Wyjaśnienie gładkiego wykończenia powierzchni: Ra, Rz, wykresy i wskazówki dotyczące specyfikacji oszczędzania kosztów

Określenie „gładkiego wykończenia powierzchni” bez mierzalnej wartości Ra to jeden z najłatwiejszych sposobów na przekształcenie rutynowej pracy produkcyjnej w przeróbkę. Zamówienie na 200-częściową szafkę ze stali nierdzewnej zostało odrzucone w zeszłym miesiącu właśnie z tego powodu. Każdy kąt zgięcia mierzony w zakresie 0,5 stopnia, każda pozycja otworu była prawidłowa, a każdy panel odpowiadał objaśnieniu płaskości. Problemem była powierzchnia: ślady matrycy na promieniach zgięcia, zadrapanie w miejscu ciągnięcia zacisku tylnego zderzaka i słaby odcisk rolki na jednej stronie. Na rysunku widniało hasło „gładkie wykończenie powierzchni”, co dla pracownika zakładu oznaczało coś innego niż dla inspektora. W tym artykule wyjaśniono, co tak naprawdę oznacza gładkie wykończenie powierzchni, jak jest mierzone, gdzie wpływa na to sprzęt do formowania i jak to określić, nie płacąc za precyzję, której nie potrzebujesz.

Co właściwie oznacza gładkie wykończenie powierzchni?

Wykończenie powierzchni to nie pojedyncza liczba. Z inżynierskiego punktu widzenia tekstura powierzchni składa się z trzech elementów:

• Szorstkość — drobne, blisko siebie rozmieszczone nierówności pozostawione przez narzędzie tnące, ściernicę lub matrycę formującą.
• Falistość — grubsze, szeroko rozmieszczone falowanie spowodowane wibracjami maszyny, ugięciem narzędzia lub nierówną grubością materiału.
• Połóż — dominujący kierunek wzoru powierzchni, taki jak widoczne linie powstałe w wyniku obróbki lub walcowania.

Najczęściej cytowanym parametrem jest Ra , średnie arytmetyczne odchylenie profilu od jego linii średniej. Gładkie wykończenie powierzchni w obróbce ogólnej zwykle mieści się w zakresie od 0,4 do 1,6 µm Ra (16 do 63 µin; 1 µm równa się 39,37 µin). Poniżej 0,4 µm Ra konieczne jest szlifowanie, honowanie lub docieranie; powyżej 3,2 µm Ra powierzchnia wydaje się wyraźnie szorstka.

Rz , średnia wysokość od szczytu do doliny na długościach próbkowania, jest podawana razem z Ra, ponieważ uwzględnia izolowane szczyty i doliny, które Ra uśrednia. Powierzchnia może mieć niski współczynnik Ra, a jednocześnie zawierać ostre karby, które skracają trwałość zmęczeniową – dlatego Rz ma znaczenie w przypadku części nośnych.

Dlaczego wykończenie powierzchni ma znaczenie w prawdziwych częściach

Wykończenie to nie tylko wygląd części; zmienia to zachowanie części.

• Tarcie i zużycie: gładsze powierzchnie ślizgowe równomiernie rozkładają obciążenie stykowe i uwalniają mniej cząstek zużycia, dzięki czemu działają dłużej.
• Uszczelnienie: uszczelki i o-ringi są prawidłowo osadzone na powierzchni o grubości około 0,8 µm Ra; przy 3,2 µm Ra ścieżka mikroprzecieku zauważalnie się zwiększa.
• Siła zmęczeniowa: każde zadrapanie to koncentracja stresu. Powierzchnie szlifowane przy 0,4 µm Ra wytrzymują znacznie więcej cykli obciążenia niż powierzchnie toczone przy 3,2 µm Ra przy obciążeniu cyklicznym.
• Przyczepność powłoki: malowanie i malowanie proszkowe wymagają małego profilu kotwiącego. Ultra gładka powierzchnia może powodować rozwarstwianie się powłoki, dlatego większość wykonawców powłok kontroluje profil powierzchni, zamiast szukać najniższego współczynnika Ra.
• Wygląd: Widoczna stal nierdzewna, aluminium i panele powlekane są oceniane na podstawie jakości powierzchni — od tego zaczyna się większość sporów dotyczących „gładkiego wykończenia”.

