Felületi érdesség táblázat: Végleges mérnöki útmutató a precíziós gyártáshoz

Amikor a Dazao felületi érdességéről beszélünk, akkor nem csak az alkatrész esztétikai fényéről beszélünk. A láthatatlan architektúráról vitatkozunk, amely eldönti, hogy egy nagysebességű repülőgép-csapágy 10 000 órát kitart-e. Vagy tíz alatt elállhat.

InCNC megmunkálás, 3D nyomtatás és fröccsöntés, a felületkezelés gyakran a leginkább félreértett CAD-rajzi specifikáció. Általános tévhit, hogy a simább mindig jobb. A Dazaonál 20 éves bolti{4}}tapasztalat mást mond. A rossz felületkezelés meghibásodást vagy pénzpazarlást okozhat.

Ebben az útmutatóban lebontjuk a legfontosabb felületi érdesség fogalmakat. Összehasonlítjuk Ra-t és Rz-t. Fedezzük a gyártási folyamatokat, a költségeket és a valós mérnöki felhasználást. Ez segít megalapozott döntéseket hozni.

Mi vanFelületi kidolgozása megmunkálásban?

A felületi érdesség diagram megértéséhez először meg kell értenünk, mi is valójában a „felület”. Egy tökéletes euklideszi világban a sík lapos. A szubtraktív gyártás világában a felület csúcsok, völgyek és hullámok kaotikus tája.

Érdesség vs hullámosság vs forma: Főbb különbségek a felületkezelésben

A felületi profil három különböző geometriai komponens összetett jele:

· Érdesség (elsődleges profil):Ezek nagy{0}}frekvenciás szabálytalanságok, amelyeket a vágószerszám éle hagy maga után. Ezek származhatnak köszörűkorongból vagy rétegenkénti 3D nyomtatásból is. Ez az a zaj, amelyet Ra és Rz segítségével mérünk és számszerűsítünk.

· Hullámosság (másodlagos profil):Ezek szélesebb,{0}}távolságú szabálytalanságok. A makroproblémák általában hullámosságot okoznak. Ide tartozik a gépi csattanás, az orsó kifutása, a vágás közbeni hőtágulás és az instabil munkatartás. Alacsony Ra-értékkel rendelkezhet egy rendkívül hullámos alkatrészen, ami továbbra is a tömítés meghibásodásához vezet.

· Forma (alakhiba):Ez a teljes eltérés a tervezett geometriától. Például egy henger enyhén kúpos lehet. Egy lapos tányéron lehet enyhe ív.

Mi az a felületi réteg és miért számít a megmunkálásban?

A Lay az uralkodó felületi mintázat iránya. Miért fontos ez az Ön DFM-je számára (Design for Manufacturing)?

· Hosszirányú fektetés:Ha a szerszámnyomok a mozgás irányával párhuzamosan futnak, minimálisra csökkentik a súrlódást.

· Radiális/kör alakú fektetés:Gyakran látható homlokmarásnál, ahol a maró örvénylő íveket hoz létre.

· Kereszt-sraffozás:Nélkülözhetetlen a motorhengerekhez (hónolás), az olajvisszatartás biztosításához.

A Dazaonál nem csak a grafikonon találjuk meg a számot; a Lay-t az Ön alkatrészének funkcionális mozgásához igazítjuk.

Felületi érdesség-paraméterek magyarázata (Ra, Rz, Rq és egyebek)

A modern mérnöki munka legjelentősebb hibája a túlzott -Ra-ra (az érdesség átlagára) való támaszkodás. Míg a Ra az iparág lingua franca, ez egy átlagoló mérőszám, amely gyakran elfedi az igazságot.

Mi az Ra a felületi érdességben? Definíció, képlet és korlátozások

Ra az összes profileltérés számtani átlaga az átlagvonaltól. kiváló általános minőségellenőrzésre, mert stabil és megismételhető.

