نمودار زبری سطح: راهنمای مهندسی قطعی برای ساخت دقیق

هنگامی که ما در Dazao ناهمواری سطح را بررسی می کنیم، فقط در مورد درخشش زیبایی شناختی یک قطعه صحبت نمی کنیم. ما در مورد معماری نامرئی بحث می کنیم که تصمیم می گیرد یک بلبرینگ هوافضا با سرعت بالا 10000 ساعت دوام بیاورد یا نه. یا ممکن است تا ده تا گیر کند.

درماشینکاری CNC، چاپ سه بعدی و قالب گیری تزریقی، پرداخت سطح اغلب اشتباه ترین مشخصات طراحی CAD است. یک تصور غلط رایج این است که نرم تر همیشه بهتر است. در Dazao، تجربه 20 ساله فروشگاه-ما چیز دیگری می‌گوید. پرداخت اشتباه سطح می تواند باعث خرابی یا هدر رفتن پول شود.

در این راهنما، مفاهیم کلیدی زبری سطح را تجزیه می کنیم. Ra و Rz را با هم مقایسه می کنیم. ما فرآیندهای تولید، هزینه ها و کاربردهای مهندسی واقعی را پوشش می دهیم. این به شما کمک می کند تا تصمیمات آگاهانه بگیرید.

چیستپایان سطحدر ماشینکاری؟

برای درک نمودار زبری سطح، ابتدا باید درک کرد که "سطح" در واقع چیست. در یک جهان اقلیدسی کامل، یک هواپیما صاف است. در دنیای تولید کاهشی، سطح، منظره ای آشفته از قله ها، دره ها و امواج است.

ناهمواری در مقابل موج‌پذیری در مقابل فرم: تفاوت‌های کلیدی در فینیش سطح

پروفایل سطح یک سیگنال ترکیبی از سه جزء هندسی مجزا است:

· زبری (نمایه اولیه):اینها بی‌نظمی‌های{0}}فرکانس بالا هستند که توسط لبه ابزار برش باقی می‌مانند. آنها همچنین می توانند از سنگ زنی چرخ یا چاپ سه بعدی-لایه به- برآیند. این نویز است که ما با استفاده از Ra و Rz اندازه گیری و کمیت می کنیم.

· Waviness (نمایه ثانویه):اینها بی‌نظمی-با فاصله وسیع‌تر هستند. مسائل ماکرو معمولاً باعث ایجاد موج می شوند. اینها شامل پچ پچ ماشین، خروج دوک، انبساط حرارتی در حین برش و نگهداری ناپایدار در کار است. شما می توانید مقدار Ra کم را در قسمتی که بسیار موج دار است داشته باشید که همچنان منجر به خرابی آب بندی می شود.

· فرم (خطا در شکل):این انحراف کل از هندسه مورد نظر است. به عنوان مثال، یک سیلندر ممکن است کمی مخروطی داشته باشد. یک صفحه مسطح ممکن است کمان کمی داشته باشد.

Surface Lay چیست و چرا در ماشینکاری اهمیت دارد؟

Lay جهت الگوی سطح غالب است. چرا این موضوع برای DFM (طراحی برای تولید) شما اهمیت دارد؟

· لایه گذاری طولی:اگر علامت‌های ابزار موازی با جهت حرکت باشند، اصطکاک را به حداقل می‌رسانند.

· لایه شعاعی/دایره ای:اغلب در فرز صورت دیده می شود، جایی که کاتر قوس های چرخشی ایجاد می کند.

· Cross-Hatched Lay:برای سیلندرهای موتور (هونینگ) برای اطمینان از حفظ روغن ضروری است.

در Dazao، ما فقط به عدد روی نمودار نمی پردازیم. ما Lay را به حرکت عملکردی قسمت شما جهت می دهیم.

پارامترهای زبری سطح توضیح داده شده (Ra، Rz، Rq و بیشتر)

مهم ترین اشتباه در مهندسی مدرن، اتکای بیش از حد-به Ra (میانگین زبری) است. در حالی که Ra زبان این صنعت است، این یک معیار میانگین است که اغلب حقیقت را پنهان می کند.

Ra در زبری سطح چیست؟ تعریف، فرمول و محدودیت ها

Ra میانگین حسابی تمام انحرافات نیم رخ از خط میانگین است. برای کنترل کیفیت عمومی عالی است زیرا پایدار و قابل تکرار است.

