Pinnankarheuden mittaus

Pinnan karheus on kriittinen ominaisuus, joka vaikuttaa merkittävästi materiaalien ja komponenttien toimintaan eri teollisuudenaloilla. Se vaikuttaa mekaanisiin ominaisuuksiin, kuten kitkaan, kulumiskestävyyteen ja korroosionkestävyyteen, ja siten sen tarkka mittaaminen ja hallinta ovat välttämättömiä. Tässä oppaassa käsitellään yksityiskohtaisesti pinnankarheuden mittausperiaatteet, käytetyt mittausmenetelmät, merkittävät pinnankarheuden parametrit ja niiden merkitys.

Pinnanmittauksen Perusprofiilit

Pinnan mittauksessa käytettävät profiilit voidaan jakaa kolmeen perusprofiilityyppiin:

P-profiili (Primääriprofiili):

• Tämä profiili saadaan, kun todellinen pinta leikataan kohtisuorasti valitulla tasolla.
• Se sisältää kaikki pinnan poikkeamat eikä siihen ole sovellettu mitään sähköistä suodatusta.
• P-profiili on perustana muille profiileille ja tarjota kattavin kuva pinnan rakenteesta

R-profiili (Karheusprofiili):

• Tämä profiili saadaan suodattamalla P-profiilista pitkäaaltokomponentit pois käyttäen sopivaa mittausjaksoa (cut-off).
• R-profiili keskittyy pinnankarheuteen ja se muodostetaan tarkoituksellisesti P-profiilista.
• Yleisimmät pinnankarheussuureet (Ra, Rz, Rt) lasketaan tästä profiilista

W-profiili (Aaltoprofiili):

• Tämä profiili saadaan edelleen suodattamalla P-profiilista pitkäaaltokomponentit.
• W-profiili kuvaa pinnan aaltomaisia komponentteja ja sen mittaus on erityisen tärkeää, kun tarkastellaan pinnan makrogeometriaa.

Mittausperusteet

Pinnankarheutta mitattaessa käytetään tiettyä, määriteltyä mittausjaksoa. Mittausjakson valinta on kriittinen, ja mikäli mittausjaksoa ei ole määritelty työkappaleen piirustuksissa, mittaajan on määriteltävä se sopivasti.

Mittauspituus ja -jakso:

• lt = kokonaispituus (sisältää aloituspisteen, mittauspituuden ja loppupisteen).
• ln = mittauspituus (yleensä käsittää viisi mittausjaksoa).
• lr = mittausjakso (cyclic length).

Mittausmenetelmän valinta:

• Valitaan riippuen mitattavan kohteen tarpeista ja spesifikaatioista, mukaan lukien pinnan herkkyys ja geometrian monimutkaisuus.

Pinnankarheuden Mittausmenetelmät

Pinnankarheuden mittaamiseen on olemassa useita menetelmiä:

Kontaktimenetelmät:

• Käytetään usein ja perustuu mittauskärkeen, joka liu'utetaan mitattavan pinnan yli.
• Mittauskärjen liikkeet tallentuvat laitteen muistiin ja muunnetaan pinnan karheustiedoiksi.
• Suhteellisen helppo ja nopea tapa, joka soveltuu useimmille pinnoille.

Optiset menetelmät:

• Ei vaadi fyysistä kosketusta mittaavan laitteen ja kappaleen välillä.

• Käyttää esimerkiksi laseria tai valonsäteitä pinnan tarkasteluun.

• Soveltuu herkkien tai monimutkaisesti muotoiltujen pintojen mittaamiseen.

Hybridi- ja edistyneet menetelmät:

• Yhdistävät kontaktimenetelmien ja optisten menetelmien parhaat puolet.
• Parantavat mittaustarkkuutta ja mahdollistavat monimutkaisempien pintamuotojen analysoinnin.

