WYDZIAŁ: ODLEWNICTWA	TECHNOLOGIA FORMY ODLEWNICZEJ	Rok akademicki: 2009/2010
Wykonał: Gracjan Walter ZOD Nowa Sól	Temat: Chropowatość powierzchni odlewów	Studia zaoczne inżynierskie III rok
Ocena:	Data:	Podpis:

Chropowatość powierzchni jest to zbiór nierówności występujący w małej odległości od siebie. Wartość chropowatości zależy od procesów wytwarzania i rodzaju obróbki.

Parametry chropowatości Ra średnie arytmetyczne odchylenie profilu od linii średniej. Jest to parametr podstawowy przyjmujący wartości w zakresie od 0,01 do 80 μm Rz wysokość chropowatości według 10 punktów profilu w zakresie wartości od 0,05 do 320 μm i jest to parametr uzupełniający.

Porównanie badanej powierzchni z powierzchnią wzorcową wzrokowe lub dotykowe. Jest to metoda mało dokładna pozwalające na określenia wartości chropowatości Ra w zakresie od 0,32 do 80 μm.

Określenie chropowatości metodą porównawczą przy użyciu komparatorów optycznych. Metoda polega na jednoczesnej obserwacji powierzchni spowodowanej i powierzchni wzorca.

Do definicji parametrów profilu pierwotnego, chropowatości i falistości powierzchni używa się pojęć zebranych w normach PN-EN ISO 4287:,PN-ISO-3247:1997. Dotyczą one struktury geometrycznej powierzchni określonej metodą profilową, w której końcówka czujnika pomiarowego (ostrze odwzorowujące) przesuwa się po mierzonej powierzchni. Zróżnicowana wysokość profilu jest przekazywana do przetwornika i przekształcana w zmiany sygnału elektrycznego. Długość przesuwu czujnika pomiarowego lt (długość odwzorowania) zawiera: dobieg, odcinek pomiarowy i wybieg. Do obliczania parametrów chropowatości wykorzystuje się odcinek pomiarowy (ln), który składa się najczęściej z pięciu odcinków elementarnych (lr). Każdy odcinek elementarny lr ma długość równą granicznej długości fali lc (wartość cut-off). Odcinek Lr dobiera się z tabel zawartych w normach w zależności od chropowatości powierzchni tak, aby na jego długości było co najmniej pięć wzniesień i wgłębień.

Wartości parametrów chropowatości są obliczane pojedynczo dla każdego odcinka

elementarnego lr=lc a następnie uśrednione dla całej długości pomiarowej (rys 1.)

Podstawowe parametry chropowatości:

a) Parametry chropowatości określane w kierunki prostopadłym do lini średniego profilu - cechy wysokościowe:

Ra - średnie arytmetyczne odchylenie profilu chropowatości

Rz - wysokość chropowatości według 10 punktów

Rm - maksymalna wysokość chropowatości

b) Parametry chropowatości określane w kierunku równoległym do linii średniej profilu, cechy horyzontalne:

Sm - średni odstęp chropowatości

S - średni odstęp miejscowych wzniesien profilu chropowatości,

c) Parametry chropowatości związane z kształtem nierówności profilu:

tp - współczynnik długości nośnej profilu chropowatości.

Czynniki wpływające na jakość powierzchni:

1. temperatura zalewania

2. stosowanie powłok ochronnych

3. stopień zagęszczenia

4. czynniki technologiczne

5. ciśnienie metalostatyczne

6. ziarnistość osnowy

a) Temperatura zalewania głównie wpływa na napięcia powierzchniowe jak i kąt zwilżania. Wyższa temperatura to większa skłonność ciekłego metalu do głębszej penetracji w pory masy.

b) Powłoki ochronne w których skład wchodzą drobnoziarniste frakcje osnowy, rozpuszczalnika io spoiwa, ograniczają znacząco penetrację metalu, gdyż drobnoziarnista masa szczelnie wypełnia pory na powierzchni formy. Powłoki ochronne są bardzo rozpowszechnione i zakres stosowania jest także szeroki.

c) Stopień zagęszczenia masy formierskiej ma również duży wpływ na jakość powierzchni odlewu. Wraz ze wzrostem stopnia zagęszczenia masy wzrasta chropowatość powierzchni odlewu

d) Technologie odlewnicze należy rozpatrywać poprzez szereg czynników mających wpływ na poszczególne wielkości, które opisują następujące wzory:

Parametry chropowatości.

Parametry chropowatości dzieli się na cztery grupy: pionowe (amplitudowe), poziome

(odległościowe), mieszane oraz parametry związane z krzywą udziału materiałowego.

Parametry amplitudowe opisują zmiany w wysokości profilu np. liczba wzniesień.

Parametry mieszane są połączeniem obu wcześniej wymienionych np. średnie nachylenie

profilu. Parametry związane z krzywą udziału materiałowego dotyczą udziału

materiałowego profilu w funkcji poziomu przekroju.

Parametry amplitudowe.

Wysokość najwyższego wzniesienia profilu chropowatości Rp jest wysokością

najwyższego wzniesienia powyżej linii średniej wewnątrz odcinka elementarnego.