با این وجود، Ra از شکلی که قله ها به خود می گیرند بی خبر است. سطحی با قله‌های تیز-سوزن مانند و سطحی با قله‌های گرد-تپه‌ای می‌تواند دارای Ra باشد. قله های تیز یک مهر و موم پلاستیکی جفت گیری را از بین می برند. آنهایی که گرد شده نمی خواهد.

Rz چیست و چرا برای عملکرد آب بندی اهمیت دارد؟

Rz میانگین فاصله بین پنج قله بلندترین و پنج عمیق ترین دره را اندازه می گیرد.

بینش مهندسی Dazao: برای قطعات هیدرولیک، آب‌بند خلاء و اتصالات فشار بالا، فقط Rz مهم است. یک شیار عمیق (مسیر نشتی) ممکن است اجازه دهد سیال از کنار یک مهر و موم عبور کند. Ra میانگین آن دره را به بیرون می‌دهد و به شما گذر می‌دهد، اما قطعه در مزرعه نشت می‌کند.

Rq (زبری RMS): وقتی حساسیت بیشتر از میانگین مهم است

Root Mean Square نسبت به Ra به بالا و پایین های گاه به گاه حساس تر است.

استاندارد در صنعت نوری و برای قطعات شیشه و آینه با دقت بالا-.

پارامترهای زبری سطح پیشرفته: Rsk (Skewness) و Rku (Kurtosis)

برای کمک به طراحی خود برای رسیدن به سطح بالایی از EEAT، موارد زیر را در نظر بگیرید.

Rsk (Skewness):این نشان می‌دهد که سطح اوج-مسلط‌تر است یا دره- غالب است. یک چولگی منفی (دره‌های بیشتر) برای سطوح لغزنده روغن کاری شده ایده‌آل است زیرا دره‌ها به‌عنوان مخازن روغن میکروسکوپی عمل می‌کنند.

Rku (Kurtosis):این مقدار سنخیت را اندازه می‌گیرد. مقدار کورتوز 3 یک توزیع گاوسی است. مقدار بالاتر از 3 به این معنی است که سطح ساینده است و منجر به سایش اولیه سریع می شود (شکست-در دوره).

نمودار زبری سطح (درجات Ra، Rz، N و روش‌های ماشینکاری)

(در زیر هسته داده برای مرجع فنی Dazao آمده است. به گنجاندن N-درجه و ضریب هزینه توجه کنید.)

استاندارد زبری سطح ISO 21920 توضیح داده شده است

اکثر "نمودار ناهمواری سطح" در وب قدیمی هستند و هنوز به ISO 4287 ارجاع می دهند. در سال 2021، ایزو ISO 21920 را برای جایگزینی 4287 قدیمی منتشر کرد.

چرا شیفت؟

مهندسان استاندارد قدیمی را برای دوره ای از مترهای قلم آنالوگ ساخته اند. استاندارد جدید از پروفیلومتری نوری و پردازش داده های دیجیتال پشتیبانی می کند.

· تنظیمات فیلتر (قطع-):استاندارد جدید نحوه محاسبه طول "قطع-" (λc) را دوباره تعریف می کند. در گذشته، مهندسان اغلب این قطع-را نادیده می گرفتند. این منجر به اندازه گیری های مختلف برای تامین کننده و مشتری شد.

· تمرکز عملکردی:ISO 21920 اعداد روی کاغذ را به عملکرد واقعی قطعه پیوند می دهد. اگر تامین کننده فعلی شما ISO 21920 نباشد، از منحنی جهانی عقب تر است.

چگونه مواد مختلف بر پرداخت سطح تأثیر می گذارد?(آلومینیوم، فولاد، تیتانیوم)

شما نمی توانید Ra 0.4 را روی هر ماده مشخص کنید و انتظار نتایج یکسانی را داشته باشید.

آلومینیوم(6061{3}}T6, 7075): مدیریت لبه های ساخته شده و لکه دار شدن

آلومینیوم نرم است و ضریب انبساط حرارتی بالایی دارد. اگر ابزار برش «آینه-صیقل‌شده» نباشد و دور در دقیقه به اندازه کافی بالا نباشد، آلومینیوم به جای برش، لکه‌دار می‌شود. این یک لبه-بالا (BUE) ایجاد می‌کند که سطح را خراب می‌کند. برای رسیدن به Ra 0.4 روی آلومینیوم بدون پرداخت ثانویه، از ابزارهای پوشش داده شده الماس{5}}مثل کربن (DLC) استفاده می کنیم.