Ennek ellenére Ra továbbra sem tudja, milyen formát öltenek a csúcsok. Az éles, tűszerű csúcsokkal és a lekerekített, dombszerű{2}}csúcsokkal rendelkező felületeken lehet az Ra. Az éles csúcsok tönkreteszik az illeszkedő műanyag tömítést; a lekerekítettek nem.

Mi az Rz és miért számít a tömítési teljesítmény szempontjából?

Az Rz az öt legmagasabb csúcs és az öt legmélyebb völgy közötti átlagos távolságot méri.

A Dazao Engineering Insight: A hidraulikus alkatrészek, a vákuumtömítések és a nagynyomású{0}}szerelvények esetében csak az Rz számít. Egyetlen mély horony (a szivárgási útvonal) lehetővé teheti, hogy a folyadék elcsússzon a tömítésen. Ra átlagolja azt a völgyet, és átengedi, de az alkatrész szivárogni fog.

Rq (RMS durvaság): Amikor az érzékenység az átlagnál fontosabb

A Root Mean Square érzékenyebb az alkalmi csúcsokra és mélypontokra, mint Ra.

Szabvány az optikai iparban, valamint a nagy pontosságú{0}üveg- és tüköralkatrészek esetében.

Speciális felületi érdesség paraméterek: Rsk (ferdeség) és Rku (kurtózis)

Annak érdekében, hogy tervezése elérje az EEAT magas szintjét, vegye figyelembe a következőket.

Rsk (ferdeség):Ez azt jelzi, hogy a felszín inkább csúcs- vagy völgy-domináns. A negatív ferdeség (több völgy) ideális kenhető csúszófelületekhez, mivel a völgyek mikroszkopikus olajtárolóként működnek.

Rku (Kurtosis):Ez a tüskésséget méri. A 3-as Kurtosis-érték Gauss-eloszlás. A 3 feletti érték azt jelenti, hogy a felület koptató hatású, és gyors kezdeti kopáshoz vezet (a beszakadási időszak).

Felületi érdesség diagram (Ra, Rz, N fokozatok és megmunkálási módszerek)

(Az alábbiakban a Dazao műszaki referenciájának adatmagja látható. Vegye figyelembe az N-osztályzat- és költségszorzót.)

Az ISO 21920 felületi érdesség szabvány magyarázata

A legtöbb "Felületi érdesség-diagram" az interneten elavult, és még mindig az ISO 4287 szabványra hivatkozik. A Dazao-nál büszkék vagyunk arra, hogy a metrológiai szabványok élvonalába tartozunk. 2021-ben az ISO kiadta az ISO 21920 szabványt az elöregedő 4287 helyére.

Miért a Shift?

A mérnökök megalkották a régi szabványt az analóg ceruzamérők korszakához. Az új szabvány támogatja az optikai profilometriát és a digitális adatfeldolgozást.

· Szűrőbeállítások (kivágás-):Az új szabvány újradefiniálja, hogyan számítsuk ki a "vágási -kivágás" hosszát (λc). Korábban a mérnökök gyakran figyelmen kívül hagyták a küszöböt-. Ez eltérő mérésekhez vezetett a szállító és az ügyfél számára.

· Funkcionális fókusz:Az ISO 21920 összekapcsolja a papíron lévő számokat az alkatrész valós funkciójával. Ha a jelenlegi beszállítója nem ISO 21920, akkor lemarad a globális görbétől.

Hogyan befolyásolják a különböző anyagok a felületkezelést?(Alumínium, Acél, Titán)

Nem határozhat meg minden anyagra Ra 0,4-et, és ugyanazt az eredményt várhatja el.

Alumínium(6061-T6, 7075): Beépített élek és elkenődés kezelése

Az alumínium puha és magas hőtágulási együtthatóval rendelkezik. Ha a vágószerszám nincs „tükör-polírozva”, és a fordulatszáma nem elég magas, az alumínium inkább elkenődik, mintsem vágja. Ez felépített élt (BUE) hoz létre, ami tönkreteszi a felületi minőséget. Diamond{5}}Like Carbon (DLC) bevonatú szerszámokat használunk, hogy másodlagos polírozás nélkül elérjük az Ra 0,4-et az alumíniumon.

