显微镜解决方案

表面粗糙度测量

Über Oberflächenrauheit

Definition von Oberflächenrauheit

Die Oberflächenrauheit gibt den Zustand einer bearbeiteten Oberflächen an. Die Oberflächenbeschaffenheit wird durch das optische Erscheinungsbild und die Haptik bestimmt. Beispiele:

• Eine Oberfläche, die mit einem groben Schleifmittel präpariert wurde, könnte als raue Oberfläche bezeichnet werden.
• Eine durch CNC-Bearbeitung (Computer Numerical Control) präparierte Oberfläche hingegen könnte als matt und glatt bezeichnet werden.
• Eine mit einer Läppmaschine präparierte Oberfläche könnte als Spiegeloberfläche bezeichnet werden.

Die Unterschiede in Aussehen und Textur ergeben sich aus den Höhenunterschieden (d. h. Unregelmäßigkeiten) der Oberfläche des Objekts. Dies ist ein zunehmend wichtiges Merkmal, das zur Qualitätssicherung verfolgt und quantifiziert werden muss.

Diese Unregelmäßigkeiten bestimmen die Rauheit einer Oberfläche. Die Oberflächenrauheit ist ein numerisches Maß der Oberflächenbeschaffenheit und hängt nicht vom visuellen oder haptischen Eindruck ab. Durch mehrere Messungen der Oberfläche, z. B. der maximalen Höhen und Vertiefungen, können einzelne Rauheitswerte (wie S_a, S_q und S_z) sowie deren Beziehungen ermittelt und quantitative Definitionen für eine Oberflächenqualität erstellt werden.

• > Weitere Informationen über die Parameter der Oberflächenrauheit finden Sie unter unserer Rubrik über Profilparameter und Flächenparameter.

Unregelmäßigkeiten auf Oberflächen von Bauteilen und Werkstoffen werden entweder absichtlich erzeugt oder entstehen durch verschiedene Faktoren, z. B. durch die Vibration von Schneidwerkzeugen, die verwendete Schneidkante oder die physikalischen Eigenschaften des Werkstoffs. Unregelmäßigkeiten haben unterschiedliche Größen und Formen und überschneiden sich in zahlreichen Schichten; die Höhen und Vertiefungen beeinflussen die Qualität und Funktionalität der Oberfläche des Objekts.

Folglich wirken sich Unregelmäßigkeiten auf die Eigenschaften des Produkts aus. Bei Bauteilen beeinflusst die Oberflächenbeschaffenheit die Eigenschaften des Endprodukts, beispielsweise Reibung, Haltbarkeit, Betriebsgeräusche, Energieverbrauch und Luftdichtheit. Die Oberflächenbeschaffenheit beeinflusst auch die Qualität eines Produkts, z. B. die Haftung von Tinte/Pigmenten oder Lack auf einem bestimmten Papier.

Warum muss die Oberflächenrauheit gemessen werden?

Größe und Konfiguration der Merkmale haben einen erheblichen Einfluss auf die Qualität und Funktionalität der bearbeiteten Oberflächen und die Eigenschaften der Endprodukte. Daher ist eine Messung der Oberflächenrauheit erforderlich, um die hohen Standards für die Eigenschaften der Endprodukte zu erfüllen.

Messung der Oberflächenrauheit Oberflächenunregelmäßigkeiten werden durch Klassifizierung der Höhen/Vertiefungen und der Abstände der Oberflächenmerkmale gemessen, um die Konkavität/Konvexität zu bewerten. Die Ergebnisse werden dann durch industrielle Quantifizierung berechnet und nach vorgegebenen Methoden analysiert. Der günstige oder ungünstige Einfluss der Oberflächenrauheit hängt von Größe und Form der Unregelmäßigkeiten und der Verwendung des Produkts ab. Der Grad der Rauheit muss je nach der gewünschten Qualität und den Eigenschaften der Oberfläche kontrolliert werden. Die Messung und Bewertung der Oberflächenrauheit ist ein lange bekanntes Konzept mit zahlreichen etablierten Parametern für die verschiedenen Rauheitskriterien. Die Fortschritte in der Bearbeitungstechnik und die Einführung moderner Messinstrumente ermöglichen die Bewertung der verschiedenen Aspekte der Oberflächenrauheit.

