Поверхность готовой детали не всегда является идеально ровной, гладкой и геометрически правильной. Она так или иначе будет отличаться от заданных чертежом (номинальных параметров) определенными микро- и макро геометрическими отклонениями. Макрогеометрические отклонения определяют волнистость и отклонения формы поверхности детали, а микрогеометрические отклонения ее шероховатость. Четкого физического различия между этими погрешностями не существует, но их все же условно разделяют по отклонению шага (S) к значению отклонения (D) от номинального контура (заданного чертежом). Таким образом, если неровности поверхности меньше 40 (S/D<40) , их относят к шероховатости. Если неровности больше 40 (S/D>40), то их относят к волнистости. Отклонением формы считается отношение шага к значению отклонения больше 1000 (S/D>1000).
В различных странах для определения шероховатости и волнистости поверхности используют разные методы. В данной статье приведены лишь самые известные из них.
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:
- Компараторы.
- Электронные приборы.
- Микроскопы.
- Метод реплик согласно стандартам ISO.
- 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.
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
| Способ обработки | Форма образца | Условное обозначение способа обработки | Расположение неровностей |
| Точение | Цилиндрическая выпуклая | Т | Прямолинейное |
| Расточка | Цилиндрическая вогнутая | Р | |
| Фрезерование цилиндрическое | Плоская | ФЦ | |
| Строгание | « | С | |
| Шлифование периферией круга | Плоская ? цилиндрическая выпуклая, цилиндрическая вогнутая | ШП ШЦ ШЦВ | |
| Точение торцовое | Плоская | ТТ | Дугообразное |
| Фрезерование торцовое | « | ФТ | |
| Фрезерование торцовое | Плоская | ФТП | Перекрещивающееся дугообразное |
| Шлифование торцевое | « | ШТ | |
| Шлифование чашеобразным кругом | « | ШЧ | |
| Электроэрозионная обработка | « | Э | Не имеющее определенного направления штриха |
| Дробеструйная, песко-струйная обработка | « | ДС ПС | |
| Полирование | Плоская, цилиндрическая, выпуклая | ПП ПЦ | Путаный штрих |
| 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, tp,
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
| Способ обработки | Ra, мкм | Базовая длина l , мкм |
| Шлифование | 0,050 0,100 0,200 0,400 0,800 1,600 3,200 | 0,25 0,25 0,25 0,80 0,80 0,80 2,50 |
| Точение и расточка | 0,4 0,8 1,6 3,2 6,3 12,5 | 0,8 0,8 0,8 2,5 2,5 2,5 |
| Фрезерование | 0,4 0,8 1,6 3,2 6,3 12,5 | 0,8 0,8 2,5 2,5 8,0 8,0 |
| Строгание | 0,8 1,6 3,2 6,3 12,5 25,0 | 0,8 0,8 2,5 2,5 8,0 8,0 |
| Электроэрозионная обработка | 0,4 0,8 1,6 3,2 6,3 12,5 | 0,8 0,8 0,8 2,5 2,5 2,5 |
| Дробеструйная, пескоструйная обработка | 0,2 0,4 0,8 1,6 3,2 6,3 12,5 25,0 | 0,8 0,8 0,8 0,8 2,5 2,5 2,5 2,5 |
| Полирование | 0,006 0,0125 0,025 0,050 0,100 0,200 | 0,08 0,08 0,08 0,25 0,25 0,80 |
| 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. | ||
Пример:
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.
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 Rz или Ra. Шероховатость Rz – показатель 5-ти наиболее возвышенных точек, с которых берутся усредненные значения. Контроль проводят в пределе линии АВ. Шероховатость Ra представляет собой средний показатель арифметических абсолютных значение, которые касаются отклонения профиля поверхности от средней линии в пределах измеряемой базы.
Профилометр ПМ-80 МИКРОТЕХ.
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.
MetalloPraktik.ru
Для получения надёжной адгезии и формирования структуры цинкового и алюмоцинкового покрытия к холоднокатаному подкату для цинкования предъявляются повышенные требования по чистоте поверхности. В процессе отработки технологии холодной прокатки, где формируются основные параметры проката для оцинкования на стане холодного проката проводилась оценка чистоты поверхности полос, в основном, количественным весовым методом.
Согласно этого метода количество загрязнений на поверхности холоднокатаного металла определяется разницей весов до и после очистки образцов, отобранных после прокатки, и подготовленных к испытаниям с учётом конкретных условий. Этот метод особенно удобен для определения составляющих основу загрязнений: масел и механических примесей — в исследовательских целях, однако является необоснованно трудоёмким и длительным.
