Měření drsnosti povrchu - Drsnoměry Profiloměry
Drsnoměry měří drsnost povrchu na nastavené délce povrchu tak, že se motoricky posouvá měřící hrot a snímá se jeho příčně pohyby. Měření se má co nejvíce přiblížit standardní definici drsnosti podle požadované normy. Proto lze na drsnoměru přepnout rozteč systematických nerovností, které drsnoměr odfiltruje a přepnout způsob vyhodnocení průběhu příčných pohybů snímacího hrotu.
Dílenské drsnoměry mají kapesní rozměry a jsou snadno přenosné. Měří se jimi zpravidla bez stativu tak, že se ručně přitisknou k měřené ploše. Snímací hrot má větší vrcholový úhel a větší poloměr zaoblení.
Laboratorní drsnoměry umožňují měření špatně přístupných ploch. Proto se dodávají s řadou vyměnitelných snímacích ramínek. Důraz je kladen na citlivost snímání drobných nerovností a linearitu snímání příčných pohybů. Snímací hrot má proto menší vrcholový úhel a malý poloměr zaoblení a je také choulostivější. Obvykle se měří ze stativu. Příčné pohyby snímacího hrotu se snímají Hallovými sondami s vysokou linearitou. Drsnoměr je připojitelný na počítač pro evidenci výsledků a tisk protokolů.
Drsnost povrchu oceli je obvykle žádoucím stavem před nanášením vrstev nátěrů. Protože drsnost povrchu je výrazně nepravidelná nerovnoměrnost tvaru povrchu, projevující se náhodnými, statisticky hodnotitelnými charakteristikami, je nezbytné již při definování požadované tloušťky nátěru jednoznačně stanovit definici nulové tloušťky nátěru a způsob kalibrace přístrojů pro tuto nulovou tloušťku. Existuje-li předpoklad více způsobů kontroly a vyhodnocení tloušťky nátěru, musí být nulová tloušťka a způsob kalibrace přístrojů na ni definován pro všechny očekávané způsoby. Upozorňuji, že taková praxe je značně riskantní, protože použití různých metod může poskytnout nesrovnatelné rozdílné výsledky a vést k neshodám a sporům.
Abychom mohli mluvit o úspěšném získání a zpracování digitalizovaných dat, musíme správně identifikovat a popsat drsnosti nebo tvarové úchylky měřené součásti. Především drsnost povrchu nám může ovlivnit nasnímání dat natolik, že při dané přesnosti může dojít ke značným rozdílům, odchylkám, které lze poznat například jen při použití více metod snímání povrchu.
Vliv drsnosti povrchu při použití mechanické sondy
Při snímání dat mechanickou sondou dochází ke styku snímaného povrchu a plochy sondy. Sonda je nejčastěji zakončena kulovou plochou o daném poloměru. Princip snímání spočívá v nájezdu nebo vlečení sondy po kontuře digitalizovaného povrchu. Vlivem nerovnosti digitalizovaného povrchu může dojít k určitým odchylkám nasnímání dat. Sonda totiž sleduje skutečný profil povrchu, který se od teoretického povrchu vlivem nerovností (především drsnosti) liší. Drsnost povrchu ovlivňuje hodnotu naměřenou kulovou sondou.
Teoretický bod, ve kterém by se měla sonda dotknout povrchu a od kterého se odvíjí naměřená hodnota, leží na vrcholu kulové plochy. Vlivem nerovností povrchu může dojít k případu, kdy se sonda dotkne povrchu v jiném bodě své kulové plochy a znemožní tak úplné dojetí teoretického dotykového bodu na povrch. Takové "nedojetí" způsobí odchylku v naměřené hodnotě Z na souřadnici X. Je zřejmé, že velikost naměřené odchylky je ovlivněna několika faktory. Na prvním místě je hodnota poloměru kulového zakončení sondy. Čím větší je tento poloměr, tím hůře se sonda "dostane" do hůře přístupného místa na profilu plochy, a tím je i větší odchylka naměřené hodnoty. Druhým faktorem je drsnost, tedy nerovnost snímaného povrchu. Především rychle se měnící výškové nerovnosti zvětšují hodnotu odchylky naměřené hodnoty. Sonda jakoby putuje po nejvyšších vrcholcích profilu plochy a vůči nejhlubším místům nabývá největších odchylek.