• > Ausführliche Informationen über Rauheitsnormen finden Sie unter unserer Rubrik zu internationalen Normen.

Methoden zur Messung der Oberflächenrauheit

Die Messung der Oberflächenrauheit von Bauteilen und Industrieprodukten und die qualitative Verwaltung der daraus resultierenden Daten nehmen mit der Entwicklung der Nanotechnologie und den höheren Leistungsanforderungen sowie der geringeren Größe von elektronischen Geräten zu. Herkömmliche Tastermessgeräte sind so konzipiert, dass sie Höheninformationen durch mechanischen Kontakt mit der zu messenden Oberfläche erfassen. Diese Geräte können die Oberflächenhöhe, die Merkmale und den Beschaffenheit der Oberfläche messen.

Die zunehmende Verbesserung der Herstellungsverfahren hat jedoch dazu geführt, dass immer mehr weiche Proben (z. B. Folien) und Oberflächenmerkmale vermessen werden müssen, die kleiner sind als die Spitze des Tastereinsatzes. Diese Entwicklungen der Werkstofftechnik haben zu einer Nachfrage nach berührungslosen und zerstörungsfreien Messverfahren geführt, von der linearen Messung bis zur präzisen Flächenmessung.

Um diese Anforderungen an die Messung der Oberflächenrauheit im Nanobereich zu erfüllen, wurden Lasermikroskope als Messgeräte für die Oberflächenrauheit entwickelt, die eine genaue, berührungslose 3D-Rauheitsmessung der Oberflächenmerkmale einer Probe unter Umgebungsbedingungen ermöglichen.

• > Weitere Informationen zu diesen Verfahren finden Sie unter unserer Rubrik zu Methoden zur Messung der Oberflächenrauheit.

Oberflächenrauheit - Fachbegriffe

Primäre Profilkurve: die Profilkurve bei Anwendung eines Tiefpassfilters mit einem Cutoff-Wert λs auf das gemessene Primärprofil.

Rauheitsprofil: die aus dem Primärprofil durch Unterdrückung der längsten Wellenlängenkomponenten mittels eines Hochpassfilters mit einem Cutoff-Wert λc abgeleitete Profilkurve.

Welligkeitsprofil: die Profilkurve bei sequenzieller Anwendung von Profilfiltern mit den Cutoff-Werten λf und λc auf das Primärprofil.

Probenlänge: die Länge in Richtung der Messachse, die zur Bestimmung der Profilmerkmale verwendet wird.

Auswertungslänge: die Länge in Richtung der Messachse, die zur Auswertung des untersuchten Profils verwendet wird.

Entwurfszeichnung der Profilmethode

• > Weitere Informationen über die Messung der Oberflächenrauheit finden Sie unter unserer Rubrik zu den Grundlagen der Bewertung der Oberflächenrauheit.

Weitere Informationen über die Messung der Oberflächenrauheit > Parameter der Profilmethode (Linienrauheit) > Parameter der Flächenmethode (Flächenrauheit) > Auswertung der Rauheitsparameter > Methoden zur Messung der Oberflächenrauheit > Internationale Normen > Glossare und Fachbegriffe > Grundlagen der Bewertung der Oberflächenrauheit mithilfe der Lasermikroskopie

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Berührungslos, keine Beschädigung der Probe Keine Probenvorbereitungen erforderlich. Probe einfach auf den Messtisch legen und mit der Messung beginnen.

Rauheitsinformationen einer kompletten Ebene erfassen Es können drei Arten von Informationen einer kompletten Ebene gleichzeitig erfasst werden.

Genaue Messung durch Erfassen feiner Unregelmäßigkeiten Der Laserstrahl mit 405 nm / 0,4 μm Durchmesser tastet feine Merkmale ohne Verzerrung ab.

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