Overflatefinish-diagram: En guide til å forstå overflatefinishing

Prosesser som involverer bruk av maskiner påfører deres produkters overflate karakteristiske uregelmessigheter. Graden av ruhet på produktoverflaten påvirker dets holdbarhet og ytelse under bruk. Dette nødvendiggjorde behovet for overflatefinishdiagrammet.

Kontinuerlig bruk fører ofte til at produktet slites etter hvert som tiden går. Dette skyldes ofte den store friksjonen som etableres mellom produktets overflate og overflaten det brukes mot. I kontrast er glatte overflater med overflatebehandling mer holdbare for bruk med liten eller ingen friksjon.

Hvis du lurer på hvorfor overflatebehandling er viktig for produktet ditt, er denne veiledningen for deg. Fortsett å lese for en fullstendig forståelse av overflatefinish.

Hva er overflatefinish?         

Overflatefinish er en parameter som bestemmer de fysiske egenskapene (utseendet) til en komponent. Det er et middel for å endre materialoverflater gjennom prosesser som involverer å legge til, fjerne eller omforme metalloverflaten.

 Tre (3) hovedegenskaper kan definere overflatefinishen. De er overflateruhet, bølgethet og legging.

Målingen av de totale romuregelmessighetene på overflatemetallet er kjent som overflateruhet. Den viser også antall topper og daler på en overflate. Jo lavere tall, desto lavere er uregelmessighetene, noe som betyr lav overflateruhet og bedre overflatefinish. Når fagfolk refererer til overflatefinish, er det ofte "overflateruhet".

Måling av overflatefinish kan også være i form av bølger. Bølger er forårsaket av avbøyning, vridning eller vibrasjon av partikler. Det kan måles om en overflate har mer plass mellom uregelmessigheter og sammenlignet med andre overflater.

Til slutt refererer legging til retningen til de viktigste overflatemønstrene.

Hvorfor er overflatebehandling viktig?

Overflatebehandling spiller en nøkkelrolle i spesialbearbeiding for å bestemme hvordan et produkt reagerer med sitt umiddelbare miljø. Derfor er det avgjørende å evaluere produktets holdbarhet og effektivitet under bruk.

Overflatefinishen kan påvirke flere evner til produktdelen til å motstå slitasje. Disse inkluderer evnen til å hjelpe eller ødelegge smøring, øke eller redusere friksjonen med kontaktdeler og motstå korrosjon.

Det finnes forskjellige overflatebehandlinger med forskjellige effekter på produktet. Overflatebehandling hjelper på følgende måter og mer:

Hvordan måle overflateruhet?

Måling av overflateruhet innebærer å beregne den relative glattheten til et produkts overflateprofil. Den bruker Ra som den numeriske parameteren.

Som nevnt tidligere er de tre grunnleggende komponentene til overflater ruhet, bølgete og legging. Disse komponentene er avgjørende for overflategeometriske egenskaper.

Det finnes flere systemer for måling av overflatefinish. Disse overflatemålesystemene inkluderer følgende:

Kontaktmetoder (Stylus Probe Instrument)

Kontaktmetoden måler overflatefinishen til et produkt ved bruk av et pekesondeinstrument. Først trekkes pennen langs overflaten av produktet, etterfulgt av registrering av den vinkelrette bevegelsen til pennen.

Den registrerte profilen til pennen hjelper da til å beregne de tre grunnleggende parametrene for overflateruhet. Denne metoden krever avbrudd av maskinen, og pekepennspissen kan lage små riper på produktoverflaten.

For å måle overflateruheten til en ømfintlig gjenstand nøyaktig, sørg for at diameteren på pekepennspissen er så liten som mulig med lavt kontakttrykk på overflaten.

Ikke-kontaktmetoder (optisk lys, laser eller røntgen)

De berøringsfrie metodene innebærer å bruke optiske instrumenter som røntgenstråler, lasere osv. i stedet for en pekepenn for å måle graden av overflateruhet. Disse metodene gir høy målehastighet uten behov for å komme i kontakt med produktets overflate.

Optisk spredning eller ultralydspredning er en av de mest nyttige metodene her. Det optiske instrumentet vil sende en ultralydimpuls til overflaten av produktet. Denne impulsen endrer, forstyrrer og forårsaker en refleksjon av ryggen til instrumentet. Nå kan du vurdere den reflekterte bølgen i instrumentet for å bestemme parametrene for overflateruhet.

Mikroskopiteknikker bidrar også til å undersøke mikroskopiske topper på materialoverflater. Igjen gir disse metodene konsistente resultater.

Sammenligningsmetoder

Denne metoden sammenligner en produktoverflatefinish med en overflate med kjente overflateruhetsparametere. Denne kjente overflaten tjener som en standard for kalibrering av overflaten til det produserte produktet.

Produsenter bruker visuelle og taktile sanser for å sammenligne en produktoverflate med en overflate med kjente overflatefinishparametere.