Rozsdamentes acél(304, 316L): A munka leküzdése-Keményedés a befejezésben

A rozsdamentes acél rendkívül tartós anyag. Ha a szerszám akár egy ezredmásodpercig is túl sokáig marad a felületen, a felület{1}}megkeményedik.

Ekkor lehetetlenné válik az alacsony Ra-ra való befejezés. Nagynyomású,-orsós-hűtőfolyadékot használunk a hő gyors eltávolítására. Ez segít megőrizni az egyenletes N6-os felületet.

Titán: Alacsony-modulus kihívások a vékony-falú repülőgép-alkatrészekben

A titán rugalmas. Amikor a szerszám nekiütközik, az anyag gyorsan visszaugrik. Ez hihetetlenül megnehezíti a finom Rz-érték elérését a vékony{2}}falú repülőgép-alkatrészekben. Speciális rezgéscsillapító{4}}szerszámtartókat használunk ennek a csattanásnak az ellensúlyozására.

Felületi kidolgozási költség vs érdesség (Ra 6,3-0,05 magyarázat)

Van egy "fal" az Ra 0,8 (32 µin) értéknél.

Felületi érdesség költséggörbe: Miért drága az Ra 0.4?

· Ra 6.3-tól 1.6-ig:A költségnövekedés lineáris. Leginkább az előtolási sebességről és a ciklusidőről van szó.

· Ra 1,6-tól 0,8-ig:A költséggörbe felfelé kezd hajolni. Be kell vezetnünk a "Wiper" lapkákat, csökkentenünk kell a szerszámok élettartamát, és a folyamat közbeni ellenőrzéseket{1}} kell végeznünk.

· Ra 0,4 alatt:A költség robbanásszerűen megnő. Már nem "megmunkál"; "befejezed". Ez külön beállítást igényel egy csiszológépen vagy kézi munkát igényel egy mester polírozóval.

Hogyan csökkenthető a megmunkálási költség a funkcionális felületkezelési zónával?

Kerülje el, hogy az egész alkatrészre egyetlen általános felületkezelést határozzon meg. segítünk ügyfeleinknek a Functional Zoning használatában:

· Párosító felületek: Ra 0,8

· Tömítéshornyok: Rz 3.2

· Látható/esztétikus felületek: Ra 1.6

· Belső/rejtett zsebek: Ra 6.3

E zónák megkülönböztetésével segítettünk ügyfeleinknek akár 40%-kal csökkenteni a BOM (Bill of Materials) költségeiket.

Hogyan befolyásolják a felületkezelések a felület érdességét (eloxálás, polírozás, szemcseszórás)

Mi történik a CNC gép leállása után? Az utólagos feldolgozás-mentheti vagy tönkreteheti a felületkezelést.

Gyöngyszórás:Gyakran használják a megmunkálási nyomok elrejtésére. A szemcseszórás azonban növeli a finoman megmunkált alkatrész Ra értékét. Ha Ra 0.8-as felülettel rendelkezik, majd gyöngyfújja, akkor valószínűleg Ra 2.0-s matt felületet kap.

Eloxálás (II-es típus vs III-as típus):A kemény eloxálás (III. típus) vastag alumínium-oxid réteget képez. Ez a réteg követi az eredeti domborzatot, de hozzáadja a saját "szemcséjét". Általában a kemény eloxálás után 10-20%-os Ra növekedést kell feltételezni.

Elektropolírozás:Az orvosi ipar megmentője. Elektrokémiai eljárással távolítja el a "mikro-csúcsokat". Ez csökkenti az Ra-t, és vegyileg tiszta, sima felületet hoz létre.