Trajektorie sondy tak vlastně vytvoří nový profil plochy, který se od skutečného liší právě o odchylky „nedojetí“. Samozřejmě i nové profily vzniklé snímáním sondami s různými poloměry jsou odlišné. Čím větší je poloměr sondy, tím se střední čára nového profilu blíží k nejvyšším vrcholům povrchu a profil se částečně vyhlazuje. Dochází však k nárůstu odchylky měření, neboť celé měření je postaveno pouze na nejvyšších vrcholcích profilu plochy. V minulosti byl proveden pokus založený na snímání vzorku sondami s různými rádiusy. Závěry tohoto pokusu byly statisticky zpracovány. Na základě statistických výpočtů byl učiněn závěr, že snímání povrchu sondou o poloměru 0,75 mm je možné pouze u ploch, jejichž hodnota drsnosti Rz je maximálně 3,2 až 5 µm. Při měření s nejčastěji používanou sondou o poloměru 1,5 mm nesmí hodnota drsnosti Rz přesáhnout 3 µm. Při nedodržení těchto zásad se snižuje vypovídací schopnost provedeného měření.
PLYV DRSNOSTI POVRCHU PŘI OPTICKÝCH A LASEROVÝCH METODÁCH
Stejně jako použití mechanické sondy má i použití pokrokovějších optických a laserových metod při snímání povrchu svá úskalí. Problém nastává v oblasti, kde se velikost mikronerovností povrchu pohybuje v oblasti vlnových délek světelného záření použitých sond. Názorným příkladem je proužková interferometrie. Při této metodě je CCD kamerou snímaný povrch ozařován laserem.
Vyhodnocení je zpracováno na základě srovnání s druhým referenčním povrchem. Pokud je povrch hladký, výsledkem měření je obrazový záznam složený z interferenčních proužků, jejichž pozice, rozměr a tvar se dále vyhodnocuje. Pokud je však parametr drsnosti povrchu Ra větší než čtvrtina vlnové délky použitého světelného záření, dojde k rozpadu interferenčního obrazce. Tento jev je nutno určitými postupy eliminovat. Nejjednodušší cestou je změna vlnové délky měřicího světelného zdroje. Na tomto principu jsou vyvíjeny dnešní interferometry a další přístroje využívající interferometrii. Přestože zde byl rozpad interferenčního obrazce prezentován spíše jako negativní jev při interferometrii, má také své prospěšné praktické použití a to přímo při měření drsnosti. Použitím světelných zdrojů s různými vlnovými délkami můžeme rychle určit drsnost povrchu kontrolované součásti právě pomocí rozpadu interferenčního obrazce při určité hladině mikronerovností.
Drsnost povrchu – etalony drsnosti
Drsnost povrchu – základní pojmy a vysvětlení veličin Ry, Ra, Rz, Rmax
Závěr
Reverzní inženýrství je v dnešní době často diskutovaným pojmem v průmyslové praxi. Zpočátku bylo toto odvětví určeno pouze k převodu hliněného modelu na počítačová data pro potřeby filmu nebo při prvotních návrzích designu automobilů nebo spotřebního zboží. Dnes se ale možnosti reverzního inženýrství rozvíjejí také pro potřeby kontroly kvality strojírenské výroby. Vědecký výzkum by měl být orientován především na problematiku začlenění reverzního inženýrství do životního cyklu výrobku. Příkladem je pokus o vytvoření koncepce na výrobu tvarových forem a zápustek na Katedře technologie obrábění (KTO) na ZČU v Plzni. Tato koncepce by měla obsahovat kroky pro správné navržení a vyrobení tvarových forem nebo zápustek. Prvotním krokem je samozřejmě návrh tvaru zápustky dle požadavků zákazníka. Následuje výběr nebo návrh obráběcího nástroje pro optimální obrobení tvarové plochy. S tímto krokem je spjat návrh technologie a technologických podmínek pro obrábění, výběr obráběcího nástroje a pod. Po obrobení tvarových ploch musí následovat kontrola kvality výroby. A zde by se měly do dané koncepce zapojit možnosti reverzního inženýrství. Je tedy třeba navrhnout postupy a metody účinné a efektivní kontroly tvarových ploch zápustek a jiných podobných strojírenských součástí. Správná kontrola a výpovědní hodnota výsledků je závislá na zvládnutí digitalizace a zpracování dat v požadované přesnosti. Za tímto účelem by měl být sestaven soubor experimentů digitalizace různých definovaných tvarových ploch za použití více technik digitalizace a softwarových produktů pro zpracování dat.
Poptávkový formulář
Zvýrazněné položky jsou povinné.