Οδηγός Αγοράς Τραχυμέτρου

Η τραχύτητα είναι ένα μέτρο της υφής της επιφάνειας. Υπολογίζεται από τις κάθετες αποκλίσεις της πραγματικής επιφάνειας από την ιδανική της μορφή. Εάν αυτές οι αποκλίσεις είναι μεγάλες, η επιφάνεια είναι τραχιά. Αν είναι μικρές η επιφάνεια είναι ομαλή. Η τραχύτητα διαδραματίζει σημαντικό ρόλο στον καθορισμό του τρόπου που ένα πραγματικό αντικείμενο θα αλληλεπιδρά με το περιβάλλον του.

Ανώμαλες επιφάνειες συνήθως φθείρουν πιο γρήγορα και έχουν μεγαλύτερο συντελεστή τριβής από λείες επιφάνειες (βλ. τριβολογία). Η τραχύτητα είναι συχνά μια καλή ένδειξη της απόδοσης του μηχανικού στοιχείου, δεδομένου ότι οι παρατυπίες στην επιφάνεια μπορεί να αποτελούν σημεία για ρωγμές ή διάβρωση.
Τα πρότυπα που περιγράφουν τον τρόπο υπολογισμού της τραχύτητας μιας επιφάνειας και στα οποία συμμορφώνονται τα τραχύμετρα είναι το ISO 4287:1997, JIS B0601:2001, DIN και το ISO 12085:1998.

• Αρχή λειτουργίας του τραχύμετρου.

Κατά τη μέτρηση της τραχύτητας μιας επιφάνειας, ο μετρητής τοποθετείται στην επιφάνεια και στην συνέχεια το μηχανικό μέρος του ολισθαίνει ομοιόμορφα κατά μήκος της επιφάνειας (Εικόνα 1). Ο μετρητής ανιχνεύει την τραχύτητα της επιφάνειας από τον αιχμηρό ενσωματωμένο αισθητήρα (διαμάντι). H τραχύτητα της επιφάνειας προκαλεί μετατοπίσεις του αισθητήρα, με αποτέλεσμα να εμφανίζεται επαγωγική τάση στο πηνίο που βρίσκεται στο εσωτερικό του μετρητή. Στη συνέχεια το σήμα οδηγείται σε έναν ανορθωτή για τις διορθώσεις της φάσης. Η παραπάνω διαδικασία μετατρέπει τη μηχανική κίνηση σε ένα ηλεκτρικό αναλογικό σήμα το οποίο είναι ανάλογο της τραχύτητας της επιφάνειας. Τέλος ο επεξεργαστής DSP της συσκευής κάνει τους υπολογισμούς για τις επιλεγμένες παραμέτρους μέτρησης και στη συνέχεια εξάγεται το αποτέλεσμα μέτρησης στην οθόνη LCD.

Εικόνα 1: Ο στυλίσκος που είναι προσαρτημένος πάνω στον μεντεσέ με την προσαρμοσμένη κατάλληλη αδαμάντινη ακίδα ολισθαίνει παράλληλα στην επιφάνεια του αντικειμένου. Ακολουθώντας την κατατομή της επιφάνειας, ο στυλίσκος κινείται κατακόρυφα και οι κατακόρυφες μετατοπίσεις του καταγράφονται ως η μετρούμενη κατατομή.

• Βασικοί ορισμοί για την μέτρηση της τραχύτητας μιας επιφάνειας.

Προφίλ τραχύτητας

Αυτή είναι η καμπύλη προφίλ μετά από ένα φίλτρο υψηπερατό (μήκος κύματος αποκοπής λc) εφαρμόζεται στην κύρια καμπύλη και τα μεγάλα μήκη κύματος αποκλείονται. Οι παράμετροι που υπολογίζονται από την καμπύλη τραχύτητας ονομάζονται "παράμετροι τραχύτητας" και το σύμβολο των παραμέτρων αυτών είναι "R". Παρακάτω δίνονται οι ορισμοί των πιο κοινών (Ra, Rq, Rt, Rz, Rp, Rv, R3z,) που συναντώνται στους μετρητές τραχύτητας επιφάνειας.(εικόνα 3)

Προφίλ κυματισμού

Αυτή είναι η καμπύλη μετά την εφαρμογή ενός ζωνοπερατού φίλτρου αποκοπής (τιμή αποκοπής λf / λc) στην κύρια καμπύλη. Η τιμή αποκοπής λf αποκλείει το τμήμα μεγάλου μήκους κύματος, ενώ η τιμή αποκοπής λc αποκλείει το τμήμα μικρού μήκους κύματος. Οι παράμετροι που υπολογίζονται από την καμπύλη κυματισμού ονομάζονται "παράμετροι κυματοειδούς".(εικόνα 3)

Μήκος κύματος αποκοπής

Το μήκος κύματος αποκοπής είναι το σημείο διακλάδωσης μεταξύ των συνιστωσών τραχύτητας και των συνιστωσών κυματισμού όπως φαίνεται στην παρακάτω εικόνα.

