Wykończenie powierzchni - Surface finish

Wykończenie powierzchni, znane również jako tekstura powierzchni lub topografia powierzchni, jest charakterem powierzchni zdefiniowanym przez trzy cechy: ułożenie, chropowatość powierzchni i falistość . Obejmuje małe, lokalne odchylenia powierzchni od idealnie płaskiego ideału (prawdziwej płaszczyzny ).

Tekstura powierzchni jest jednym z ważnych czynników kontrolujących tarcie i tworzenie warstwy przenoszącej podczas poślizgu. Włożono wiele wysiłku w zbadanie wpływu tekstury powierzchni na tarcie i zużycie w warunkach ślizgowych. Tekstury powierzchni mogą być izotropowe lub anizotropowe . Czasami podczas poślizgu można zaobserwować zjawisko tarcia typu stick-slip, w zależności od tekstury powierzchni.

Każdy proces produkcyjny (np. wiele rodzajów obróbki ) daje teksturę powierzchni. Proces jest zwykle optymalizowany, aby zapewnić użyteczność uzyskanej tekstury. W razie potrzeby zostanie dodany dodatkowy proces, aby zmodyfikować początkową teksturę. Ten ostatni proces może być szlifowaniem (cięciem ściernym) , polerowaniem , docieraniem , obróbką strumieniowo-ścierną , honowaniem , obróbką elektroerozyjną (EDM), frezowaniem , litografią , trawieniem przemysłowym / frezowaniem chemicznym , teksturowaniem laserowym lub innymi procesami.

Kłaść

Przykłady różnych wzorów świeckich

Lay to kierunek dominującego wzoru powierzchni, zwykle określany przez zastosowaną metodę produkcji. Termin ten jest również używany do określenia kierunku nawijania włókien i pasm liny .

Chropowatość powierzchni

Chropowatość powierzchni, zwykle skracana do chropowatości, jest miarą całkowitych nierówności powierzchni w odstępach. W inżynierii zwykle rozumie się to przez „wykończenie powierzchni”. Niższa liczba oznacza mniej tych nieregularności na powierzchni.

Falistość

Falistość jest miarą nierówności powierzchni z odstępem większym niż chropowatość powierzchni. Nieregularności te zwykle powstają w wyniku wypaczenia , wibracji lub ugięcia podczas obróbki.

Pomiary

Jak działa profilometr

Wykończenie powierzchni można mierzyć na dwa sposoby: metodą kontaktową i bezkontaktową . Metody kontaktu obejmować przeciągnięcie pomiaru rysika po powierzchni; instrumenty te nazywane są profilometrami . Bezkontaktowych metod należą: interferometrii , mikroskopii konfokalnej , zmianę ostrości , światła strukturalnego , pojemność elektryczną , mikroskopii elektronowej , mikroskopii sił atomowych i fotogrametrii .

Specyfikacja

W Stanach Zjednoczonych wykończenie powierzchni jest zwykle określane przy użyciu standardu ASME Y14.36M. Innym powszechnym standardem jest Międzynarodowa Organizacja Normalizacyjna (ISO) 1302.

Na wykończenie powierzchni w produkcji wpływa wiele czynników. W procesach formowania, takich jak formowanie lub formowanie metalu , wykończenie powierzchni matrycy determinuje wykończenie powierzchni przedmiotu obrabianego. W obróbce skrawaniem wzajemne oddziaływanie krawędzi skrawających i mikrostruktury ciętego materiału przyczynia się do ostatecznego wykończenia powierzchni.

Ogólnie rzecz biorąc, koszt wytwarzania powierzchni wzrasta wraz z poprawą wykończenia powierzchni. Każdy dany proces produkcyjny jest zwykle wystarczająco zoptymalizowany, aby zapewnić, że uzyskana tekstura nadaje się do zamierzonego zastosowania części. W razie potrzeby zostanie dodany dodatkowy proces, aby zmodyfikować początkową teksturę. Koszt tego dodatkowego procesu musi być uzasadniony w jakiś sposób wartością dodaną — przede wszystkim lepszą funkcją lub dłuższą żywotnością. Części, które mają kontakt ślizgowy z innymi, mogą działać lepiej lub dłużej, jeśli chropowatość jest mniejsza. Poprawa estetyki może dodać wartość, jeśli poprawia sprzedaż produktu.

Praktyczny przykład jest następujący. Producent samolotów zawiera umowę z dostawcą na wykonanie części. Określony gatunek stali jest określony dla części, ponieważ jest ona wystarczająco mocna i wystarczająco twarda do funkcji części. Stal jest podatna na obróbkę mechaniczną, chociaż nie można jej swobodnie obrabiać . Sprzedawca decyduje się na frezowanie części. Mielenie może osiągnąć określony chropowatości (np ≤ 3,2 um) tak długo, jak wykorzystuje najwyższej jakości machinist wkładek w młynie końcowego i zastępuje wstawki po każdych 20 części (w przeciwieństwie do cięcia setki przed wymianą wkładki). Nie ma potrzeby dodawania drugiej operacji (takiej jak szlifowanie lub polerowanie) po frezowaniu, o ile frezowanie jest wykonane wystarczająco dobrze (właściwe płytki, wystarczająco częste wymiany płytek i czyste chłodziwo ). Wkładki i chłodziwo kosztują, ale koszty związane ze szlifowaniem lub polerowaniem (więcej czasu i dodatkowych materiałów) kosztowałyby nawet więcej. Obejście drugiej operacji skutkuje niższym kosztem jednostkowym, a tym samym niższą ceną . Konkurencja między dostawcami podnosi takie szczegóły z Minor to decydujące znaczenie. Na pewno udało się wykonać części w nieco mniej wydajny sposób (dwie operacje) za nieco wyższą cenę; ale tylko jeden dostawca może otrzymać kontrakt, więc niewielka różnica w wydajności jest potęgowana przez konkurencję w wielką różnicę między dobrze prosperującymi a zamykającymi się firmami.

Tak jak różne procesy produkcyjne wytwarzają części o różnych tolerancjach, są one również zdolne do różnych chropowatości. Ogólnie rzecz biorąc, te dwie cechy są ze sobą powiązane: procesy produkcyjne, które są precyzyjne wymiarowo, tworzą powierzchnie o małej chropowatości. Innymi słowy, jeśli w procesie można wytwarzać części z wąską tolerancją wymiarową, części nie będą bardzo szorstkie.

Ze względu na abstrakcyjność parametrów wykończenia powierzchni, inżynierowie najczęściej używają narzędzia, które posiada różne chropowatości powierzchni tworzone różnymi metodami produkcyjnymi.

Bibliografia

Bibliografia

• Degarmo, E. Paul; Czarny, JT.; Kohser, Ronald A. (2003), Materiały i procesy w produkcji (9th ed.), Wiley, ISBN 0-471-65653-4.