A felületi érdesség mérése (szerszámok és módszerek)

Ha nem tudod megmérni, akkor nincs a tulajdonodban. Minőségi laborunk felszereltsége:

· Stylus profilométerek (Kapcsolat): Masszív, megbízható Ra/Rz adatokhoz szabványos alkatrészeken.

· Konfokális mikroszkópia (nem{0}}kontaktus): Kényes anyagokhoz, vagy amikor szükségünk van a felület 3D-s térképére (S-paraméterek).

· Vizuális összehasonlítók: Gyors bejelentkezés-a gyártási folyamat során, hogy megbizonyosodjon arról, hogy a szerszám nem kopott.

Hogyan befolyásolja az előtolási sebesség és a szerszám sugara a felület egyenetlenségét?

Sok mérnök megnéz egy felületi érdesség diagramot, és azt feltételezi, hogy a gép egyszerűen "kiadja" ezt a számot. tudjuk, hogy a felületkezelés a szerszám geometriájának és mozgásának matematikai eredménye.

Rt és Ra az előtolási sebességből és az orrsugárból

Mertfordulásésmarás, kiszámíthatja az elméleti csúcs-–-völgy magasságát (Rt) az előtolási sebesség (f) segítségével. Szüksége lesz a szerszám orr sugarára (r).

És a számtani átlag (Ra) hozzávetőlegesen:

A Dazao Engineering Insight:

Az Ra érték felére csökkentéséhez két lehetőség közül választhat:

· Csökkentse felére az előtolási sebességet (f), ami megkétszerezi a megmunkálási időt (és költséget).

· Növelje meg a szerszám orr sugarát (r). A nagyobb sugár azonban növeli a szerszám nyomását, és "remegést" (hullámosságot) okozhat a vékony falú részeken.

A Dazao mester gépészei itt keresik azt, hogy folyamatosan{0}}kiegyensúlyozzák a sugarat és az előtolást, hogy elérjék az Ön specifikációit anélkül, hogy a költségkeretet lerombolná.

Felületkezelési követelmények iparágonként (repülési, orvosi, hidraulikus)

A különböző iparágakban rejtett követelmények vannak, amelyek nem jelennek meg a szabványos felületi érdesség diagramon.

Aerospace: Fáradtság és stressznövelők

Az űrhajózásban (pl. turbinalapátok vagy szerkezeti futóművek) a felület soha nem csak felület. A durva felület (Ra > 3,2) feszültségnövelők sorozataként működik. Ciklikus terhelés hatására ezeknek a mikroszkopikus völgyeknek az alján repedések keletkeznek.

A Dazao Aerospace Protokollja: A megmunkálás után gyakran alkalmazzuk a sörétes vágást. Ez a módszer apró gömb alakú közeggel üti fel a felületet.

Nyomómaradék feszültségeket hoz létre. Ezek a feszültségek lezárják a völgyeket az érdességprofilban. Ez nagymértékben meghosszabbíthatja a fáradtság élettartamát.

Orvosi: Biokompatibilitás és baktérium visszatartás

Az ortopédiai implantátumoknál (csípőízületek, csontcsavarok) az Ra érték létkérdés.

· A csapda:Ha egy felület túl sima (Ra < 0,05), előfordulhat, hogy a csontsejtek nem tapadnak meg (osseointegráció).

· A veszély:Ha túl durva (Ra > 0,8), a völgyek olyan baktériumokat hordozhatnak, amelyek ellenállnak a sterilizálásnak.

· Dazao megoldása:Centrifugális hordóbevonatot használunk, hogy nem{0}}irányított, izotróp felületet hozzunk létre. Szigorú orvosi Rz követelményeknek megfelel.

Hidraulika: A "Seal{0}}Killer" felület

A hidraulikus hengereknél a dugattyúrúdnak elég simának kell lennie ahhoz, hogy elkerülje a tömítés kopását. Elég érdesnek kell lennie ahhoz, hogy vékony olajréteget tartson.

