La façon dont une surface interagit avec son environnement dépend de sa rugosité de surface ou de ses micro-irrégularités. Rampe (Moyenne de rugosité) mesure le départ moyen d'une surface moyenne. D'autre part, RZ (Hauteur maximale moyenne) mesure la distance verticale entre le plus haut pic et la vallée la plus basse d'une longueur d'échantillon. Les applications aérospatiales et automobiles dépendent de la rugosité de surface pour l'efficacité aérodynamique et l'usure des composants du moteur. La rugosité des dispositifs médicaux affecte la biocompatibilité des implants. Optimisation des performances, friction, et la fiabilité dans des applications importantes nécessite de connaître et d'interpréter un tableau de rugosité de surface.
Mesure de rugosité de surface
Techniques de mesure
La mesure de la rugosité de surface repose sur les profilomètres de contact, scanners laser sans contact, et afm. Les profilomètres de contact sont utilisés car ils touchent la surface et fournissent une grande précision pour les petites et grandes régions. Cependant, Sa sonde mécanique limite sa vitesse et peut nuire aux matériaux délicats. Les scanners laser sans contact évaluent la rugosité en utilisant la triangulation laser pour éviter les problèmes de contact. Ils sont plus rapides et meilleurs pour les surfaces douces ou collantes, mais luttent avec des transparentes ou des brillants. En même temps, Les mesures à l'échelle nanométrique bénéficient de la résolution au niveau atomique de l'AFM. L'AFM prend du temps et coûte, Il est donc utilisé dans des applications spécialisées.
Interprétation des données de mesure
Mesures de rugosité de surface, y compris RA et RZ, Fournir les détails du profil de surface. RA diminue les moyennes de la ligne moyenne pour une étude comparative. Encore, RA peut masquer les pics et les vallées, Détails obscurcis. RZ, qui mesure la différence de hauteur moyenne entre les cinq pics les plus élevés et les vallées les plus basses, Détails Anomalies de surface. Par exemple, Si des pics et des vallées excessifs existent, RZ peut montrer une rugosité. D'autre part, RA peut suggérer de la douceur. Autres indicateurs, Comme RQ (rugosité carrée moyenne des racines), Fournir plus d'informations sur le contrôle de la qualité. La maîtrise de ces paramètres du graphique de rugosité de surface permet plus d'interprétation.
Tableau de rugosité de surface: Un guide visuel
Introduction au graphique
Les ingénieurs et les machinistes ont besoin de graphiques de rugosité de surface pour la précision de la production. Ils montrent les niveaux de rugosité de surface d'un matériau dans les microinches ou les micromètres. Les graphiques de rugosité de surface permettent aux utilisateurs de choisir la finition de la surface en reliant les niveaux de rugosité aux procédures d'usinage. Si la pièce a besoin de douceur pour l'écoulement ou la texture du fluide pour la collage et l'adhésion, Cela assure sa performance. Choisir le niveau de rugosité approprié ne tient pas compte de- ou sous-estimant les besoins de surface.
Composants d'un tableau de rugosité de surface
Les graphiques de rugosité de surface peuvent inclure deux axes. L'axe horizontal montre des valeurs de rugosité (Rampe, RZ, etc.), Et l'axe vertical montre des procédures d'usinage (affûtage, tournant, fraisage, etc.). Des niveaux de rugosité pourraient être fournis à l'échelle logarithmique, De très fin à hautement rugueux. Occasionnellement, Des images ou des profils de référence peuvent afficher la texture de chaque niveau de rugosité sur le graphique. Ces illustrations aident à visualiser une finition pour la planification et le contrôle de la qualité.
Comment utiliser un graphique de rugosité de surface
Commencez à utiliser un graphique de rugosité de surface en déterminant, friction, ou besoins esthétiques. Faites correspondre ces demandes avec la technique d'usinage appropriée et la valeur de rugosité à l'aide du graphique. Par exemple, Lors de la création d'une surface d'étanchéité, Le graphique peut recommander 0.8 µm Rugosité RA atteinte par un broyage précis. Une finition plus rugueuse, tel que 6.3 µm RA par fraisage, peut être suggéré pour des pièces qui nécessitent une adhésion plus élevée. Le graphique aide à choisir la finition de surface la plus rentable et la plus acceptable techniquement tout en correspondant aux niveaux de rugosité avec les exigences d'application. Il fournit des performances maximales sans étapes de traitement supplémentaires.