Typowe wartości Ra dla typowych procesów

Aby przedstawić kontekst gładkiego wykończenia powierzchni, poniższa tabela przedstawia zakresy Ra rzędu wielkości dla standardowych procesów produkcyjnych. Rzeczywiste wyniki zależą od materiału, oprzyrządowania, chłodziwa i stanu maszyny.

To samo porównanie łatwiej jest odczytać w skali logarytmicznej, ponieważ Ra obejmuje więcej niż trzy rzędy wielkości:

W przypadku blachy stalowej walcowanej na zimno, stali nierdzewnej lub aluminium podawanej w kręgach wykończenie powierzchni czołowej jest ustalane przez walcarkę i zazwyczaj mieści się w zakresie Ra 0,5–1,5 µm. Procesy formowania raczej chronią wykończenie niż je poprawiają – co jest wyzwaniem innym niż obróbka skrawaniem.

Jak mierzone jest wykończenie powierzchni

Standardowym przyrządem stosowanym w warsztacie jest profilometr trzpieniowy. Diamentowy rysik o promieniu końcówki 2–10 µm porusza się po powierzchni ze stałą prędkością, a jego ruch pionowy jest przekształcany w profil, z którego obliczane są Ra, Rz i powiązane parametry.

Często pomija się jeden szczegół: długość odcięcia. Chropowatość jest obliczana po odfiltrowaniu dłuższych falistości, a odcięcie filtra musi odpowiadać odstępom między cechami, na których Ci zależy. W przypadku obróbki ogólnej powszechnie stosowaną wartością domyślną jest 0,8 mm; do drobno docieranych powierzchni 0,25 mm; do szorstkich powierzchni spawanych lub ciętych płomieniowo, 2,5 mm. Jeśli wartość odcięcia jest błędna, wartość Ra w raporcie nie opisuje tego, co Twoim zdaniem robi.

1. Wybierz długość odcięcia odpowiednią do rozmiaru elementu.
2. Pomiar prostopadle do kierunku układania.
3. Zapisz Ra i Rz na wymaganym odcinku oceny.
4. Porównaj wartości z możliwościami procesu, a nie tylko z tolerancją rysunku.

Do szybkich kontroli na hali produkcyjnej najbardziej praktyczną metodą pozostają skalibrowane próbki porównawcze (0,8, 1,6, 3,2, 6,3 µm Ra) – pod warunkiem, że operatorzy będą ich używać z zachowaniem właściwej wartości odcięcia i skali.

Sprzęt do formowania blachy i wykończenie powierzchni

Prasy krawędziowe, nożyce i walce płytowe nie poprawiają wykończenia powierzchni; mogą go jedynie zachować — lub zniszczyć. W większości zakładów produkcyjnych skargi dotyczące powierzchni mają związek z jedną z tych trzech maszyn.

Maszyny do gięcia

Na prasie krawędziowej widoczna powierzchnia arkusza jest dociskana pomiędzy stemplem a matrycą. Zarysowania narzędzi, zatarcia stali nierdzewnej i ślady matryc pojawiają się dokładnie tam, gdzie patrzy klient. An elektrohydrauliczna serwo giętarka do blachy CNC steruje prędkością i położeniem siłownika z większą spójnością niż ręczne zawory hydrauliczne, co zmniejsza poślizg przedmiotu obrabianego i skoki ciśnienia narzędzia podczas gięcia. Wolniejsze, bardziej kontrolowane zaciskanie pozwala także operatorom używać folii ochronnej lub narzędzi poliuretanowych bez ich rozdzierania, utrzymując wykończoną powierzchnię czołową w czystości. Jeśli oprzyrządowanie jest zużyte lub maszyna nie jest powtarzalna, na każdej części pojawiają się te same defekty. Aby bliżej przyjrzeć się defektom linii zgięcia, zobacz nasz przewodnik na temat dlaczego metal pęka podczas zginania .

