天天與表面粗糙度Ra打交道，你真的完全了解它嗎？

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發(fā)表于 2023-5-27 13:18:46 | 只看該作者 |倒序瀏覽 |閱讀模式

什么是表面粗糙度？

在工廠的溝通中，很多人習(xí)慣使用“表面光潔度”這一叫法。然而，“表面光潔度”是從人的視覺觀點出發(fā)提出的，為了與國際標(biāo)準(zhǔn)（ISO）接軌，國家標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)不再采用“表面光潔度”這個表達(dá)術(shù)語。因此，在正規(guī)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)谋磉_(dá)中，應(yīng)該使用“表面粗糙度”這個詞。

表面粗糙度是指加工表面具有的較小間距和微小峰谷的不平度。其兩波峰或兩波谷之間的距離（波距）很小（在1mm以下），它屬于微觀幾何形狀誤差。表面粗糙度越小，則表面越光滑。

具體指微小峰谷Z高低程度和間距S狀況。一般按S分：

S＜1mm 為表面粗糙度

1≤S≤10mm為波紋度

S＞10mm為 f 形狀

表面粗糙度形成因素

表面粗糙度一般是由所采用的加工方法和其他因素所形成的，例如加工過程中刀具與零件表面間的摩擦、切屑分離時表面層金屬的塑性變形以及工藝系統(tǒng)中的高頻振動、電加工的放電凹坑等。由于加工方法和工件材料的不同，被加工表面留下痕跡的深淺、疏密、形狀和紋理都有差別。

表面粗糙度評定依據(jù)

1）取樣長度

各參數(shù)的單位長度，取樣長度是評價表面粗糙度規(guī)定一段基準(zhǔn)線的長度。在ISO1997標(biāo)準(zhǔn)下一般使用0.08mm、0.25mm、0.8mm、2.5mm、8mm為基準(zhǔn)長度。

Ra、Rz、Ry的取樣長度L與評定長度Ln選用值：

2）評定長度

由N個基準(zhǔn)長度所構(gòu)成。零部件表面各部分的表面粗糙度，在一個基準(zhǔn)長度上無法真實地體現(xiàn)出粗糙度真實參數(shù)，而是需要取N個取樣長度來評定表面粗糙度。在ISO1997標(biāo)準(zhǔn)下評定長度一般為N等于5。

3）基準(zhǔn)線

基準(zhǔn)線是用以評定表面粗糙度參數(shù)的輪廓中線。

表面粗糙度評定參數(shù)

1）高度特征參數(shù) Ra、Rz

Ra 輪廓算術(shù)平均偏差：在取樣長度（lr）內(nèi)輪廓偏距絕對值的算術(shù)平均值。在實際測量中，測量點的數(shù)目越多，Ra越準(zhǔn)確。

Rz 輪廓最大高度：輪廓峰頂線和谷底線之間的距離。

在幅度參數(shù)常用范圍內(nèi)優(yōu)先選用Ra 。在2006年以前國家標(biāo)準(zhǔn)中還有一個評定參數(shù)為“微觀不平度十點高度”用Rz表示，輪廓最大高度用Ry表示，在2006年以后國家標(biāo)準(zhǔn)中取消了微觀不平度十點高度，采用Rz表示輪廓最大高度。

2）間距特征參數(shù) Rsm

Rsm 輪廓單元的平均寬度。在取樣長度內(nèi)，輪廓微觀不平度間距的平均值。微觀不平度間距是指輪廓峰和相鄰的輪廓谷在中線上的一段長度。相同的Ra值的情況下，其Rsm值不一定相同，因此反映出來的紋理也會不相同，重視紋理的表面通常會關(guān)注Ra與Rsm這兩個指標(biāo)。

Rmr 形狀特征參數(shù)用輪廓支承長度率表示，是輪廓支撐長度與取樣長度的比值。輪廓支承長度是取樣長度內(nèi)，平行于中線且與輪廓峰頂線相距為c的直線與輪廓相截所得到的各段截線長度之和。

表面粗糙度測量方法

1）比較法

比較法測量簡便，使用于車間現(xiàn)場測量，常用于中等或較粗糙表面的測量。方法是將被測量表面與標(biāo)有一定數(shù)值的粗糙度樣板比較來確定被測表面粗糙度數(shù)值的方法。比較時可以采用的方法: Ra > 1.6μm 時用目測，Ra1.6~Ra0.4μm 時用放大鏡，Ra < 0.4μm 時用比較顯微鏡。

比較時要求樣板的加工方法，加工紋理，加工方向，材料與被測零件表面相同。

2）觸針法

利用針尖曲率半徑為2微米左右的金剛石觸針沿被測表面緩慢滑行，金剛石觸針的上下位移量由電學(xué)式長度傳感器轉(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)放大、濾波、計算后由顯示儀表指示出表面粗糙度數(shù)值，也可用記錄器記錄被測截面輪廓曲線。一般將僅能顯示表面粗糙度數(shù)值的測量工具稱為表面粗糙度測量儀，同時能記錄表面輪廓曲線的稱為表面粗糙度輪廓儀。這兩種測量工具都有電子計算電路或電子計算機(jī)，它能自動計算出輪廓算術(shù)平均偏差Ra，微觀不平度十點高度Rz，輪廓最大高度Ry和其他多種評定參數(shù)，測量效率高，適用于測量Ra為0.025～6.3微米的表面粗糙度。

3）干涉法

利用光波干涉原理 (見平晶、激光測長技術(shù))將被測表面的形狀誤差以干涉條紋圖形顯示出來，并利用放大倍數(shù)高（可達(dá)500倍）的顯微鏡將這些干涉條紋的微觀部分放大后進(jìn)行測量，以得出被測表面粗糙度。應(yīng)用此法的表面粗糙度測量工具稱為干涉顯微鏡。這種方法適用于測量Rz和Ry為 0.025～0.8微米的表面粗糙度。

VDI3400、Ra、Rmax對照表

在國內(nèi)實際生產(chǎn)中多用Ra指標(biāo)；日本常用Rmax指標(biāo)，相當(dāng)于Rz指標(biāo)；歐美國家常用VDI3400標(biāo)準(zhǔn)來標(biāo)示表面粗糙度，做歐洲模具訂單的工廠，經(jīng)常會用到VDI指標(biāo)，比如常聽到客戶說“這個產(chǎn)品的表面按VDI30做”。

VDI3400表面與常用標(biāo)準(zhǔn)Ra有著對應(yīng)關(guān)系，不少人經(jīng)常要去查資料找對應(yīng)的值，下面這份表格很全，推薦收藏。

VDI3400 標(biāo)準(zhǔn)與Ra 對照表：

Ra 與Rmax 對照表：

表面粗糙度對零件的影響主要表現(xiàn)

1）影響耐磨性

表面越粗糙，配合表面間的有效接觸面積越小，壓強(qiáng)越大，摩擦阻力越大，磨損就越快。

2）影響配合的穩(wěn)定性

對間隙配合來說，表面越粗糙，就越易磨損，使工作過程中間隙逐漸增大；對過盈配合來說，由于裝配時將微觀凸峰擠平，減小了實際有效過盈，降低了連接強(qiáng)度。

3）影響疲勞強(qiáng)度

粗糙零件的表面存在較大的波谷，它們像尖角缺口和裂紋一樣，對應(yīng)力集中很敏感，從而影響零件的疲勞強(qiáng)度。

4）影響耐腐蝕性

粗糙的零件表面，易使腐蝕性氣體或液體通過表面的微觀凹谷滲入到金屬內(nèi)層，造成表面腐蝕。