Yleisimmät R-profiiliin Perustuvat Pinnankarheussuureet

Ra (Aritmeettinen Keskipoikkeama):

• Profiilipoikkeamien aritmeettinen keskiarvo mittauspituudella, riippumatta pystysuunnasta.
• Yksinkertainen numeerinen arvo, joka kuvaa kuinka "karkea" tai "sileä" pinta on keskimäärin.
• Ra-arvo on yleisin standardi ja sitä käytetään laajasti valmistuksessa ja laadunvalvonnassa

Rz (Maksimiprofiilinsyvyys, keskiarvo):

• Yksittäisten profiilinsyvyysarvojen keskiarvo, joka lasketaan mittausjakson korkeimpien huippujen ja syvimpien laaksojen arvoista.
• Antaa enemmän tietoa yksittäisistä huipuista ja laaksoista kuin Ra-arvo

Rt (Kokonaisprofiilinsyvyys):

• Kokonaisprofiilinsyvyys ylimmän profiilin huipun ja alimman profiilin laakson välillä mittauspituudella.
• Rt-tarkastelulla voi havaita suurimmat poikkeamat pinnassa.

Rp (Profiilin Maksimihuipunkorkeus, keskiarvo):

• Kuvaa korkeimpien huippujen etäisyyttä keskiviivasta mittausjaksolla.
• Yhdessä Rz-arvon kanssa tarjoaa tarkemman kuvan pinnan ominaisuuksista.

Rmr (Kanto-osuus, Abbott-Firestone-käyrä):

• Ilmoitetaan prosentteina ja kuvaa, kuinka suuri osa profiilista on materiaalin kattamaa tietystä leikkaustasosta (c) lähtien.
• Hyödyllinen profiilin kulumisvaran ja pintavikojen arvioinnissa.

Mittausehdot ja Laadunvalvonta

Mittausehdot (EN ISO 4288 ja DIN EN ISO 3274):

• Sisältävät yksityiskohtaiset ohjeet pinnankarheuden mittausprosessille.

• Tärkeitä mittauspisteen valinnassa, mittauslaiteasetuksissa ja tulosten tulkinnassa.

Piirrossymbolit (EN ISO 1302):

• Käytetään standardoituja symboleita pinnankarheusvaatimusten osoittamiseksi teknisissä piirustuksissa.

Muista mittaustehdoista:

• Maksimisääntö: Kaikki pinnankarheuden parametrit, joissa on “max”-pääte, edustavat keskiarvojen maksimia viideltä näytteenottomatkalta.
• 16 %-sääntö: Parametrit ilman “max”-päätekirjainta edustavat keskiarvoa viideltä näytteenottomatkalta, joista enintään 16 % saa ylittää raja-arvot.

Vinkkejä

• Mittauskärjen valinta: Mittauskärjen oikea säde ja mittataajuus ovat olennaisia mittaustarkkuuden varmistamiseksi.
• Pinnan muoto ja herkkyys: Optisten menetelmien valinta on hyödyllistä monimutkaisille ja herkille pinnoille.
• Mittauspituuden valinta: Mittauspituuden ja näytteenottomatkojen riittävän määrän varmistaminen kaikista suunnista on tärkeää oikeellisuuden varmistamiseksi.

Yhteenveto

Pinnankarheuden ymmärtäminen ja mittaaminen on keskeisessä roolissa tuotantoprosessien parantamiseksi, komponenttien laadun takaamiseksi ja niiden käyttöiän pidentämiseksi. Eri profiilien (P-profiili, W-profiili ja R-profiili) ja niiden parametrien (Ra, Rz, Rt, Rp ja Rmr) käyttö ja tulkinta antaa kattavan kuvan pinnan ominaisuuksista.

Kehittyneillä mittausmenetelmillä ja tiukasti standardoiduilla mittausehdoilla varmistetaan, että pinnankarheuden mittaus on tarkkaa ja luotettavaa. Tämä auttaa valmistajia ja suunnittelijoita optimoimaan prosessejaan ja varmistamaan korkealaatuiset lopputuotteet.