ความหยาบของพื้นผิวคืออะไร และเหตุใดจึงมีความสำคัญ

I ความหยาบผิวคืออะไร?

 

ความหยาบของพื้นผิวหรือที่เรียกว่าความหยาบของพื้นผิวในภาษาอังกฤษ หมายถึงสิ่งที่เรามักวัดว่าเป็นความหยาบของพื้นผิวในการทำงานประจำวัน สามารถเข้าใจได้ว่าเป็นสิ่งผิดปกติเล็กๆ น้อยๆ รวมถึงระยะทางที่ละเอียด จุดสูงสุดและหุบเขาขนาดเล็ก ที่เกิดขึ้นในระหว่างกระบวนการตัดเฉือนผลิตภัณฑ์

 

โดยทั่วไปถูกกำหนดให้เป็นระยะทางเล็กๆ (ความยาวคลื่น) ระหว่างค่าสูงสุดสองค่าหรือค่าหุบเขาสองค่า โดยทั่วไปแล้ว ความยาวคลื่นจะน้อยกว่า 1 มม. หรือน้อยกว่านั้นด้วยซ้ำ นอกจากนี้ยังสามารถกำหนดเป็นการวัดโปรไฟล์ระดับจุลภาค ซึ่งโดยทั่วไปเรียกว่าค่าความผิดพลาดระดับไมโคร

 

เมื่อเราประเมินความหยาบ มักจะมีเส้นอ้างอิง จุดสูงสุดเหนือเส้นอ้างอิงเรียกว่าจุดสูงสุด ในขณะที่จุดต่ำสุดใต้เส้นอ้างอิงเรียกว่าจุดหุบเขา ความสูงระหว่างจุดสูงสุดและหุบเขาจะแสดงด้วย Z และระยะห่างของพื้นผิวระดับจุลภาคของผลิตภัณฑ์ที่กลึงจะแสดงด้วย S

 

▲ บรรทัดอ้างอิง

โดยทั่วไปขนาดของค่า S ถูกกำหนดไว้ในมาตรฐานแห่งชาติ:

S < 1 มม. หมายถึงความหยาบของพื้นผิว

1 น้อยกว่าหรือเท่ากับ S น้อยกว่าหรือเท่ากับ 10 มม. ถูกกำหนดให้เป็นความคลื่นของพื้นผิว

 

ในมาตรฐานการตรวจสอบมาตรวิทยาแห่งชาติของจีน โดยทั่วไปความหยาบของพื้นผิวจะได้รับการประเมินโดยใช้พารามิเตอร์ VDI3400, Ra และ Rmax โดยปกติแล้วหน่วยการวัดจะแสดงเป็น μm

 

ความสัมพันธ์ระหว่างพารามิเตอร์การประเมิน

• Ra ถูกกำหนดให้เป็นค่าเบี่ยงเบนค่าเฉลี่ยเลขคณิตของเส้นโค้ง (ความหยาบเฉลี่ย)
• Rz ถูกกำหนดให้เป็นความสูงสิบจุดของความผิดปกติระดับจุลภาค Ry ถูกกำหนดให้เป็นความสูงสูงสุด ส่วนต่างความสูงสูงสุดของโปรไฟล์ระดับจุลทรรศน์ Ry เรียกอีกอย่างว่า Rmax ในบางบริบท

 

สำหรับความสัมพันธ์เฉพาะระหว่าง Ra และ Rmax โปรดดูตารางด้านล่าง:

 

▲ ตาราง: การเปรียบเทียบพารามิเตอร์ Ra และ Rmax (μm)

 

 

II ความหยาบของพื้นผิวเกิดขึ้นได้อย่างไร?

 

การก่อตัวของความหยาบผิวเกิดจากกระบวนการตัดเฉือนของชิ้นงาน ปัจจัยต่างๆ เช่น วิธีการตัดเฉือน วัสดุของชิ้นงาน และพารามิเตอร์กระบวนการ ล้วนส่งผลต่อความหยาบของพื้นผิว

 

ตัวอย่างเช่น ในระหว่างการตัดเฉือนด้วยการปล่อยกระแสไฟฟ้า พื้นผิวของชิ้นส่วนที่ผ่านการประมวลผลอาจมีหลุมคายประจุ
 

เนื่องจากเทคนิคและวัสดุในการตัดเฉือนแตกต่างกันไป ร่องรอยระดับจุลภาคที่เหลืออยู่บนพื้นผิวชิ้นส่วนที่ผ่านการประมวลผลจึงแตกต่างกันในแง่ของความหนาแน่น ความลึก และรูปร่างที่แปรผัน

 

 

III ผลกระทบของความหยาบผิวต่อชิ้นงาน

 

ความหยาบผิวอาจส่งผลต่อชิ้นงานในด้านต่างๆ ได้แก่:

ทนต่อการสึกหรอ

ความมั่นคงของความพอดี

ความแข็งแรงเมื่อยล้า

ความต้านทานการกัดกร่อน

ประสิทธิภาพการปิดผนึก

ติดต่อความแข็งแกร่ง

ความแม่นยำในการวัด

....

