METROLOGIA

WIELKOŚCI

GEOMETRYCZNYCH

Wykład 6

CHROPOWATOŚĆ I FALISTOŚĆ

POWIERZCHNI

Struktura geometryczna

powierzchni

Jakość powierzchni



chropowatość



falistość



kierunkowość struktury



sposób obróbki



obróbka cieplna i chemiczna



wady materiałowe

Warstwa wierzchnia



Powierzchnia zewnętrzna warstwy
wierzchniej określana jest mianem

struktury geometrycznej
powierzchni

, która obejmuje

takie wielkości jak: chropowatość
powierzchni, falistość, błędy
kształtu oraz wady powierzchni.

Rozpatrując strukturę

geometryczną powierzchni
zwykle czyni się to na kilku
poziomach:



- makroskopowym

, obejmującym

falistość oraz niektóre wady
powierzchni,



- mikroskopowym

, gdzie

rozpatrywana jest chropowatość
powierzchni,



- submikroskopowym,

obejmującym bardzo małe
nierówności powierzchni np.
elementów optycznych.



Parametry i funkcje profilu opisują
wartości średnie lub wartości
ekstremalne profilu klasyfikowane są
według własności opisujących cechy:

- wysokościowe (amplitudowe)
- długościowe (wzdłużne),
- opisujące kształt nierówności,
- rozkłady statystyczne, (parametry

rozkładu),

- funkcje częstotliwościowe,

Mikrogeometria

(chropowatość i

falistość),

Makrogeometria

(odchyłki kształtu)

Podział

s/h <50 chropowatość
wg DIN 5<s/h<150
50< s/h <1000 falistość
wg DIN 500<s/h<1000
s/h >1000 błędy kształtu
h – wysokość wzniesienia
s – szerokość wzniesienia

Przyczyny powstania chropowatości powierzchni



Odwzorowanie nierówności
krawędzi skrawającej



Odkształcenie plastyczne na
styku ostrze skrawające –
powierzchnia obrabiana



Tarcie wióra o powierzchnię
obrabianą



Drgania o wysokiej częstotliwości



Twardość materiału i jego
budowa krystaliczna



Przypadki
stereometrycz
no -
kinematyczneg
o
odwzorowania
ostrza na
materiale
obrabianym.

Znaczenie chropowatości i falistości



Odporność na zużycie



Odporność na korozję



Wytrzymałość zmęczeniowa



Przewodnictwo cieplne i elektryczne



Dokładność współpracy elementów
mechanicznych

POMIARY MIKROGEOMETRII POWIERZCHNI



Mikrogeometria (chropowatość i falistość)



podział, przyczyny powstawania, znaczenie
chropowatości



Parametry i funkcje chropowatości oraz
falistości powierzchni



oznaczanie na rysunkach



Metody pomiaru chropowatości

powierzchni

- bezstykowe (optyczne, optoelektroniczne),
- stykowe (profilometryczne)

Podstawowe definicje



Odcinek elementarny

- długość

linii odniesienia przyjmowana do
wyznaczenia wartości liczbowych
parametrów chropowatości
(falistości).



Odcinek pomiarowy

- może

zawierać jeden lub więcej
odcinków elementarnych .



Powierzchnia rzeczywista

- stanowi

granicę pomiędzy ciałem stałym i
otaczającym go środowiskiem. Ma ona
złożoną budowę stereometryczną -
występują na niej nierówności,
wytworzone w procesach obróbki i
zużycia, o różnych kształtach,
wymiarach i położeniu.



Powierzchnia nominalna

- ma kształt

idealny geometrycznie i wymiary
zgodne z dokumentacją konstrukcyjną



Struktura geometryczna

, to układ

elementów geometrycznych
powierzchni rzeczywistej obejmujących
chropowatość powierzchni, falistość i
wady powierzchni oraz ich wzajemne
relacje.

Chropowatość

lub

chropowatość powierzchni

-

cecha powierzchni ciała

stałego, oznaczająca
rozpoznawalne optyczne lub
wyczuwalne mechanicznie
nierówności powierzchni,
spowodowane obróbką lub
zużyciem powierzchni.

Definicje chropowatości i
falistości



Chropowatość powierzchni,

zgodnie z definicją , są to
elementy struktury geometrycznej
powierzchni uformowane w czasie
procesu jej kształtowania, nie
zawierające falistości

PN-87/M-

04251

.



Chropowatość powierzchni

rozpatruje się na profilu
powierzchni w przedziałach
umownie wyznaczonych przez

odcinek elementarny

i określa się

ją

parametrami

.



Chropowatość

w

przeciwieństwie do innej podobnej
cechy –

falistości powierzchni

,

jest pojęciem odnoszącym się do
nierówności o relatywnie małych
odległościach wierzchołków.



Wielkość chropowatości
powierzchni zależy od rodzaju
materiału i przede wszystkim od
rodzaju jego obróbki.



Falistość powierzchni

— jest zbiorem

nierówności bodących składową
powierzchni rzeczywistej o
charakterze przypadkowym lub
zbliżonym do postaci okresowej,
których odstępy znacznie
przewyższają odstępy chropowatości
powierzchni

(PN-89/M-04255)

.



Falistość powierzchni

jest

rozpatrywana w przedziałach
określanych przez odcinek
pomiarowy falistości na profilu
wydzielonym za pomocą

filtra

falistości

a

jej parametry

definiowane są analogicznie jak
parametry chropowatości.

•

Linia średnia profilu

chropowatości m

- linia odniesienia

dzieląca profil chropowatości tak, że w
przedziale odcinka elementarnego

l

suma kwadratów odchyleń profilu y od
tej linii jest minimalna.

