Ruhet

Ruhet er egenskapen til en overflate av en kropp som består av iboende geometriske mikroufullkommenheter eller som er et resultat av mekanisk prosessering ; disse ufullkommenhetene vises vanligvis i form av spor eller riper, av variabel form, dybde og retning.

Overflate

Det er tre typer overflater: ekte, geometriske og referanse.

Virkelig overflate : det er overflaten som avgrenser den betraktede kroppen og skiller den fra omgivelsene;
Geometrisk overflate : det er den ideelle overflaten hvis form er definert av tegningen av kroppen, eller av et hvilket som helst annet teknisk dokument;
Referanseoverflate : det er overflaten som ruhetsparametrene bestemmes for.

Måling

Ruheten til en overflate kan måles ved hjelp av instrumenter som kalles ruhetsmålere . Ruhetsmålingsprosedyren består i å registrere overflateprofilen oppnådd langs en bestemt målelinje; denne profilen analyseres deretter ved å definere en numerisk parameter som utgjør målet for ruhet . En grunnleggende del av beregningsprosessen for de forskjellige ruhetsparametrene er filtreringsoperasjonen som gjør det mulig å oppnå en måling av kun overflatekvaliteten, renset for effektene som geometrifeilene til stykket har på den målte profilen.

Målingen av ruheten Ra , uttrykt i mikron , er den aritmetiske gjennomsnittsverdien av avvikene (tatt som en absolutt verdi) av den reelle profilen til overflaten i forhold til gjennomsnittslinjen. Denne målingen refererer til en grunnlengde l av profilen som er analysert for å unngå påvirkning av andre typer uregelmessigheter.

Ra - verdien er imidlertid ikke tilstrekkelig til å fullstendig definere overflatens morfologiske egenskaper, da profiler med ulike trender fra samme aritmetiske gjennomsnittsavvik vil ha samme Ra-verdi; av denne grunn har andre parametere blitt introdusert, slik som Rq , det kvadratiske gjennomsnittet av avvikene til punktene til profilen fra middellinjen; denne parameteren, som er et kvadratisk middelverdi, er mer følsom for brå avvik i profilen fra en vanlig trend og er generelt større enn Ra-verdien.

Grunnleggende parametere for overflateruhet

Offset profil

Det er avstanden mellom et punkt i profilen og referanselinjen, tatt i målretningen.

Referanselinje

Som en retningslinje kan følgende tas:

Gjennomsnittslinje av profilens minste kvadrater, enklere kalt Gjennomsnittslinje, som har formen til den geometriske profilen og som deler profilen slik at innenfor grunnlengden "l", summen av kvadratene av avvikene starter fra denne linjen, være minimum.
Aritmetisk middellinje for profilen, også kalt Senterlinje, har formen til den geometriske profilen, er parallell med retningen til denne og deler profilen slik at innenfor grunnlengden, summen av arealene F og de F ' mellom senterlinjen og profilen er like.

Lokal toppen av profilen

Det er den delen av profilen som forbinder to tilstøtende minima av samme profil.

Lokal profil dalen

Det er den delen av profilen som forbinder to tilstøtende maksima av samme profil. En lokal topp og dens tilstøtende dal utgjør en lokal uregelmessighet .

Profiltopp

Det er delen av profilen, over middellinjen m, som forbinder to påfølgende skjæringspunkter mellom profilen og middellinjen.

Profil Valley

Tilsvarende er det delen av profilen under middellinjen m, som forbinder to påfølgende skjæringspunkter for profilen med middellinjen. En profiltopp og en tilstøtende dal utgjør en uregelmessighet i profilen . Parallellene til middellinjen som går gjennom henholdsvis det høyeste og laveste punktet på profilen er profilens topplinje og profilens dallinje.

Andre kjente parametere

Relatert til uregelmessigheter i retning av høyden på profilen

Grafen som er relatert til ruheten til en overflate, viser de ulike avstandene mellom referanselinjen og topplinjen over eller dallinjen under den, og indikerer henholdsvis de ulike høydene på profiltoppen ( ) eller de ulike dybdene til profildalen ( ). Maksimal topphøyde ( ), maksimal daldybde ( ) og summen deres som er profilens maksimale høyde ( ) er også angitt. $y_ {p}$ $y_ {v}$ $R_ {p}$ $R_ {v}$ $R_ {t}$

Høyde på uregelmessigheter i 10 poeng

Det er det aritmetiske gjennomsnittet av de absolutte verdiene til de 5 høyeste toppene og de 5 dypeste dalene inkludert i et grunnleggende intervall.

${\ displaystyle R_ {z} = {\ sum _ {i = 1} ^ {5} | y_ {p} i | + \ sum _ {i = 1} ^ {5} | y_ {v} i | \ over 5}}$

Relatert til uregelmessigheter i retning av lengden på profilen

Intervall av profiluregelmessigheter ( ): er lengden på midtlinjeseksjonen som inneholder en profiltopp og den tilstøtende dalen til profilen. Middelverdien n av intervallene for profiluregelmessigheter innenfor grunnlinjen er gjennomsnittsintervallet for profiluregelmessighetene ( ). $S_ {m}$ $S_ {m}$

$S_ {m} = {{\ frac {1} {n}} \ sum _ {{i = 1}} ^ {n}} S _ {{mi}}$

Intervall for de lokale toppene i profilen: det er lengden av en del av gjennomsnittslinjen avgrenset av projeksjonen på denne linjen av de to høyeste punktene av tilstøtende lokale topper av profilen. E er definert middelspennet til de lokale toppene til profilen S, middelverdien av intervallene til profilen, innenfor grunnlengden.

