Объяснение гладкой поверхности: Ra, Rz, диаграммы и советы по снижению затрат

Указание «гладкой поверхности» без измеримого значения Ра — один из самых простых способов превратить рутинную производственную работу в доработку. Заказ на шкафы из нержавеющей стали на 200 предметов был отклонен в прошлом месяце именно по этой причине. Каждый угол изгиба измерялся с точностью до 0,5 градуса, положение каждого отверстия было правильным, а плоскостность каждой панели соответствовала обозначению плоскостности. Проблема заключалась в поверхности: следы матрицы на радиусах изгиба, царапина в месте перетаскивания зажима заднего упора и слабый отпечаток ролика на одной поверхности. На чертеже было написано «гладкая поверхность», что для цеха означало нечто иное, чем для инспектора. В этой статье объясняется, что на самом деле означает гладкая поверхность, как она измеряется, где на нее влияет формовочное оборудование и как ее определить, не платя за точность, которая вам не нужна.

Что на самом деле означает гладкая поверхность?

Качество поверхности – это не одно число. С инженерной точки зрения текстура поверхности состоит из трех компонентов:

• Шероховатость — мелкие, близко расположенные неровности, оставленные режущим инструментом, шлифовальным кругом или штампом.
• волнистость — более грубые, широко расположенные волны, вызванные вибрацией машины, отклонением инструмента или неравномерной толщиной материала.
• Лэй - доминирующее направление рисунка поверхности, например, видимые линии механической обработки или прокатки.

Наиболее цитируемый параметр Ra , среднее арифметическое отклонение профиля от его средней линии. Гладкая поверхность при общей механической обработке обычно находится в пределах от 0,4 до 1,6 мкм Ra (от 16 до 63 мкм; 1 мкм соответствует 39,37 мкм). Ra ниже 0,4 мкм требует шлифовки, хонингования или притирки; при Ra выше 3,2 мкм поверхность кажется шероховатой.

Рз , средняя высота от пика до впадины по длине выборки, указывается вместе с Ra, поскольку она улавливает изолированные пики и впадины, которые Ra усредняет. Поверхность может иметь низкое значение Ra, но при этом содержать острые выемки, которые сокращают усталостную долговечность — вот почему Rz имеет значение для несущих деталей.

Почему качество поверхности имеет значение в реальных деталях

Отделка – это не только внешний вид детали; это меняет поведение детали.

• Трение и износ: более гладкие поверхности скольжения равномерно распределяют контактную нагрузку и выделяют меньше частиц износа, поэтому они служат дольше.
• Уплотнение: прокладки и уплотнительные кольца правильно сидят на поверхности с Ra около 0,8 мкм; при Ra 3,2 мкм путь микроутечки заметно увеличивается.
• Усталостная прочность: каждая царапина – это концентрация стресса. Шлифованные поверхности с Ra 0,4 мкм выдерживают значительно больше циклов нагрузки, чем точеные поверхности с Ra 3,2 мкм при циклическом нагружении.
• Адгезия покрытия: краска и порошковое покрытие требуют небольшого анкерного профиля. Ультрагладкая поверхность может привести к расслоению покрытия, поэтому большинство специалистов по нанесению покрытий контролируют профиль поверхности, а не стремятся к самому низкому Ra.
• Внешний вид: видимая нержавеющая сталь, алюминий и панели с покрытием оцениваются по качеству поверхности — именно здесь начинается большинство споров о «гладкой поверхности».

Типичные значения Ra для распространенных процессов

Чтобы представить гладкую поверхность в контексте, в таблице ниже показаны диапазоны по порядку величины Ra для стандартных производственных процессов. Фактические результаты зависят от материала, инструмента, охлаждающей жидкости и состояния станка.

То же сравнение легче читать в логарифмическом масштабе, поскольку Ra охватывает более трех порядков:

Для рулонной холоднокатаной стали, нержавеющей стали или алюминиевого листа обработка поверхности задается станом и обычно находится в диапазоне Ra 0,5–1,5 мкм. Процессы формовки сохраняют эту отделку, а не улучшают ее — это другая задача, чем механическая обработка.

Как измеряется качество поверхности

Стандартным производственным инструментом является щуп-профилометр. Алмазная игла с радиусом кончика 2–10 мкм перемещается по поверхности с постоянной скоростью, и ее вертикальное движение преобразуется в профиль, на основе которого рассчитываются Ra, Rz и связанные с ними параметры.

Часто упускают из виду одну деталь: длину отреза. Шероховатость рассчитывается после фильтрации более длинных волнистостей, а граница фильтра должна соответствовать интересующему вас расстоянию между элементами. Для общей обработки стандартным значением по умолчанию является 0,8 мм; для тонко притертых поверхностей — 0,25 мм; для шероховатых сварных или газорезных поверхностей - 2,5 мм. Если пороговое значение неверно, значение Ra в отчете не описывает то, что, по вашему мнению, оно делает.