Tableau de conversion de finition de surface
Prenons en revue quelques acronymes:
- Rms = carré moyen racine
- CLA = moyenne de ligne centrale
- Rt = rugosité total
- N = nouvel ISO (Grade) Nombres d'échelle
- Longueur de coupure = longueur requise pour l'échantillon
Finitions de surface communes et leurs applications
Finitions rugueuses
Tirbblasting, sable, et l'usinage rugueux est utilisé sur les surfaces qui ont besoin d'adhésion ou de revêtement. Ils fournissent des textures de surface denses avec des pics et des vallées qui aident la liaison mécanique en parties structurelles où les couches ou revêtements adhésifs doivent saisir le substrat. Par exemple, poutres en acier shotbllasting avant la peinture ou la galvanisation augmente la surface et l'adhésion de revêtement. Les pièces qui seront usinées ou enrobées nécessitent un usinage rugueux pour une texture de base. Les méthodes créent une rugosité mais sont gérées et référencées à un tableau de rugosité de surface pour l'uniformité de production.
Finitions moyennes
Pour des composants avec des besoins d'usure ou d'étanchéité modestes, finitions moyennes à partir de broyage fin ou d'équilibre léger surfaces rugueuses et lisses. Les secteurs de l'automobile et de l'aérospatiale utilisent un broyage fin pour la précision dimensionnelle et la finition de surface. Par exemple, Il réduit les pistons et les culasses du moteur à friction et scellées. Broyage léger, Utilisé dans l'outillage et la fabrication de matrices, produit une finition lisse qui abaisse l'usure mais préserve suffisamment de texture pour interagir avec les composants adjacents. Les finitions sont vérifiées contre un graphique de rugosité de surface pour remplir les tolérances d'ingénierie.
Finitions lisses
Pour les composants de haute précision, polissage, clapotis, ou la superfinition donne des surfaces lisses qui affectent les performances. Le polissage peut aider à créer des lentilles et des miroirs optiques, où les imperfections de surface peuvent provoquer des aberrations. Les tours à l'aide de composés abrasifs créent des, Surallèles surfaces en blocs de jauge de précision et sièges de soupape. La production d'implants médicaux a besoin de superfinations pour éradiquer les pics de broyage et fournir un lisse, Surface biocompatible pour les frottements et l'usure inférieurs. Ces opérations doivent être contrôlées à l'aide d'un tableau de rugosité de surface pour atteindre la finition micro-niveau.
Facteurs influençant la rugosité de la surface
Matériau à outils et géométrie
- Composition et dureté de l'outil de coupe.
- Rayon du nez d'outil et angle de râteau.
- Usure de l'outil.
Paramètres d'usinage
- Vitesse de coupe.
- Taux d'alimentation.
- Profondeur de coupe.
- Type d'opération d'usinage (Par exemple, tournant, fraisage, affûtage).
Matériau de pièce
- Dureté et de la ductilité.
- Homogénéité du matériel.
- Présence d'inclusions ou d'impuretés.
Environnement de coupe
- Utilisation de liquides de coupe (taper, quantité, Méthode d'application).
- Lubrification et conditions de refroidissement.
Condition de machine-outil
- Rigidité de la machine.
- Vibration et alignement de la broche.
- Condition des composants de la machine-outil (roulements, guides, etc.).
Aménagement et travail
- Stabilité de la configuration de la pièce.
- Type et condition du luminaire.
Opérations de finition de surface
- Utilisation des techniques de post-traitement (Par exemple, polissage, honing).
- Appliquer des revêtements ou des traitements à la surface.
Chemin d'outil et programmation
- Optimisation du chemin dans l'usinage CNC.
- Stratégie d'engagement des outils et chevauchement du chemin d'outil.
Facteurs environnementaux
- Température ambiante et humidité.
- Présence de contaminants ou de débris pendant l'usinage.
Mesure et inspection
- Méthode de mesure de rugosité de surface.
- Précision et étalonnage des instruments de mesure.
Normes de l'industrie et rugosité de surface
ISO 4287 et les normes ASME B46.1 de rugosité de surface fournissent des méthodes de mesure standardisées et des profils de surface pour la fiabilité entre les secteurs. Les exigences de rugosité de surface protègent les lames de turbine en aérospatiale; les variances peuvent provoquer une défaillance catastrophique. De la même manière, Le polissage de la tranche dans la production de semi-conducteurs nécessite le graphique de rugosité de surface car même de légers défauts peuvent affecter le fonctionnement du circuit. Les installations de fabrication ont besoin de telles normes pour une variabilité et des défauts plus faibles.
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