superficial (a unidade é μm): o desvio aritmético médio Ra do perfil, a altura média Rz do desnível e a altura máxima Ry. O índice Ra é frequentemente usado na produção real. O desvio máximo de microaltura Ry do perfil é frequentemente expresso pelo símbolo Rmax no Japão e em outros países, e o índice VDI é comumente usado na Europa e nos Estados Unidos. Abaixo está a tabela de comparação VDI3400, Ra, Rmax.

Tabela de comparação VDI3400, Ra, Rmax

3. Fatores de formação de rugosidade superficial

A rugosidade superficial é geralmente formada pelo método de processamento utilizado e outros fatores, como o atrito entre a ferramenta e a superfície da peça.peça de usinagem cncdurante o processamento, a deformação plástica do metal da camada superficial quando o cavaco é separado e a vibração de alta frequência no sistema de processo, poços de descarga de usinagem elétrica, etc. Devido aos diferentes métodos de processamento e materiais da peça, a profundidade, densidade, forma e a textura dos traços deixados na superfície processada são diferentes.

4. As principais manifestações da influência da rugosidade superficial nas peças

1) Afeta a resistência ao desgaste. Quanto mais áspera for a superfície, menor será a área de contato efetiva entre as superfícies de contato, maior será a pressão, maior será a resistência ao atrito e mais rápido será o desgaste.
2) Afeta a estabilidade do ajuste. Para ajuste com folga, quanto mais áspera a superfície, mais fácil é o desgaste, de forma que a folga aumenta gradativamente durante o processo de trabalho; força da conexão.

3) Afeta a resistência à fadiga. Existem grandes depressões na superfície das peças ásperas, que são sensíveis à concentração de tensões, como entalhes afiados e rachaduras, afetando assim a resistência à fadiga das peças.peças de precisão.
4) Afeta a resistência à corrosão. A superfície áspera das peças pode facilmente fazer com que gases ou líquidos corrosivos penetrem na camada interna do metal através dos vales microscópicos na superfície, causando corrosão superficial.

5) Afeta o aperto. Superfícies ásperas não podem se encaixar perfeitamente e gás ou líquido vaza através dos espaços entre as superfícies de contato.
6) Afeta a rigidez de contato. A rigidez de contato é a capacidade da superfície da junta das peças de resistir à deformação de contato sob a ação de uma força externa. A rigidez de uma máquina é largamente determinada pela rigidez do contato entre opeças de torno cnc.
7) Afeta a precisão da medição. A rugosidade da superfície medida da peça e a superfície de medição da ferramenta de medição afetarão diretamente a precisão da medição, especialmente na medição de precisão.

Além disso, a rugosidade da superfície terá vários graus de influência no revestimento de revestimento, na condutividade térmica e na resistência de contato, no desempenho de reflexão e radiação das peças, na resistência ao fluxo de líquidos e gases e no fluxo de corrente na superfície dos condutores.

5. Base de avaliação da rugosidade superficial

1. Comprimento da amostragem

   O comprimento de amostragem é o comprimento de uma linha de referência especificada na avaliação da rugosidade da superfície. De acordo com as características de formação e textura da superfície real da peça, o comprimento que pode refletir as características de rugosidade da superfície deve ser selecionado, e o comprimento da amostragem deve ser medido de acordo com a tendência geral do contorno real da superfície. O objetivo de especificar e selecionar o comprimento de amostragem é limitar e enfraquecer a influência da ondulação da superfície e dos erros de forma nos resultados de medição da rugosidade da superfície.

2. Duração da avaliação

O comprimento de avaliação é um comprimento necessário para avaliar o perfil e pode incluir um ou vários comprimentos de amostragem. Como a rugosidade superficial de cada parte da superfície da peça não é necessariamente uniforme, uma determinada característica de rugosidade superficial não pode ser razoavelmente refletida em um comprimento de amostragem, portanto é necessário tomar vários comprimentos de amostragem na superfície para avaliar a rugosidade da superfície. O comprimento de avaliação geralmente consiste em 5 comprimentos de amostragem.