 

นอกจากนี้ ยังมีอิทธิพลต่อการยึดเกาะของสารเคลือบ การนำความร้อนและความต้านทานการสัมผัส ประสิทธิภาพการสะท้อนแสงและการแผ่รังสี ความต้านทานต่อการไหลของของไหลและก๊าซ และการไหลของกระแสไฟฟ้าบนพื้นผิวตัวนำ รวมถึงปัจจัยอื่นๆ

 

▲ ความหยาบของพื้นผิว

 

 

เกณฑ์ IV สำหรับการประเมินความหยาบของพื้นผิว

 

1. ความยาวในการสุ่มตัวอย่าง

นี่หมายถึงความยาวมาตรฐานของเส้นอ้างอิงที่ระบุไว้สำหรับการประเมินความหยาบของพื้นผิว ตามมาตรฐาน ISO 1997 ความยาวอ้างอิงโดยทั่วไปได้แก่ 0.08 มม., 0.25 มม., 0.8 มม., 2.5 มม. และ 8 มม.

 

2. ระยะเวลาในการประเมิน

ความยาวในการประเมินประกอบด้วยความยาวอ้างอิงหลายค่า ซึ่งแสดงเป็น N ความหยาบของพื้นผิวในพื้นที่ต่างๆ ของชิ้นส่วนไม่สามารถแสดงได้อย่างแม่นยำด้วยความยาวอ้างอิงเดี่ยวๆ ดังนั้น จำเป็นต้องใช้ความยาวสุ่มตัวอย่างหลายรายการในการประเมิน มาตรฐาน ISO 1997 ระบุว่าโดยทั่วไปความยาวการประเมินจะรวมความยาวอ้างอิง N=5

 

3. บรรทัดอ้างอิง

นี่คือเส้นกึ่งกลางที่ใช้ในการประเมินพารามิเตอร์ความหยาบ วิธีการทั่วไปได้แก่:

• เส้นค่าเฉลี่ยกำลังสองน้อยที่สุด: คำนวณโดยใช้วิธีกำลังสองน้อยที่สุดโดยพิจารณาจากจุดข้อมูลที่รวบรวม
• เส้นค่าเฉลี่ยเลขคณิตของโปรไฟล์: เส้นภายในความยาวการสุ่มตัวอย่างโดยที่พื้นที่ด้านบนและด้านล่างของเส้นเท่ากัน

 

แม้ว่าเส้นค่าเฉลี่ยกำลังสองน้อยที่สุดนั้นเหมาะสมตามหลักทฤษฎี แต่ก็เป็นเรื่องยากที่จะนำไปใช้ในทางปฏิบัติ ดังนั้นเส้นค่าเฉลี่ยเลขคณิตของโปรไฟล์จึงมักถูกใช้แทน โดยมีเส้นตรงใกล้เคียงใช้เพื่อการวัด

 

 

V จะวัดความหยาบของพื้นผิวได้อย่างไร

 

การประเมินความหยาบของพื้นผิวมีความสำคัญมากขึ้นในการผลิต เพื่อศึกษาความหยาบของพื้นผิว จำเป็นต้องใช้อุปกรณ์พิเศษ เช่น:

 

เครื่องมือวัดความหยาบผิว

 

▲ เครื่องวัดมัลติฟังก์ชั่น Formtracer Avant Series

 

เครื่องมือวัดความหยาบพื้นผิวทำงานโดยใช้สไตลัสเพชรที่มีความไวสูงซึ่งเลื่อนผ่านพื้นผิว คล้ายกับเข็มแผ่นเสียง เครื่องมือนี้จะกรองความหยาบของความยาวคลื่นสั้นจากความยาวคลื่นที่ยาวกว่าของโปรไฟล์ด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์

 

▲ เครื่องมือวัดความหยาบผิวแบบโพรบ

 

แผนผังของเครื่องมือวัดความหยาบผิวแบบโพรบ:

 

▲ แผนผังของเครื่องมือวัดความหยาบผิวแบบโพรบ

 

ประเภทของโพรบ:

 

▲ ประเภทของโพรบ

 

 

เครื่องมือมือถือสำหรับการวัด

 

▲ เครื่องมือมือถือสำหรับการวัด

 

ตัวอย่างเปรียบเทียบความหยาบซึ่งผลิตโดยใช้นิกเกิลผ่านการขึ้นรูปด้วยไฟฟ้า เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการแปรรูปโลหะ โดยทำหน้าที่เป็นเครื่องมือเสริมที่มีประสิทธิภาพในการกำหนดค่าความหยาบโดยการเปรียบเทียบชิ้นงานกับตัวอย่าง

 

เมื่อใช้เครื่องมือเหล่านี้ ผู้ปฏิบัติงานจะกำหนดค่าความหยาบโดยการเปรียบเทียบพื้นผิวชิ้นงานกับตัวอย่างความหยาบด้วยสายตาและเชิงแทคติก