1. Выберите длину обрезки, соответствующую размеру объекта.
2. Измерьте перпендикулярно направлению укладки.
3. Запишите Ra и Rz на протяжении необходимой длины оценки.
4. Сравните значения с возможностями процесса, а не только с допусками чертежа.

Для быстрых проверок в цехах наиболее практичным методом остаются калиброванные образцы сравнения (0,8, 1,6, 3,2, 6,3 мкм Ra) — до тех пор, пока операторы используют их с правильными границами и масштабом.

Оборудование для формовки листового металла и обработка поверхности

Листогибочные прессы, ножницы и листопрокатные валки не улучшают качество поверхности; они могут только сохранить его — или повредить. В большинстве производственных цехов жалобы на поверхность относятся к одной из этих трех машин.

Гибочные машины

На листогибочном прессе видимая сторона листа прижимается между пуансоном и матрицей. Царапины от инструментов, истирания нержавеющей стали и следы штампов появляются именно там, где смотрит клиент. Ан электрогидравлический сервопривод для гибки листового металла с ЧПУ контролирует скорость и положение плунжера более последовательно, чем ручные гидравлические клапаны, что уменьшает скольжение заготовки и пики давления инструмента во время гибки. Более медленный и более контролируемый зажим также позволяет операторам использовать защитную пленку или полиуретановые инструменты, не разрывая их, сохраняя готовую поверхность чистой. Если инструмент изношен или станок не обеспечивает повторяемость, на каждой детали появляются одни и те же дефекты. Более подробную информацию о дефектах линий сгиба см. в нашем руководстве по почему металл трескается при изгибе .

Электрогидравлический сервопривод Гидравлический листогибочный станок с ЧПУ Производители Nantong Pacific CNC Machine Tool Co., Ltd - это изготовленная на заказ китайская электрогидравлическая сервоприводная гидравлическая гибочная машина с ЧПУ серии we67k. Посмотреть продукт →

Режущие машины

При стрижке остается характерная кромка: закат сверху, вороненая зона посередине и заусенец внизу. Зазор лезвия является основной переменной. Слишком большой зазор создает большие заусенцы и рваную кромку; слишком маленький зазор быстро изнашивает лезвие и сдавливает кромку. А Гидравлические гильотинные ножницы с ЧПУ Благодаря гидравлическим прижимам и регулируемому зазору между лезвиями получается более чистый и меньший заусенец, что означает меньшее удаление заусенцев до того, как деталь достигнет листогибочного пресса.

Поставщики гидравлических гильотинных ножниц для резки, Компания Nantong Pacific CNC Machine Tool Co., Ltd является китайским поставщиком гидравлических гильотинных ножниц и гидравлических гильотинных станков на заказ. Посмотреть продукт →

Листопрокатные машины

Прокатные машины переносят поверхность рулона непосредственно на лист. Любая стружка, ямка или брызги сварного шва на поверхности валка отпечатываются на каждой заготовке, а неравномерное гидравлическое давление приводит к скольжению листа, вызывая потертости во время предварительной гибки. А трехвалковый универсальный гидравлический прокаточный станок сбалансированное давление обеспечивает равномерное перемещение пластины и сводит к минимуму следы защемления на концах пластины.

Поставщики универсальных гидравлических прокатных машин с 3 роликами, Компания Nantong Pacific CNC Machine Tool Co., Ltd является китайским поставщиком и компанией универсальных гидравлических прокатных станков с 3 роликами серии W11s,... Посмотреть продукт →

Выбор и обслуживание необходимого оборудования в целом — весь спектр оборудование для формовки листового металла для гибки, резки и прокатки — это самый надежный способ не допустить, чтобы «гладкая поверхность» стала бракованной. Состояние станка имеет такое же значение, как и его тип: отшлифованные поверхности инструментов, чистые валки и правильно отрегулированный зазор между лезвиями — вот что действительно касается вашей детали.

Указание качества поверхности без увеличения стоимости

Самые дорогие четыре слова на чертеже — «гладкая поверхность», потому что для проектировщика, машиниста и инспектора они означают разные вещи. Каждое улучшение Ра имеет свою цену. Переход от Ra от 3,2 до 1,6 мкм может потребовать дополнительного чистового прохода; переход от Ra от 1,6 до 0,4 мкм часто означает шлифовку или хонингование, а также дополнительную настройку, проверку и время цикла. Связь нелинейная:

• Укажите отделку только функциональных поверхностей, а не всей детали.
• Используйте предпочтительные стандартные значения: 0,2, 0,4, 0,8, 1,6, 3,2, 6,3, 12,5 мкм Ra. Пользовательские значения требуют пользовательских настроек.
• Укажите необходимое направление укладки, когда это важно. Следы от шлифования, проходящие по поверхности скольжения, могут быть хуже, чем при немного более высоком Ra.
• Если внешний вид является реальным требованием, напишите его в измеримых терминах: «без следов штампа, царапин и отпечатков роликов» можно проверить, не требуя значения Ra, которое не может быть получено в процессе формовки.

Часто задаваемые вопросы по отделке поверхности