Εικόνα 2: Το μέτρο της συνάρτησης μεταφοράς συναρτήσει του μήκους κύματος.

Μήκος δειγματοληψίας

Το σταθερό μήκος που δειγματίζεται από την καμπύλη επιφανειακού προφίλ για να υπολογιστούν τα χαρακτηριστικά της επιφάνειας. Αυτό ονομάζεται μήκος δειγματοληψίας. Τα μήκη δειγματοληψίας του προφίλ τραχύτητας και του προφίλ κυματοειδούς είναι τα ίδια με τις αντίστοιχες τιμές αποκοπής.

Πρωτεύον προφίλ

Αυτή είναι η καμπύλη προφίλ μετά την εφαρμογή χαμηλοπερατού φίλτρου (τιμή αποκοπής λs) στην καμπύλη προφίλ επιφάνειας μέτρησης και το τμήμα μικρού μήκους κύματος αποκλείεται. Οι παράμετροι που υπολογίζονται από την κύρια καμπύλη ονομάζονται "κύριες παράμετροι προφίλ".(εικόνα 3)

Μήκος αξιολόγησης

Τα χαρακτηριστικά της καμπύλης προφίλ υπολογίζονται σε σταθερό μήκος που περιλαμβάνει τουλάχιστον ένα μήκος δειγματοληψίας. Αυτό το μήκος ονομάζεται μήκος αξιολόγησης. Ως πρότυπο, το μήκος αξιολόγησης ορίζεται σε πέντε φορές το μήκος δειγματοληψίας.

Στον παρακάτω πίνακα δίνονται τα κατάλληλα μήκη αποκοπής σε συνάρτηση με την εφαρμογή και την μέση τραχύτητα Ra.

Πίνακας 1: Μήκος αποκοπής ανάλογα της μέσης τιμής τραχύτητας και της αντίστοιχης εφαρμογής.

Εικόνα 3: Τύποι καμπύλης του προφίλ μιας επιφάνειας.

• Παράμετροι μέτρησης τραχύτητας (κορυφές και κοιλάδες).

Μέσος όρος τραχύτητας, Ra, ο αριθμητικός μέσος όρος των απόλυτων τιμών των υψών προφίλ σε σχέση με το μήκος αξιολόγησης.

Τετραγωνική μέση τραχύτητα, Rq, είναι η ρίζα του μέσου τετραγωνικού όρου του ύψους του προφίλ σε σχέση με το μήκος αξιολόγησης.

Μέγιστο ύψος του προφίλ, Rt, η κατακόρυφη απόσταση μεταξύ του υψηλότερου και του χαμηλότερου σημείου του προφίλ εντός του μήκους αξιολόγησης .

Μέσος όρος μέγιστου ύψους του προφίλ, Rz, είναι ο μέσος όρος των διαδοχικών τιμών του Rti που υπολογίζονται για το μήκος αξιολόγησης. Αυτή η παράμετρος είναι ίδια με την Rz (DIN) όταν υπάρχουν πέντε μήκη δειγματοληψίας εντός του μήκους αξιολόγησης.

Μέγιστο ύψος κορυφής προφίλ, Rp, η απόσταση μεταξύ του υψηλότερου σημείου του προφίλ και της μέσης γραμμής εντός του μήκους αξιολόγησης.

Μέγιστο προφίλ βάθος κοιλάδας, Rv, είναι η απόσταση μεταξύ της βαθύτερης κοιλάδας του προφίλ και της μέσης γραμμής μέσα στο μήκος αξιολόγησης.

Το τρίτο μέγιστο ύψος κορυφής, R3z, είναι ο μέσος όρος του τρίτου μέγιστου ύψους κορυφής προς την κοιλάδα, στο μήκος αξιολόγησης.