La ruvidità superficiale è fondamentale per la maggior parte delle superfici coinvolte nel contatto strisciante perché fattori come il tasso di usura iniziale e la sua natura continua dipendono fortemente da questa proprietà. Queste superfici sono generalmente portanti-e richiedono marcature di rugosità per garantire l'idoneità all'uso previsto.
Molti componenti richiedono finiture superficiali specifiche per ottenere le funzioni richieste. Gli esempi includono i cuscinetti portanti sulla carrozzeria di un'auto prima della verniciatura o su un albero a gomiti o un albero a camme.
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Cos'è la rugosità superficiale?
La rugosità superficiale, come la chiamiamo comunemente nelle misurazioni quotidiane, può essere intesa come l'irregolarità degli spazi sottili e dei piccoli picchi e avvallamenti durante la fabbricazione del prodotto.
Di solito è definita come la distanza minima (lunghezza d'onda) tra due picchi o due valli. In genere, la lunghezza d'onda è compresa tra 1 mm o meno. Può anche essere definito come una misurazione di micro-profili, comunemente noti come micro-valori di errore.
In sintesi, ora potresti avere una comprensione generale della rugosità. La sezione successiva fornisce un’analisi più dettagliata.
In generale, utilizziamo una linea di base per valutare la rugosità superficiale. Il punto più alto sopra la linea di base è chiamato cresta, mentre il punto più basso sotto la linea di base è chiamato valle. L'altezza tra la cresta e la valle è rappresentata da Z, e la spaziatura della micro-tessitura del prodotto lavorato è rappresentata da S.
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Il valore di S è tipicamente definito negli standard di verifica nazionali come segue:
S < 1 mm: Definita come rugosità superficiale
1 Inferiore o uguale a S Inferiore o uguale a 10 mm: definita come ondulazione superficiale
Gli standard nazionali cinesi di verifica metrologica stabiliscono che la rugosità superficiale viene solitamente valutata utilizzando tre parametri: VDA3400, Ra e Rmax, con l'unità di misura solitamente espressa in μm.
Relazione tra parametri di valutazione
Ra è definita come la deviazione aritmetica media della curva (rugosità media), Rz è definita come l'altezza media dell'irregolarità e Ry è definita come l'altezza massima. Il dislivello massimo Ry del micro-profilo è rappresentato anche da Rmax in altri standard.
Fare riferimento alla tabella seguente per la relazione specifica tra Ra e Rmax:
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Tabella: Confronto dei parametri Ra e Rmax (μm)
Come si forma la rugosità superficiale?
La rugosità superficiale è causata dal processo di lavorazione di un pezzo. Il metodo di lavorazione, il materiale del pezzo e il processo influenzano tutti la rugosità superficiale.
Ad esempio, durante la lavorazione con elettroerosione (EDM), sulla superficie del pezzo lavorato compaiono protuberanze di scarica.
Diversi processi di lavorazione e materiali del pezzo provocano vari segni microscopici lasciati sulla superficie della parte lavorata, come variazioni di densità, profondità e forma.
L'influenza della rugosità superficiale sui pezzi
La resistenza all'usura del pezzo, la stabilità dell'accoppiamento, la resistenza alla fatica, la resistenza alla corrosione, le prestazioni di tenuta, la rigidità del contatto, l'accuratezza della misurazione, i rivestimenti, la conduttività termica e la resistenza del contatto, le proprietà di riflessione e radiazione, la resistenza al flusso di liquidi e gas e il flusso di corrente sulle superfici dei conduttori hanno tutti diversi gradi di influenza.
Criteri di valutazione della rugosità superficiale
① Lunghezza di campionamento: la lunghezza unitaria di ciascun parametro. La lunghezza di campionamento è la lunghezza di una linea di riferimento specificata per valutare la rugosità superficiale. Secondo lo standard ISO 1997, come lunghezze di riferimento vengono generalmente utilizzati 0,08 mm, 0,25 mm, 0,8 mm, 2,5 mm e 8 mm.
② Lunghezza di valutazione: consiste di N lunghezze di riferimento. La rugosità superficiale delle diverse parti di un componente non può essere rappresentata accuratamente da un'unica lunghezza di riferimento; pertanto, sono necessarie N lunghezze di campionamento per valutare la rugosità superficiale. Secondo lo standard ISO 1997, la lunghezza di valutazione è generalmente N pari a 5.
③ Linea di riferimento: la linea di riferimento è la linea centrale del profilo utilizzata per valutare i parametri di rugosità. Generalmente, ci sono linee centrali dei minimi quadrati e linee centrali della media aritmetica del profilo.
La [Linea centrale dei minimi quadrati] viene calcolata utilizzando il metodo dei minimi quadrati dai punti raccolti durante la misurazione.
[Linea centrale media aritmetica del profilo] garantisce che le aree delle due parti del profilo sopra e sotto la linea centrale siano uguali entro la lunghezza di campionamento.
In teoria, la linea centrale dei minimi quadrati è la linea di riferimento ideale, ma è difficile da ottenere nelle applicazioni pratiche. Pertanto, viene generalmente utilizzata la linea centrale media aritmetica del profilo e durante la misurazione è possibile utilizzare una linea retta con una posizione approssimativa.
Come si ottiene la rugosità superficiale?
La valutazione della rugosità superficiale è sempre più apprezzata nel settore manifatturiero. Per studiare la rugosità superficiale è necessaria una macchina specializzata: uno strumento di misurazione della rugosità superficiale. (Immagine: serie Formtracer Avant) Uno strumento di misurazione della rugosità superficiale utilizza uno stilo diamantato altamente sensibile per attraversare la superficie, proprio come un pickup fonografico. Quindi separa la piccola-lunghezza d'onda rugosa delle increspature e dei contorni su larga-scala dalle lunghezze d'onda più lunghe-un processo noto come filtraggio elettronico.
*Le caratteristiche degli strumenti di misurazione della rugosità di tipo stilo- sono definite nella norma ISO 3274:1996.
(Immagine: diagramma schematico di uno strumento di misurazione della rugosità superficiale del tipo-stilo)
Sebbene le misurazioni della rugosità superficiale più accurate e complete utilizzino macchine di misurazione specializzate, in alcuni casi è possibile utilizzare kit di strumenti portatili per operazioni più rapide e a costi inferiori-, come mostrato di seguito:
Le piastre di confronto della rugosità sono campioni a base di nichel-realizzati mediante elettroformatura. Sono ideali per la lavorazione dei metalli e sono strumenti ausiliari altamente efficaci.
L'operatore fa semplicemente scorrere l'unghia su ciascuna superficie del set per trovare la corrispondenza più vicina al pezzo da confrontare. Alcune persone utilizzano questi set di modelli come tabelle di ricerca, ma è importante notare che questi non sono standard materiali. Le macchine per la misurazione della rugosità offrono funzioni diverse, utilizzano metodi di valutazione diversi e variano in termini di costi. Prima di selezionare una macchina, è consigliabile consultare produttori professionisti per scegliere il modello più adatto in base alle proprie esigenze.