Głębokość najniższego wgłębienia profilu chropowatości Rv jest głębokością najniższego

wgłębienia poniżej linii średniej wewnątrz odcinka elementarnego (rys. 2).

Największa wysokość profilu chropowatości Rz jest sumą Rp i Rv wewnątrz odcinka

elementarnego (rys. 3).

Całkowita wysokość profilu chropowatości Rt jest sumą wysokości najwyższego

wzniesienia profilu Rp i największego wgłębienia profilu Rv wewnątrz odcinka

pomiarowego (rys. 4).

Średnia arytmetyczna rzędnych profilu chropowatości Ra jest średnią arytmetyczną

bezwzględnych wartości rzędnych wewnątrz odcinka elementarnego (rys. 5).

Jest to najczęściej stosowany parametr chropowatości, który nie daje jednak dokładnych

informacji o charakterze struktury geometrycznej powierzchni i o rozkładzie rzędnych

profilu. Na rys. 6 przedstawiono trzy profile o tej samej wartości Ra, ale o różnym

rozkładzie rzędnych profilu.

Rys 6

Parametry Rp, Rv, Rz i Ra przedstawiane jako wyniki pomiarów są wartościami średnimi z

wszystkich odcinków elementarnych lr stanowiących odcinek pomiarowy ln, gdzie ln=5lr.

Średnia kwadratowa rzędnych profilu chropowatości Rq jest zdefiniowana podobnie:

Parametry odległościowe.

Liczba wzniesień jest liczbą wierzchołków na jednostkę długości profilu, a jej odwrotność

to średni odstęp miejscowych wzniesień profilu lub średnia szerokość rowków elementów

profilu chropowatości RSm, będącą średnią odległością między wierzchołkami (rys. 7).

Parametry mieszane.

Średni arytmetyczny wznios profilu chropowatości Ra jest średnią wzniosu

pojedynczych stron profilu (rys. 8).

Parametry związane z krzywą udziału materiału profilu.

Krzywa udziału materiału profilu (krzywa Abotta Firestona) jest sposobem opisu

zróżnicowania właściwości profilu, zmieniających się wraz z jego głębokością. Krzywa

przedstawia udział materiałowy profilu jako funkcję wysokości cięcia. Tworzy się ją

przez rysowanie prostej równoległej do linii średniej i sumowanie długości nośnych tak

otrzymanego przekroju. Udział materiałowy profilu Rmr(c) jest określony na każdym

poziomie przekroju poprzecznego (rys. 9).

LABOLATORIUM

W czasie pomiarów chropowatości używaliśmy metod mechaniczno-stykowych oraz ocenialiśmy próbki z użyciem wzorców chropowatości.

[Ra] = 84.05 [um]= 4.501 [4 mm]

Lp.			Lp.
1	4,615	114	13	4,600	49
2	4,400	101	14	4,400	101
3	4,845	156	15	4,630	129
4	4,525	24	16	4,530	29
5	4,620	119	17	4,500	1
6	4,550	49	18	4,390	111
7	4,370	131	19	4,670	169
8	4,525	19	20	4,415	86
9	4,575	74
10	4,475	31
11	4,630	129
12	4,560	59

Wniosek:

Chropowatość badanego materiału wyniosła 84,05 [um]. Wyniki pomiaru możemy ocenić na bardzo dobry gdyż jeśli chcielibyśmy użyć do pomiaru wzorców chropowatości to byłby problem z dopasowaniem próbki do wzorca. Ponieważ dostępne byłyby wzorce 50-100 um a nasza próbka posiadała chropowatość równą 84,05 um czyli wyśrodkowaną pomiędzy wymienione dwa wzorce.

Do badania próbek żyliśmy przyrządu profilografometr.

Dzięki temu urządzeniu w bardzo szybkim czasie zmierzyliśmy trzy podstawowe parametry (R_a, R_z, R_max) na trzech różnych próbkach.

Próbka 11 - bez powłok ochronnych

R_a = 8,85 um

R_z = 51,1 um

R_max= 63,6 um

Próbka 13 - pokryta powłoką ochronna sylikon K-5

R_a = 11,17 um

R_z = 47,5 um

R_max= 65,5 um

Próbka 14 - pokryta powłoką ochronna sylikon K-9

R_a = 6,53 um

R_z = 41,5 um

R_max= 56,0 um

Wnioski.

Na podstawie wyników można stwierdzić że powłoka sylikon K-9 dała najlepszy rezultat, tzn. umożliwiła uzyskanie bardzo małej chropowatości.

Po zapoznaniu się z literaturą jak i na podstawie przeprowadzonych ćwiczeń laboratoryjnych mogę stwierdzić, że chropowatość powierzchni odlewów zależy głównie od wielkości ziaren osnowy. Wyższa wielkość ziaren to chropowatość wyższa. Do tego czynnika należy dodać ciśnienie metalostatyczne, odlewy najlepiej zalewać na tym samym poziomie. Masy wilgotne można zalewać do wysokości 50cm, po przekroczeniu tej wysokości następuje rozpychanie. Stosunkowo gładką powierzchnie uzyskujemy również dzięki zastosowaniu powłok ochronnych. Należy także stwierdzić iż na ścinkach pionowych chropowatość jest większa, gdyż trudno je zagęścić.

---