$S = {{\ frac {1} {n}} \ sum _ {{i = 1}} ^ {n}} S_ {i}$

Til slutt, med tanke på den utviklede lengden til profilen (lengden som ville oppnås hvis profilen innenfor basislengden ble utviklet og målt på en rett linje), defineres lengdeforholdet til profilen , dvs. forholdet mellom basislengden og utviklet lengde. av profilen. $De}$ $l_ {r} = l / L_ {o}$

Samlet ruhetstabell

Ruhet [µm]	Ruhetsklasse	Ruhet [µm]	Ruhetsklasse
50	N 12	0,8	N 6
25	N 11	0,4	N 5
12.5	N 10	0,2	N 4
6.3	N 9	0,1	N 3
3.2	N 8	0,05	N 2
1.6	N 7	0,025	N 1

Ruhet for noen materialer

Her er noen typiske ruhetsverdier (i mm ) for noen materialer:

Harpiks, messing, glass mellom 0,0015 og 0,02
Bituminisert stål mellom 0,10 og 0,15
Asfaltert eller tjæret stål mellom 0,3 og 0,9
Børstet stål med 400 korn mellom 0,3 og 0,35
Sveiset plate mellom 0,2 og 1,0
Støpejern belagt med bitumen mellom 0,12 og 0,15
Ubelagt støpejern mellom 0,2 og 0,4
Betong mellom 0,4 og 2,0.

Teoretisk ruhet fra dreiing

I tilfelle av en overflate oppnådd ved "pass" dreiing (ekstern etterbehandling, boring , etc.) hvor et skjæreverktøy med en radius brukes (vanligvis målt i mm ) og en verktøymating er innstilt (vanligvis målt i mm / rev ) , er det mulig å beregne den teoretiske verdien av ruhetsparametrene og . [1] $r$ $f$ $R_ {t}$ $R_ {a}$

Parameter (maksimal høyde på profilen) $R_ {t}$

Med referanse til figuren på siden, for Pythagoras teoremet har vi:

{\ displaystyle x = {\ sqrt {r ^ {2} - \ venstre ({\ frac {f} {2}} \ høyre) ^ {2}}} = {\ sqrt {r ^ {2} - {\ frac {f ^ {2}} {4}}}}}

Ruhetsparameteren oppnås da som følger: $R_ {t}$

{\ displaystyle R_ {t} = rx = r - {\ sqrt {r ^ {2} - {\ frac {f ^ {2}} {4}}}}}

Dette resultatet er godt tilnærmet av Schmalz sin formel :

{\ displaystyle R_ {t} \ ca {\ frac {f ^ {2}} {8r}}}

som resulterer i enklere og mer umiddelbar beregning (slipper uleiligheten med å måtte beregne kvadratrøtter ) og rapporteres derfor ofte i dreiemanualer.
MERK: Schmalz-formelen er ingen ringere enn det første ikke-nullleddet (dvs. i dette spesifikke tilfellet andregradsleddet) i Taylor-serien sentrert i (null) av den teoretiske formelen som tidligere ble oppnådd (betraktet som en funksjon av verktøymating og i stedet anta verktøyradius som en fast parameter). ${\ displaystyle 0}$ $R_ {t}$ $f$ $r$

Parameter (gjennomsnitt av absolutte avvik) $R_ {a}$

Selv om det er mulig å finne en nøyaktig analytisk løsning for den teoretiske verdien av ruhetsparameteren (gjennomsnitt av avvikene, i absolutt verdi, for hvert punkt i profilen fra gjennomsnittslinjen i profilen), er den kompleks og derfor liten bruk. Løsningen er som følger: $R_ {a}$

{\ displaystyle R_ {a} = {\ frac {2r ^ {2}} {f}} \ arcsin {\ venstre ({\ frac {\ lambda} {2r}} \ høyre)} - ​​{\ frac { \ lambda } {f}} {\ sqrt {r ^ {2} - {\ frac {\ lambda ^ {2}} {4}}}}}

der verdien ( lambda ) er definert som: $\ lambda$

{\ displaystyle \ lambda = 2 {\ sqrt {\ mu \ venstre (2r- \ mu \ høyre)}}}

og verdien ( mu ) ( gjennomsnittlig høyde på profilen, beregnet med referanse til dets laveste punkt) beregnes som: $\ mu$

{\ displaystyle \ mu = r - {\ frac {1} {2}} {\ sqrt {r ^ {2} - {\ frac {f ^ {2}} {4}}}} - {\ frac {r ^ {2}} {f}} \ arcsin {\ venstre ({\ frac {f} {2r}} \ høyre)}}

Imidlertid er det en empirisk tilnærming, noen ganger rapportert i dreiemanualer:

{\ displaystyle R_ {a} \ venstre (\ mu {\ mbox {m}} \ høyre) \ ca. 32 \ cdot {\ frac {\ venstre [f \ venstre ({\ mbox {mm}} \ høyre) \ høyre ] ^ {2}} {r \ venstre ({\ mbox {mm}} \ høyre)}}}

Denne praktiske formelen er igjen en tilnærming av det første leddet som ikke er null (dvs. nok en gang andregradsleddet) i Taylor-serien sentrert ved (null) av den eksakte teoretiske formelen for gjennomsnittlig ruhet , det vil si: ${\ displaystyle 0}$ $R_ {a}$

{\ displaystyle R_ {a} \ ca {\ frac {\ sqrt {3}} {54}} {\ frac {f ^ {2}} {r}} = 0,032075 ... \ cdot {\ frac { f ^ {2}} {r}}}

Merknader

^ Analytisk og eksperimentell bestemmelse av Ra-overflatens ruhet under dreiing ( https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S187770581102933X )

Relaterte elementer

Andre prosjekter

Wikimedia Commons inneholder bilder eller andre filer med grovhet