فولاد ضد زنگ(304, 316L): غلبه بر کار{2}}سخت شدن در پایان

فولاد ضد زنگ یک ماده بسیار بادوام است. اگر ابزار حتی برای یک میلی ثانیه بیش از حد طولانی روی سطح بماند، کار سطح{1}}سخت می‌شود.

سپس پایان دادن به Ra پایین غیرممکن می شود. ما برای حذف سریع گرما از-فشار بالا، از طریق- خنک کننده اسپیندل استفاده می کنیم. این به حفظ سطح یکنواخت N6 کمک می کند.

تیتانیوم:-چالش‌های مدول پایین در بخش‌های هوافضا با دیواره نازک-

تیتانیوم انعطاف پذیر است. وقتی ابزار به آن فشار می آورد، مواد به سرعت به عقب برمی گردند. این امر دستیابی به مقدار Rz ریز را در بخش‌های هوافضا با دیوار نازک- بسیار دشوار می‌کند. ما از نگهدارنده‌های ویژه ارتعاش{4}}برای مقابله با این صحبت استفاده می‌کنیم.

هزینه پایان سطح در مقابل زبری (Ra 6.3 تا 0.05 توضیح داده شده)

یک "دیوار" در Ra 0.8 (32 µin) وجود دارد.

منحنی هزینه زبری سطح: چرا Ra 0.4 گران است

· از Ra 6.3 تا 1.6:افزایش هزینه خطی است. این بیشتر در مورد نرخ خوراک و زمان چرخه است.

· از Ra 1.6 تا 0.8:منحنی هزینه شروع به خم شدن به سمت بالا می کند. ما باید درج‌های "Wiper" را معرفی کنیم، انتظارات عمر ابزار را کاهش دهیم و بازرسی‌های میانه-فرآیند را انجام دهیم.

· کمتر از Ra 0.4:هزینه منفجر می شود. شما دیگر "ماشین کاری" نمی کنید. شما در حال "تمام شدن" هستید. این امر مستلزم نصب جداگانه روی ماشین سنگ زنی یا کار دستی توسط یک پولیشگر اصلی است.

چگونه می توان هزینه ماشینکاری را با منطقه بندی کاربردی سطح پایان کاهش داد؟

از تعریف یک سطح کلی برای کل قسمت خودداری کنید. ما به مشتریان خود کمک می کنیم تا از منطقه بندی عملکردی استفاده کنند:

· سطوح جفت: Ra 0.8

· شیارهای مهر و موم: Rz 3.2

· سطوح در معرض/زیبایی: Ra 1.6

· جیب های داخلی/مخفی: Ra 6.3

با متمایز کردن این مناطق، ما به مشتریان کمک کرده‌ایم هزینه‌های BOM (صورت‌حساب مواد) خود را تا 40% کاهش دهند.

نحوه تأثیر عملیات سطحی بر زبری سطح (آندایز کردن، پولیش کردن، انفجار)

پس از توقف دستگاه CNC چه اتفاقی می افتد؟ پردازش{0}}پست می‌تواند پوشش سطح شما را ذخیره یا از بین ببرد.

انفجار مهره:اغلب برای پنهان کردن علائم ماشینکاری استفاده می شود. با این حال، انفجار مهره‌ای رادیواکتیو یک قطعه ریز ماشینکاری شده را افزایش می‌دهد. اگر یک روکش Ra 0.8 داشته باشید و سپس آن را برش بزنید، احتمالاً به پایان مات Ra 2.0 خواهید رسید.

آندایزینگ (نوع II در مقابل نوع III):آندایزینگ سخت (نوع III) یک لایه ضخیم از اکسید آلومینیوم ایجاد می کند. این لایه از توپوگرافی اصلی پیروی می کند اما "دانه" خود را اضافه می کند. به طور کلی، شما باید افزایش Ra را 10-20٪ پس از آندایزینگ سخت فرض کنید.

الکترو پولیش:ناجی صنعت پزشکی. با استفاده از یک فرآیند الکتروشیمیایی، "میکرو-پیک ها" را حذف می کند. این باعث کاهش Ra و ایجاد یک سطح شیمیایی تمیز و صاف می شود.

