WYDZIAŁ

INŻYNIERII PRODUKCJI I ENERGETYKI

Rok akademicki 2012/2013

Ćwiczenia laboratoryjne z przedmiotu

Inżynieria materiałowa

TEMAT ĆWICZENIA

Pomiar chropowatości powierzchni

Sprawozdanie wykonali:

Katarzyna Zięba

Monika Zegarowska

Magdalena Żarska

Konrad Wójcik

I. Wprowadzenie

Stosowane w praktyce metody sprawdzania i pomiaru chropowatości

powierzchni można podzielić na trzy zasadnicze grupy:

1. Porównanie z wzorcami,

2. Pomiar metodami optycznymi,

3. Pomiar metodą stykową

Porównanie z wzorcami chropowatości

Metoda ta polega na porównaniu chropowatości powierzchni

przedmiotów z chropowatością wzorców za pomocą komparatorów

optycznych względnie pneumatycznych, lub bez użycia przyrządów

pomocniczych.

Bezpośrednią wzrokowo-dotykową ocenę przez porównanie z

wzorcem można stosować dla powierzchni o wysokości nierówności Ra

większej od około 0,2 µm. Przy niższej wartości parametru Ra konieczne

staje się zastosowanie mikroskopu o rozdwojonej osi optycznej

(komparatora optycznego).

Wzorce chropowatości są najbardziej znanym sposobem kontroli

wymagań gładkościowych w odniesieniu do powierzchni metalowych.

Pomiar chropowatości powierzchni metodą optyczną

Do pomiaru chropowatości metodami optycznymi używane są

przyrządy działające na zasadzie nieniszczącego przekroju badanej

powierzchni za pomocą promienia świetlnego (umożliwiające pomiar

chropowatości w zakresie Rz od 0,5 do 60 µm) oraz przyrządy działające

na zasadzie interferencji światła, dające możliwość pomiaru

chropowatości powierzchni w zakresie Rz od 0,03 do 2 µm.

Do niekorzystnych cech optycznych metod pomiaru chropowatości

należą:

- możliwość pomiaru tylko na powierzchniach bezpośrednio

dostępnych do obserwacji przez układ optyczny (w przeciwnym

przypadku trzeba wykonywać repliki, co stanowi dodatkowe

utrudnienie i przedłuża czas pomiaru, wprowadzając przy tym

dodatkowe błędy),

- ograniczony zakres pomiarowy i niewielkie pole widzenia, 4

- możliwość pomiaru bezpośredniego tylko parametrów typu

Wysokościowego

Pomiar chropowatości powierzchni metodami stykowymi

W przyrządach zbudowanych w oparciu o metodę stykową, po

mierzonej powierzchni jest przesuwana (w sposób ciągły lub ze

skokowym unoszeniem) końcówka pomiarowa. Pionowe jej

przemieszczenia odpowiadające nierównościom powierzchni

rejestrowane są za pośrednictwem układu mechaniczno-optycznego lub

elektrycznego w postaci wykresu na taśmie rejestrującej lub jako ciąg

sygnałów elektrycznych i są przetwarzane na wskazania parametru

charakteryzującego zbiorczo nierówność powierzchni na danym odcinku

pomiarowym. Przyrządy uniwersalne, umożliwiające uzyskanie zarówno

wartości określonego parametru chropowatości, jak też wykresu profilu 7

powierzchni, określa się nazwą profilografometrów. Do dużej

popularności i rozpowszechnienia tych urządzeń w przemyśle,

szczególnie w wersji przenośnej (zminiaturyzowanej), przyczyniły się

następujące ich zalety praktyczne:

- krótki czas pomiaru,

- możliwość przeprowadzania pomiarów bezpośrednio na przedmiotach

bez ich zdejmowania z obrabiarek,

- możliwość pomiaru chropowatości otworów,

- możliwość uzyskania utrwalonego wyniku pomiaru (profilograf) lub

bezpośredniego odczytu parametru (profilometr),

- szeroki zakres pomiarowy (Ra od 0,01 do 50 µm) umożliwiający

pomiar niemal wszystkich powierzchni występujących w warunkach

przemysłowych,

Mimo wielu swoich zalet przyrządy służące do stykowych

pomiarów chropowatości posiadają też wady, do których należą:

- niedokładność odwzorowania profilu rzeczywistego wynikająca z

promienia zaokrąglenia końcówki pomiarowej,

- wpływ odchyłek kształtu i falistości, nie zawsze możliwych do

wyeliminowania na drodze mechanicznej lub elektrycznej,

- wpływ elementów układu elektrycznego.

Pomiar chropowatości powierzchni za pomocą profilogrfometru

polega na polega na odtworzeniu profilu przez ostrze odwzorowujące

(rys. 3.), które przemieszcza się stykowo po badanej powierzchni wzdłuż

określonego odcinka pomiarowego. Ostrze prowadzone jest przez

ślizgacz i jest związane z przetwornikiem (mechanicznym,

pneumatycznym lub mechaniczno-elektrycznym) tworząc łącznie

głowicę pomiarową. Aby uzyskać najbardziej wierne odwzorowanie

profilu przez przetwornik, ostrze odwzorowujące powinno mieć bardzo

mały promień zaokrąglenia (stosowane wartości wynoszą od 1,5 do 12,5

µm) oraz minimalny nacisk pomiarowy (0,0004 ÷ 0,06 N). Wielkość

zaokrąglenia końcówki jest ograniczona z jednej strony koniecznością

docierania (penetracji) ostrza we wgłębienia między

mikronierównościami dla prawidłowego odtworzenia ich kształtu, z

drugiej zaś strony dostatecznym polem styku dla ograniczenia nacisku,

który nie powinien powodować trwałych odkształceń nierówności ani

zarysowań powierzchni. Ślizgacz spełnia rolę mechanicznego filtru, a

ponadto stanowi osłonę przed mechanicznym uszkodzeniem ostrza.

Nadane przez ostrze odwzorowujące impulsy są poprzez przetwornik i

wzmacniacz kierowane do urządzenia wskazującego lub rejestratora.

Opis ćwiczenia

Dostajemy różne przedmioty wykonane z różnych materiałów oraz wzorce . Pod mikroskopem, oraz za pomocą specjalnego programu komputerowego obserwujemy przedmioty i wzorce dobierając przedmiotom odpowiednie wzorce oraz sposób obróbki.

Badany przedmiot	Wzorce chropowatości użyte do sprawdzania
Materiał	Sposób obróbki
Stal
Stal
Stal
Stal
Stal

Wnioski