A Sweet Spot: A 0,2 és 0,4 µm közötti Ra szabványos. De ami még ennél is fontosabb, az Rmax-ot ellenőriznie kell. Egyetlen tüske elszakíthatja a nagynyomású poliuretán tömítést, ami katasztrofális folyadékszivárgáshoz vezethet.

Gyakori felületi kidolgozási hibák és javításuk

Ha egy alkatrész leszakad a gépről, és nem felel meg a Dazao szabványnak, akkor ezt a négy Surface Killert keressük:

1. Fecsegés (hullámosság):

· Megjelenés:Periodikus hullámok vagy "tigriscsíkok".

· Ok:Hiányzik a merevség a beállításban vagy a harmonikus rezonancia.

· Megoldás:Módosítsa az orsó fordulatszámát (SSV - Spindle Speed ​​Variation), vagy használjon változó-spirálmarót.

2. Szakadás (BUE - Beépített-Felfelé):

· Megjelenés:Kopott vagy fénytelen, csiszolópapírszerű-felület.

· Ok:A vágási sebesség túl alacsony. az anyag a szerszám hegyéhez hegeszt.

· Megoldás:Növelje a vágási sebességet (Vc), és váltson nagy{0}}kenőképességű PVD-bevonatra.

3. Feed jelek:

· Megjelenés:Látható szálak az alkatrészen.

· Ok:Az előtolás túl magas az orrsugárhoz képest.

· Megoldás:Használjon Wiper betétet, amelynek a vágóélén van egy kis lapos terület az előtolási nyomok vasalásához.

4. Égés:

· Megjelenés:Fényes, de maszatos felület.

· Ok:A szerszám tompa és dörzsöli, nem vágja.

· Megoldás:Azonnali szerszámcsere és az anyag{0}}megkeményedésének ellenőrzése.

A felületkezelés környezeti hatása a gyártásban

Felelős gyártóként a Dazao a felületi specifikációk fenntarthatóságát is figyelembe veszi. A nagy-precíziós megmunkálás (csiszolás, lapolás, polírozás) sok energiát használ fel.

Forgácsot is termel. A forgács finom fémpor, hűtőfolyadékkal keverve. A forgácsot nehezebb újrahasznosítani, mint a hagyományos CNC chipeket.

Tanácsunk:
Ha Ra 1.6-ot használ a Ra 0.4 helyett, ahol még működik, körülbelül 25%-kal csökkentheti a szénlábnyomot. Ez kevesebb gépidőt és kevesebb elhasznált hulladékot jelent.

3D felületi érdesség paraméterei (ISO 25178 magyarázata)

A világ a 2D-s (profil)-ról a 3D-s (területi) felületmérés felé halad. Ez az ISO 25178 szabvány.

Sa (Areal Average Roughness): Egyetlen vonal helyett négyzetes területet mérünk.

Sp (Maximális csúcs): Alapvető fontosságú a 3D nyomtatott fém alkatrészek "sorja" vagy magas pontjainak azonosításához.

Sv (Maximum Valley): Nélkülözhetetlen a kenőanyag-tartályok ellenőrzéséhez.

A Dazaonál a fehér fény interferometriába (WLI) fektetünk be. Ez segít nekünk teljes 3D-s felszíni térképeket készíteni a küldetés -kritikus részeihez.

Következtetés

A felületi érdesség diagram több, mint számok halmaza; ez a mérnöki siker útiterve.

Hiszünk abban, hogy az átláthatóság a sikeres partnerség kulcsa. Ha tudja, hogy egy Ra 0.8-as felület többe kerül, mint egy Ra 3.2-es, jobban tervezhet. Akkor is jobban tervezel, ha tudod, mikor kell Rz-t használni Ra helyett.

Küldetésünk, hogy áthidaljuk a „digitális tervezés” és a „fizikai valóság” közötti szakadékot. Akár titán repülőgép-alkatrészek fecsegésével foglalkozik, mérnökcsapatunk segíthet.

Segítünk Önnek is csökkenteni az autóház költségeit.