Måling av overflatefinish under prosess

Det er flere metoder for å måle overflatefinishparametere under prosess, og noen av metodene er:

• Induktansmetode

Denne metoden måler overflateruheten til en magnetisk overflate. I denne metoden bruker induktans-pickupen sin elektromagnetiske energi til å estimere avstanden mellom pickupen og overflaten. Den oppnådde parametriske verdien hjelper til med å bestemme de sammenlignende overflateruhetsparametrene.

• Maskinmetode

I denne metoden fungerer et digitalt system som en lyskilde for å belyse overflaten av produktet. Etter belysning sendes data til datamaskinen for analyse. Å relatere de analyserte dataene med overflateruhetsdiagrammet hjelper til med å oppnå den faktiske ruheten til overflaten.

• Ultralydmetode

I denne teknikken er en sfærisk ultralydsensor plassert i en ikke-innfallende vinkel for å sende impulser til overflaten. Den sendte impulsen analyseres av datamaskinen for analyse og beregninger av parametrene for overflateruhet.

Overflatefinishenheter fra RA til Rz

Når du ser et overflatebehandlingsdiagram for bearbeiding, kan det være vanskelig å forstå forkortelsene. Det er vanskelig å måle overflateruhet uten å forstå disse enhetene tilstrekkelig.

Følgende overflateruhetsparametere og måleenheter vil hjelpe deg å forstå chatten for overflateruhet bedre. Vi inkluderte deres SI-enheter i mikrotommer for bedre forståelse.

RA – Gjennomsnittlig overflateruhet (middellinjegjennomsnitt)

Noen designere og ingeniører refererer også til det som Center Line Average eller Aritmetisk gjennomsnitt på overflateruhetsdiagrammet. Det er en absolutt verdi som viser omfanget av avviket til en ruhetsprofil fra middellinjen.

RA-ruhetsgjennomsnitt er den mest brukte parameteren for å måle overflateruhet. Den har imidlertid noen ulemper som gjør andre overflatefinishenheter uunnværlige når man skal definere, vurdere og replikere overflatetopologi.

RA og RMS (Root Mean Square) er de øverste representasjonene på overflateruhetsdiagrammet.

Rmax – Vertikal avstand fra topp til dal

Rmax måler den vertikale gjennomsnittshøyden til en overflates topper og daler. Den er effektiv til å måle grader, riper og andre unormaliteter på overflaten som ikke lett kan oppdages med RA-overflateoverflaten. I tillegg er Rmax mer effektivt for å identifisere overflateteksturavvik på overflater.

Rz – Gjennomsnittlig maksimal høyde på profilen

Rz måler den gjennomsnittlige maksimale høyden til en overflateprofil. Den er hentet fra gjennomsnittsverdiene av de fem største prøvetakingslengdene av topper og daler over hele overflaten. Denne parameteren bidrar til å sikre nøyaktig måling og unngå feil. Det kommer godt med siden senterlinjegjennomsnittet (Ra) ofte er ufølsomt til en viss grad, noe som fører til unøyaktig måling.

RA overflatebehandling for ulike produksjonsprosesser

 Det er flere industrielle prosesser produksjonsbedrifter utfører for å finjustere overflaten på produktene sine. Metoder involvert i overflatebehandling varierer med ulike produksjonsprosesser. Hver metode har ulike effekter fordi overflatebehandling er en bred industriell prosess.

For eksempel er det forskjellige metallskjæreprosesser, og hver prosess har sin overflatebehandlingsprosess. Dette understreker viktigheten av et overflatefinishdiagram.

Det første trinnet i valg av overflatebehandling er å identifisere en industriell prosess som er i stand til å produsere ønsket overflatetekstur og dominerende overflatemønster. Prosessen som skal tas i bruk bør også være kostnadseffektiv for kommersielle formål.

Bildet nedenfor inneholder en tabell som viser ett eksempel på overflateruhetsdiagrammer. Den viser den relative grovheten til ulike produksjonsprosesser:

Konverteringsdiagram for overflateruhet

En viktig veiledning for måling av standard overflatefinishparametere er bearbeidingsprosessen til overflateruhetsdiagrammet. Produsenter bruker det alltid som referansemateriale for å sikre kvalitet i produksjonsprosessene.

Hva er faktorene som påvirker overflatefinish?

Overflatebehandling kan påvirkes av flere faktorer. Noen av faktorene inkluderer følgende:

Type kjølevæske som brukes

Bruk av kjølevæske er et utmerket middel for å forbedre overflater og verktøyets levetid i maskineringsprosesser. Det reduserer effektivt friksjon på overflater. Under CNC-maskineringsprosesser produseres varme, som påvirker overflatenes fysiske egenskaper og gjør overflatene ru.

Bruken av høytrykkskjølevæske forbedrer overflatefinishen betraktelig, selv om det ikke er det mest effektive fordi det ikke er egnet for lavere skjærehastighet.