نحوه اندازه گیری زبری سطح (ابزارها و روش ها)

اگر نمی توانید آن را اندازه گیری کنید، مالک آن نیستید. آزمایشگاه کیفیت ما مجهز به موارد زیر است:

· پروفیلومترهای قلم (تماس): برای داده های ناهموار و قابل اعتماد Ra/Rz در قطعات استاندارد.

· میکروسکوپ هم کانونی (غیر تماسی): برای مواد ظریف یا زمانی که به نقشه سه بعدی سطح نیاز داریم (پارامترهای S-).

· مقایسه‌کننده‌های بصری: برای بررسی سریع-در طول تولید برای اطمینان از اینکه هیچ ابزاری فرسوده نشده است.

چگونه نرخ تغذیه و شعاع ابزار بر زبری سطح تأثیر می گذارد?

بسیاری از مهندسان به نمودار زبری سطح نگاه می کنند و فرض می کنند که ماشین به سادگی آن عدد را "خروجی" می کند. ما می دانیم که پرداخت سطح یک نتیجه ریاضی از هندسه ابزار و حرکت است.

Rt و Ra از Feed Rate و Nose Radius

برایچرخاندنوآسیاب، می توانید با استفاده از نرخ خوراک (f) اوج نظری-تا-ارتفاع دره (Rt) را محاسبه کنید. شما همچنین به شعاع بینی ابزار (r) نیاز دارید.

و میانگین حسابی (Ra) تقریباً برابر است با:

بینش مهندسی Dazao:

برای نصف کردن مقدار Ra خود، دو انتخاب دارید:

· نرخ تغذیه (f) را به نصف کاهش دهید، که زمان (و هزینه) ماشینکاری شما را دو برابر می کند.

· شعاع دماغه ابزار (r) را افزایش دهید. با این حال، شعاع بزرگ‌تر فشار ابزار را افزایش می‌دهد و می‌تواند باعث ایجاد "پچپ" (مواج) در قسمت‌های نازک-دیواره شود.

این جایی است که ماشین‌کاران چیره دست Dazao مدام در تعادل شعاع و فید برای دستیابی به مشخصات شما بدون کاهش بودجه، کسب درآمد می‌کنند.

الزامات تکمیل سطح بر اساس صنعت (هوا فضا، پزشکی، هیدرولیک)

صنایع مختلف الزامات پنهانی دارند که در نمودار زبری سطح استاندارد دیده نمی شوند.

هوافضا: زندگی خستگی و عوامل استرس

در هوافضا (به عنوان مثال، پره های توربین یا ارابه فرود ساختاری)، یک سطح هرگز فقط یک سطح نیست. یک پرداخت خشن (Ra > 3.2) به عنوان یک سری از افزایش دهنده استرس عمل می کند. تحت بارگذاری چرخه ای، ترک ها در پایین این دره های میکروسکوپی شروع می شوند.

پروتکل هوافضای Dazao: ما اغلب از شات پینینگ بعد از ماشینکاری استفاده می کنیم. این روش با محیط های کروی ریز به سطح برخورد می کند.

تنش های پسماند فشاری ایجاد می کند. این تنش ها دره ها را در پروفیل زبری آب بندی می کنند. این می تواند تا حد زیادی عمر خستگی را افزایش دهد.

پزشکی: زیست سازگاری و حفظ باکتری

برای ایمپلنت های ارتوپدی (مفاصل لگن، پیچ های استخوانی)، مقدار Ra یک موضوع مرگ و زندگی است.

· تله:اگر سطحی بیش از حد صاف باشد (Ra <0.05)، سلول های استخوانی ممکن است نچسبند (استئواینتگراسیون).

· خطر:اگر خیلی ناهموار باشد (Ra > 0.8)، دره ها می توانند محل نگهداری باکتری هایی باشند که در برابر عقیم سازی مقاوم هستند.

· راه حل Dazao:ما از Finishing بشکه گریز از مرکز برای ایجاد یک روکش همسانگرد غیر جهت-. این الزامات دقیق پزشکی Rz را برآورده می کند.

هیدرولیک: سطح "Seal{0}}Killer".

در سیلندرهای هیدرولیک، میله پیستون باید به اندازه کافی صاف باشد تا از پوشیدن آب بند جلوگیری شود. همچنین باید به اندازه کافی زبر باشد تا لایه نازکی از روغن را در خود نگه دارد.