Podstawowe definicje

Ra [m]

Rm,R

z

[m]

l

Sm [mm]

l

L

pona

d

do

pona

d

do

[mm] Pona

d

do

[mm] [mm]

0.025

0.10

0.08

(0.01

)

0.032

0.08

0.4

0.025

0.4

0.10

1.6

0.25

0.032

0.1

0.25

1.25

0.4

3.2

1.6

12.5

0.8

0.1

0.32

0.8

4.0

3.2

12.5

12.5

50

2.5

0.32

1

2.5

12.5

12.5

100

50

400

8.0

1

3.2

8.0

40.0



Obecnie w pomiarach
chropowatości wykorzystuje się
ponad trzydzieści parametrów

(Ra,

Rq, Rt, Rtm, Rz, R3z, Rpm, Rv, Rp,
Rsk, Rku, S, Sm, HSC, Pc, a, q,
a, Lo, tp,

) oraz zależności

opisujących cechy powierzchni.



Polska norma (PN/M-04251) zaleca
do stosowania w praktyce
warsztatowej sześć parametrów
chropowatości

Ra, Rz, Rm, S, Sm i

tp.



Norma PN-89/M-04255
definiuje sześć parametrów
wysokościowych falistości:

- Wc, Wt, Wp, Wa, Wq, Wv
oraz jeden wzdłużny

Swm.

Podział parametrów chropowatości
powierzchni



Amplitudowe (wysokościowe)



Częstotliwościowe
(horyzontalne)



Mieszane (hybrydowe)

Parametry amplitudowe
(wysokościowe)
chropowatości

Ra -

średnie arytmetyczne odchylenie

profilu od linii średniej mierzone wzdłuż
odcinka pomiarowego lub elementarnego

Parametr Ra

Parametry amplitudowe (wysokościowe)
chropowatości

Rq –

średnie kwadratowe odchylenie

profilu od linii średniej wzdłuż odcinka
pomiarowego lub elementarnego

Parametry amplitudowe (wysokościowe)
chropowatości

Rz

(ISO

)

– wysokość chropowatości od linii

średniej wzdłuż odcinka pomiarowego lub
elementarnego

Parametry amplitudowe (wysokościowe)
chropowatości

Rz

wg normy (EN ISO 4287:1999)

Parametry struktury geometrycznej
PN-EN ISO 4287 (1999)

Wysokość najwyższego wzniesienia

profilu

Rp

Parametry struktury geometrycznej
PN-EN ISO 4287 (1999)

głębokość najniższego wgłębienia

profilu

Rv

Parametry amplitudowe (wysokościowe)
chropowatości

R

3z

jest wartością średnią elementarnych

wysokości chropowatości

R

3zj

w obrębie 5

kolejnych odcinków elementarnych

l

r

.

Parametry częstotliwościowe

Parametry
częstotliwościowe

Parametry funkcyjne
chropowatości

Nośność powierzchni

Krzywa Abbota w korzystnym i

niekorzystnym przypadku

SYMBOL CHROPOWATOŚCI

- stan powierzchni dowolny
- wymagane zdjęcie warstwy
materiału
- zdjęcie materiału nie wymagane
(zachować chropowatość z
poprzedniej operacji)
- stan powierzchni bez
zdejmowania warstwy materiału
- stan powierzchni uzyskany w
dowolny sposób
- stan powierzchni po zdjęciu
warstwy materiału

Oznaczanie struktury
geometrycznej powierzchni

Oznaczanie struktury geometrycznej
powierzchni

a – wartość chropowatości Ra
b – metoda obróbki (mechaniczna, cieplna, chemiczna itp.);
c – wysokość falistości w μm, poprzedzona odpowiednim

symbolem

d - parametru lub długość odcinka elementarnego w mm;

kierunkowość struktury geometrycznej powierzchni;

e – naddatek na obróbkę;
f – wartość parametrów chropowatości innych niż Ra w μm

poprzedzona symbolem parametru

Oznaczanie chropowatości na rysunkach PN-EN
ISO 1302:2002

Nowy sposób zapisu

Oznaczanie chropowatości na
rysunkach PN-EN ISO 1302:2002

Nowy sposób zapisu

Przykłady oznaczeń

Kierunek równoległy do linii

reprezentującą powierzchnię do

której dotyka znak

Kierunek równoległy do linii

reprezentującą powierzchnię do

której dotyka znak

Ślady struktury powierzchni

skrzyżowane

Struktura wielokierunkowa

Ślady struktury koncentryczne

względem środka

Struktura o śladach przebiegających

promieniowo

Ślady rozmieszczone przypadkowo

Przykład oznaczenia na rysunku

Metoda pomiaru Rodzaj przyrządu

Zakres

pomiarowy

[m]

Błąd pomiaru

[%]

Profilometr

laboratoryjny

warsztatowy

Ra = 0.01- 10

3-10

10-20

Przekroju

świetlnego

uniwersalny

Rz = 0.8 - 80

7 - 24

Interferencyjna

laboratoryjny

specjalny

Rt = 0.02 - 1.5

Rt = 0.005 - 1.0

ok. 0.03m

ok. 0.003m

Reflektometryczna produkcyjny

Ra  1.0

10 – 30

Dyfrakcyjna

Ra  0.2

Komtrastu plamek

0.1 - 3.0

 10

Wielopunktowa

warsztatowy

Ra  0.3

 15

Przenikania

warsztatowy

Ra  0.6

 20

Pneumatyczna

produkcyjny

Ra  0.5

Pojemnościowa

produkcyjny

Ra = 0.05 - 2.5

20

Długości fal struktury
powierzchni

chropowatość

falistość

Filtracja – separacja

filtracja

Dziękuję za
uwagę