3. Linha de base

A linha de referência é a linha central do perfil utilizada para avaliar os parâmetros de rugosidade superficial. Existem dois tipos de linhas de referência: a linha mediana dos mínimos quadrados do contorno: dentro do comprimento de amostragem, a soma dos quadrados das distâncias de deslocamento do contorno de cada ponto na linha de contorno é a menor e tem uma forma geométrica de contorno . A média aritmética da linha média do contorno: dentro do comprimento de amostragem, as áreas dos contornos acima e abaixo da linha média são iguais. Teoricamente, a linha mediana dos mínimos quadrados é uma linha de base ideal, mas é difícil de obter em aplicações práticas, por isso é geralmente substituída pela linha mediana da média aritmética do contorno, e uma linha reta com uma posição aproximada pode ser usada para substitua-o durante a medição.

6. Parâmetros de avaliação de rugosidade superficial

1. Parâmetros característicos de altura

Desvio da média aritmética do perfil Ra: média aritmética do valor absoluto do desvio do perfil dentro do comprimento de amostragem (lr). Na medição real, quanto maior o número de pontos de medição, mais preciso é o Ra.

Altura máxima do perfil Rz: a distância entre a linha de pico do perfil e a linha de fundo do vale.

Ra é preferido na faixa usual de parâmetros de amplitude. Na norma nacional anterior a 2006, havia outro parâmetro de avaliação que era “a altura de microrrugosidade de dez pontos” expressa por Rz, e a altura máxima do contorno era expressa por Ry. Depois de 2006, o padrão nacional cancelou a altura de micro-rugosidade de dez pontos e Rz foi usado. Indica a altura máxima do perfil.

2. Parâmetros de recurso de espaçamento

RsmLargura média dos elementos de contorno. Dentro do comprimento de amostragem, o valor médio da distância entre as irregularidades microscópicas do perfil. O espaçamento de microrugosidade refere-se ao comprimento do pico do perfil e do vale do perfil adjacente na linha central. No caso do mesmo valor de Ra, o valor de Rsm não é necessariamente o mesmo, portanto a textura refletida será diferente. Superfícies que prestam atenção à textura geralmente prestam atenção aos dois indicadores Ra e Rsm.

ORmrO parâmetro de recurso de forma é representado pela razão do comprimento do suporte do contorno, que é a razão entre o comprimento do suporte do contorno e o comprimento da amostragem. O comprimento de suporte do perfil é a soma dos comprimentos das linhas de seção obtidas pela intersecção do perfil com uma linha reta paralela à linha média e a uma distância c da linha de pico do perfil dentro do comprimento de amostragem.

7. Método de medição de rugosidade superficial

1. Método comparativo

É usado para medição no local na oficina e é frequentemente usado para medição de superfícies médias ou ásperas. O método consiste em comparar a superfície medida com uma amostra de rugosidade marcada com um determinado valor para determinar o valor da rugosidade superficial medida.

2. Método da caneta

   A rugosidade da superfície usa uma ponta de diamante com raio de curvatura da ponta de cerca de 2 mícrons para deslizar lentamente ao longo da superfície medida. O deslocamento para cima e para baixo da ponta de diamante é convertido em um sinal elétrico por um sensor elétrico de comprimento e é indicado por um instrumento de exibição após amplificação, filtragem e cálculo. O valor da rugosidade da superfície pode ser obtido e o registrador também pode ser usado para registrar a curva do perfil da seção medida. Geralmente, a ferramenta de medição que pode exibir apenas o valor da rugosidade da superfície é chamada de instrumento de medição de rugosidade da superfície, e aquela que pode registrar a curva do perfil da superfície é chamada de perfilador de rugosidade da superfície. Essas duas ferramentas de medição possuem circuitos de cálculo eletrônicos ou computadores eletrônicos, que podem calcular automaticamente o desvio médio aritmético Ra do contorno, a altura de dez pontos Rz do desnível microscópico, a altura máxima Ry do contorno e outros parâmetros de avaliação, com alta eficiência de medição e adequada para A rugosidade da superfície de Ra é medida em 0,025-6,3 mícrons.

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