Bruk av kjølevæske av minimumskvalitet har blitt akseptert som den mest effektive metoden for å redusere overflateruhet. Det er kostnadseffektivt, reduserer forurensning og forbedrer delens ytelse. I tillegg reduserer det verktøyslitasje og overflateruhet.

Skjæreparametere

Overflatebehandling er viktig for kvaliteten på et produkt under maskineringsprosessen. Å oppnå ønsket overflatefinish vil imidlertid avhenge av skjæreparametere som mating, skjæredybde og skjærehastighet.

Under skjæreprosesser ved bruk av CNC-maskiner, reduserer en økning i skjærehastigheten overflateruheten. Dette betyr at jo raskere skjærehastigheten er, desto mindre er overflateruheten (forutsatt at alle andre parametere forblir konstante).

Med å øke skjæredybden på CNC-bearbeidingsprosessen, har maksimal ruhetsdybde en tendens til å øke. Dette er bare hvis andre involverte parametere forblir konstante. I tillegg tilsvarer økende mating en reduksjon i gjennomsnittlig ruhet i en CNC-bearbeidingsprosess.

For å forbedre maskineringsprosessene reduserer skjærevæsker overflateruheten i alle skjæreprosessene. Dette skjer ved reduksjon av verktøytemperaturen, som igjen reduserer friksjonskoeffisienten. Væskeinntrengning i skjærerommet reduserer imidlertid også verktøyets og produktets vedheft.

Type maskineringsprosess

Typen maskineringsprosess som brukes til å produsere et produkt, bestemmer graden av overflateruhet til produktet. Maskineringsprosessen styres av to store maskineringsparametere, nemlig; matehastighet og skjærehastighet.

Matehastigheten og skjærehastigheten som brukes i metallbearbeidingsprosessen, for eksempel dreiing i CNC-bearbeidingsprosessen, påvirker i stor grad overflatefinishen til sluttproduktet. Overflateverdien øker når matingshastigheten øker, mens ruheten til overflatemønsteret avtar når skjærehastigheten øker.

vibrasjoner

Både ubrukt og slitt verktøy forårsaker vibrasjoner som vil påvirke overflaten til et produkt. Når verktøy blir slitt, påvirker de integriteten til produktets overflatefinish for å oppnå en jevnere overflate på uforutsigbare måter med vibrasjon.

Vibrasjonsfrekvenser og amplituder oppnådd med et ubrukt verktøy påvirker overflatefinishen ved å legge til en enkel sinusbølgevibrasjon. Vibrasjonen har ulike amplituder og frekvenser, noe som antyder at ruhetsgjennomsnittet øker med økende sinusbølgeamplitude.

Du bør merke deg at vibrasjonsfrekvensen har minimal effekt på ruheten til en overflate.

Hvordan forbedre overflateruheten

I produksjonsprosessen er det flere metoder for å forbedre overflatefinishen på produktenes overflate, deler eller utstyr. Det er effektivt å redusere friksjon og ekstrudering mellom verktøyet og arbeidsstykket. Andre teknikker innebærer å skjerpe verktøykanten og sørge for at enkelte materialer varmebehandles riktig. På denne måten er det mulig å redusere vibrasjonen til verktøymaskinen.

De mest effektive metodene for å forbedre overflateruheten inkluderer følgende:

Forbedring av skjæreforhold

Å redusere overflatebearbeiding på riktig måte er en kritisk skjærebetingelse i produksjonsmetoden. Noen forbedringer av skjæreforholdene inkluderer:

Velg en passende prosesseringsteknologi

Å velge en utmerket prosessteknologi bestemmer graden av overflatefinish til et produkt. Omvendt kan feil eller ineffektive prosesser påvirke effektiviteten og kvaliteten på behandlingen.

Velge de riktige råvarene

Deler av utstyr eller maskin er laget av forskjellige materialer. Derfor er valget av ulike produksjonsmetoder eller verktøy direkte relatert til graden av overflatefinish i henhold til tetthetene til de forskjellige råvarene.

Konklusjon

Å oppnå optimal overflatefinish er avgjørende for holdbarheten og effektiviteten til produktene. Derfor er det avgjørende å etablere strenge standarder for overflatefinish. Dette bør gå sammen med riktig metodikk med kostnadseffektivitet for å generere den ønskede overflatebehandlingen.

Overflatefinishdiagrammer hjelper deg med å forstå materialenes overflateparametere effektivt, enten det er glatte eller ru overflater. Dette vil hjelpe designere og produsenter med å velge overflatebehandlingsteknikker som er mest effektive for produkter.

Når du trenger å finjustere overflaten til et produkt, er vi alltid klare til å samarbeide med deg for å nå målet ditt. I tillegg hjelper vår enorme erfaring oss med å gi råd om de beste teknikkene for å nå dine produksjonsmål.

Kontakt oss i dag; vi har alt som trengs for å gi deg de beste produktene!