Producenci hydraulicznych maszyn do gięcia blachy elektro-hydraulicznej Servo CNC Nantong Pacific CNC Machine Tool Co., Ltd to chińska elektrohydrauliczna serwo serwo CNC serii we67k, hydrauliczna giętarka do blachy ... Zobacz produkt →

Maszyny do cięcia

Ścięcie pozostawia charakterystyczną krawędź: zawinięcie na górze, wypolerowaną strefę w środku i zadzior na dole. Główną zmienną jest prześwit ostrza. Zbyt duży luz powoduje większe zadziory i postrzępioną krawędź; zbyt mały luz szybko zużywa ostrze i kruszy krawędź. A Hydrauliczne nożyce gilotynowe CNC z hydraulicznymi dociskami i regulowaną szczeliną ostrzy wytwarza czystszy, mniejszy zadzior, co oznacza mniej gratowania, zanim część dotrze do prasy krawędziowej.

Hydrauliczne nożyce gilotynowe Dostawcy, firma Nantong Pacific CNC Machine Tool Co., Ltd jest chińskim dostawcą niestandardowych hydraulicznych nożyc gilotynowych do cięcia i hydraulicznych gilotyn... Zobacz produkt →

Maszyny do walcowania blach

Walcarki przenoszą powierzchnię walca bezpośrednio na blachę. Wszelkie wióry, wżery lub odpryski spawalnicze na powierzchni walca odciskają się na każdym przedmiocie obrabianym, a nierównomierne ciśnienie hydrauliczne powoduje poślizg płyty, powodując zarysowania podczas wstępnego gięcia. A uniwersalna hydrauliczna zwijarka trójwalcowa przy zrównoważonym ciśnieniu utrzymuje płytę w równomiernym ruchu i minimalizuje ślady zakleszczenia na końcach płyty.

3-rolkowe uniwersalne hydrauliczne maszyny do walcowania Dostawcy, firma Nantong Pacific CNC Machine Tool Co., Ltd jest chińskim dostawcą i firmą niestandardowych 3-walcowych uniwersalnych hydraulicznych maszyn do walcowania serii W11s,... Zobacz produkt →

Wybór i konserwacja odpowiedniego sprzętu jako całości — pełna gama urządzenia do formowania blachy do zginania, ścinania i walcowania — to najpewniejszy sposób, aby „gładkie wykończenie powierzchni” nie stało się odrzutem. Stan maszyny ma takie samo znaczenie jak typ maszyny: szlifowane powierzchnie narzędzi, czyste rolki i prawidłowo ustawiony luz ostrza to elementy, które w rzeczywistości dotykają Twojej części.

Określanie wykończenia powierzchni bez zawyżania kosztów

Najdroższe cztery słowa na rysunku to „gładkie wykończenie powierzchni”, ponieważ mają one różne znaczenie dla projektanta, mechanika i inspektora. Każde ulepszenie Ra ma swoją cenę. Przejście z 3,2 na 1,6 µm Ra może wymagać dodatkowego przejścia wykańczającego; przejście od 1,6 do 0,4 µm Ra często oznacza szlifowanie lub honowanie, a także dodatkową konfigurację, kontrolę i czas cyklu. Zależność jest nieliniowa:

• Określ wykończenie tylko na powierzchniach funkcjonalnych, a nie na całej części.
• Użyj preferowanych wartości standardowych: 0,2, 0,4, 0,8, 1,6, 3,2, 6,3, 12,5 µm Ra. Wartości niestandardowe wymuszają niestandardowe konfiguracje.
• Jeśli ma to znaczenie, określ wymagany kierunek układania. Ślady szlifowania przebiegające po powierzchni ślizgowej mogą być gorsze niż nieco wyższe Ra.
• Jeśli prawdziwym wymaganiem jest wygląd, zapisz go w wymierny sposób: „wolny od śladów matrycy, zadrapań i odcisków wałków” można sprawdzić bez wymagania wartości Ra, której nie mogą wytworzyć procesy formowania.

Często zadawane pytania dotyczące wykończenia powierzchni