Для оперативного контроля чистоты поверхности холоднокатаных полос используется метод отражаемости по прибору «Рефлектометр — GLOSSVETER — NOVO — GLOSS». Измерения выполняются по степени отражения отпечатков загрязнения, снятых с поверхности металла за последней клетью стана с помощью липкой прозрачной ленты (скотча типа «Magic Tape»). Настройку прибора производят по эталону белой бумаги, имеющей отражаемость по рефлектомеру 100 ед. Для этого скотч наклеивают на используемую бумагу. Прибор устанавливают на полученный отпечаток таким образом, чтобы направляющие прибора (стрелки) располагались на центральной оси отпечатка. Нажатием кнопки «Read» и регулятором «Сal» выставляют значение 100. Настройка прибора производится периодически в процессе работы.
При выполнении измерений загрязнённости металла, прозрачную липкую ленту наклеивают на поверхность холоднокатаной полосы. Затем полученный отпечаток наклеивают на белую бумагу и рефлектомером определяют степень отражаемости, которая уменьшается пропорционально увеличению количества загрязнений.
Как показала практика, использование этого метода оценки загрязнённости подката для АНГА в потоке, как аттестационного, имеет ряд недостатков: отсутствие соответствующих условий для замеров на рабочих местах станов, а также дефицит и высокая чувствительность рефлектометров. Поэтому, была разработана специализированная методика определения чистоты поверхности в условиях цеха с учётом экспрессности, и возможности количественной оценки загрязнённости прокатываемых полос.
С этой целью в течение определённого периода отработки технологии прокатки и проведения исследований отбирались образцы холоднокатаных полос. В трёх точках по ширине каждой полосы проводились измерения отражаемости в единицах блеска. Параллельно на этих же образцах количество загрязнений определялось весовым методом в мг/м2. После статистической обработки и сравнительного анализа экспрессного и химического методов была построена шкала оценки загрязнённости металла для каждого стана отдельно, так как состав смазки, используемый при холодной прокатке листа и жести, различен.
Шкала содержит три варианта измерений:
— вид отпечатка, снятого с поверхности полосы проката;
— количество загрязнений, соответствующее интенсивности окраски с одной стороны полосы;
— показания по прибору «Рефлектометр», % отражаемости.
Два первых варианта используются для визуальной оценки количества загрязнений при аттестации подката для АНГА в потоке производства. Количественные результаты замеров аттестуются в мг/м2. Второй и третий варианты — для контрольной проверки правильности оценки загрязнённости.
Внедрение экспрессного метода измерений загрязнённости поверхности металла после стана холодного проката было осуществлено одновременно с вводом в эксплуатацию линии цинкования. С увеличением спроса на оцинкованный прокат толщиной 0.5 мм и менее была отработана технология его прокатки на стане холодного проката. Контроль загрязнённости поначалу производился весовым методом, который был заменён на экспрессный после набора базы сравнительных данных и подготовки шкалы оценки. Это значительно упростило аттестацию металла, привело к увеличению ответственности технологического персонала за качество поверхности и позволило оперативно влиять на технологию получения холоднокатаной полосы с минимальным количеством загрязнений без потери производительности стана и затрат на отбор, доставку, подготовку образцов и выполнение химического анализа.
Таким образом, был разработан экспресс — метод количественной оценки загрязнённости поверхности металла после станов холодной прокатки. В основу метода положено количество загрязнений, снятых с поверхности образцов весовым методом в сравнении с замерами отражаемости по прибору «Рефлектометр». Для замеров отражаемости на поверхность аттестуемых холоднокатаных полос за последней клетью стана накладывается липкая лента (скотч «Magic Tape») и отпечаток переносится на белую бумагу, имеющую 100 ед. отражаемости. Снятый отпечаток сравнивается визуально по шкале с эталонным образцом, имеющим значения загрязнённости, определённые весовым методом в мг/м поверхности.
Внедрение данного метода оценки количества загрязнений на полосе в потоке производства металла под оцинкование позволило оперативно воздействовать на технологию получения нормируемой чистоты полос при прокатке. Кроме того, количественный экспресс — метод определения загрязнений не требует трудозатрат на отбор, доставку и подготовку образцов к химанализу. На выполнение замеров по эталонной шкале затрачивается не более 3-х минут вместо 2-х часов общего времени на химанализ. При этом значительно упрощён процесс аттестации металла и повышена ответственность технологического персонала за качество продукции.
Как пользоваться рефлектометром (видео):
Рекомендуем ознакомиться со статьями:
- Влияние параметров эмульсии на чистоту поверхности проката. Часть 1.
- Методика проведения испытания антипригарной присадки
- Химические методы очистки поверхности
- Исследование дефектов поверхности при холодной прокатке металла
- Выбор параметров эмульсии при холодной прокатке металла. Часть 1 — Содержание железа в эмульсии