نقطه شیرین: Ra بین 0.2 تا 0.4 میکرومتر استاندارد است. اما مهمتر از آن، شما باید Rmax را کنترل کنید. یک سنبله می تواند یک سیل پلی اورتان با فشار بالا را پاره کند و منجر به نشت مایعات فاجعه بار شود.

عیوب متداول فینیش سطح و نحوه رفع آنها

هنگامی که قطعه ای از دستگاه جدا می شود و استاندارد Dazao را برآورده نمی کند، به دنبال این چهار Surface Killer می گردیم:

1. چتر (Waviness):

· ظاهر:امواج دوره ای یا "راه راه ببر".

· علت:عدم استحکام در تنظیم یا رزونانس هارمونیک.

· راه حل:سرعت اسپیندل را تغییر دهید (SSV - تغییر سرعت اسپیندل) یا از آسیاب های انتهایی مارپیچ متغیر- استفاده کنید.

2. پارگی (BUE - Built-Up Edge):

· ظاهر:یک سطح کنده شده یا کدر،-مانند کاغذ سنباده.

· علت:سرعت برش خیلی کم است. مواد به نوک ابزار جوش داده می شود.

· راه حل:سرعت برش (Vc) را افزایش دهید و به روکش PVD{0}}با روانکاری بالا بروید.

3. علائم خوراک:

· ظاهر:نخ های قابل مشاهده روی قسمت

· علت:نرخ تغذیه نسبت به شعاع بینی بسیار زیاد است.

· راه حل:از یک درج برف پاک کن استفاده کنید که دارای یک ناحیه مسطح کوچک در لبه برش است تا علائم تغذیه را اتو کنید.

4. تزیین:

· ظاهر:یک سطح براق اما لکه دار.

· علت:این ابزار به جای برش، کسل کننده و مالشی است.

· راه حل:فوراً ابزار را تغییر دهید و سخت شدن{0}}در مواد را بررسی کنید.

تأثیر محیطی پرداخت سطحی در تولید

Dazao به عنوان یک سازنده مسئول، پایداری مشخصات سطح را نیز در نظر می گیرد. تکمیل دقیق-(سنگ زنی، ساییدن، پرداخت) انرژی زیادی مصرف می کند.

همچنین انبوهی تولید می کند. Swarf گرد و غبار فلزی است که با مایع خنک کننده مخلوط شده است. بازیافت Swarf سخت تر از تراشه های CNC استاندارد است.

توصیه ما:
با استفاده از Ra 1.6 به جای Ra 0.4 که هنوز کار می کند، می توانید ردپای کربن را تا حدود 25 درصد کاهش دهید. این زمان دستگاه کمتر و ضایعات مصرفی کمتری است.

پارامترهای زبری سطح سه بعدی (ISO 25178 توضیح داده شده)

دنیا از اندازه‌گیری سطح دو بعدی (پروفایل) به اندازه‌گیری سطح سه بعدی (آرئال) در حال حرکت است. این استاندارد ISO 25178 است.

Sa (میانگین سطحی زبری): به جای یک خط، مساحت مربع را اندازه می گیریم.

Sp (حداکثر اوج): برای شناسایی "خراش" یا نقاط بلند در قطعات فلزی پرینت سه بعدی ضروری است.

Sv (Maximum Valley): برای بررسی مخازن روان کننده ضروری است.

در Dazao، ما در تداخل سنجی نور سفید (WLI) سرمایه گذاری می کنیم. این به ما کمک می‌کند تا نقشه‌های سطح سه بعدی کامل را برای بخش‌های مهم{2}}مأموریت ارائه دهیم.

نتیجه گیری

نمودار زبری سطح بیش از مجموعه ای از اعداد است. این یک نقشه راه برای موفقیت مهندسی است.

ما معتقدیم که شفافیت کلید یک مشارکت موفق است. با دانستن اینکه پرداخت Ra 0.8 بیشتر از Ra 3.2 هزینه دارد، بهتر طراحی می کنید. همچنین زمانی که بدانید چه زمانی از Rz به جای Ra استفاده کنید بهتر طراحی می کنید.

ماموریت ما پر کردن شکاف بین "طراحی دیجیتال" و "واقعیت فیزیکی" است. فرقی نمی‌کند با پچ پچ در بخش هوافضای تیتانیومی سروکار داشته باشید، تیم مهندسی ما می‌تواند کمک کند.

ما همچنین می توانیم به شما در کاهش هزینه مسکن خودرو کمک کنیم.