Od czego zacząć? To ważne pytanie w kontekście pomiarów chropowatości powierzchni, a to z powodu dwóch problematycznych kwestii.
Pierwszą z nich jest wybór właściwej metody. Do pomiaru chropowatości powierzchni służy wiele przyrządów, a każdy z nich ma swoje unikalne zalety i wady. Niełatwo zatem wybrać optymalny dla danej próbki.
Drugą kwestię stanowi interpretacja wyników pomiaru. Z pozyskanych danych można wyprowadzić setki parametrów chropowatości, a określenie istotnych w danej sytuacji stanowi nie lada wyzwanie.
Niniejszy artykuł szczegółowo omawia te zagadnienia i podsuwa pomysły, dzięki którym wszystkie etapy pomiaru chropowatości będą przebiegały w łatwy i sprawny sposób.
Wykonywanie pomiarów chropowatości powierzchni
W przeszłości operatorzy mierzyli chropowatość powierzchni przy użyciu prostych, ręcznych mierników. Dane były spisywane ręcznie, ich analiza stanowiła odrębny proces, a cała operacja pochłaniała mnóstwo czasu i była podatna na błędy.
Obecnie wiele przyrządów oferuje efektywniejsze metody pracy oraz przyjazny interfejs z wyświetlaczami prezentującymi dane, ekranami dotykowymi, łącznością sieciową i komputerami przetwarzającymi dane. Wszystkie te udogodnienia znacząco podnoszą produktywność.
W miarę udoskonalania systemów dokładność pomiarów zaczyna odgrywać jeszcze większą rolę niż produktywność. Maksymalne wymagania dotyczące wykończenia powierzchni są teraz jeszcze bardziej rygorystyczne — oczekiwana dokładność sięga rzędu 6–8 µm — więc niezbędne stają się przyrządy o wysokiej rozdzielczości.
Porównanie przyrządów o wysokiej rozdzielczości — który sprawdza się najlepiej w pomiarach chropowatości powierzchni?
Jednym z takich przyrządów o wysokiej rozdzielczości jest mikroskop sił atomowych, który umożliwia wykonywanie pomiarów chropowatości ze zdolnością rozdzielczą bliską wymiarom pojedynczego atomu. Z drugiej strony cechuje go niska szybkość skanowania, jak i ograniczony obszar skanowania. Technika ta nie nadaje się do pomiaru dużych próbek, zwłaszcza o zakrzywionych powierzchniach, kiedy to miarodajność wyników zależy od wielkości zeskanowanej powierzchni.
Tego typu ważne kwestie sugerują, że wyboru przyrządu do inspekcji należy dokonać starannie i z uwzględnieniem różnych czynników, m.in. tempa pracy, rozdzielczości czy zakresu skanowania.
Natomiast przyrządy optyczne, takie jak skaningowe laserowe mikroskopy konfokalne, umożliwiają błyskawiczne generowanie obrazów 3D stosunkowo dużych próbek w wysokiej rozdzielczości. To technika nieniszcząca pozwalająca też badać nierówne powierzchnie z zagłębieniami, do których igła profilometru stykowego zwyczajnie nie dociera.
Obrazowanie 3D umożliwia szybkie lokalizowanie obszarów zainteresowania i ustalanie źródła zebranych danych. Korzyści te znacząco skracają czas pomiaru i zwiększają jego dokładność podczas badania niedużych próbek i mikroskopijnych właściwości.
Rozwiązania optyczne takie jak oferowany skaningowy laserowy mikroskop konfokalny LEXT™ OLS5100 gwarantują dokładność i powtarzalność wyników dzięki zastosowaniu identyfikowalnych wzorców. Dzięki temu w czasie pomiarów można uzyskiwać wiarygodne wyniki.
Mikroskop konfokalny OLS5100 to zaawansowane narzędzie, które pozwala szybko skanować powierzchnie i wykonywać dokładne pomiary
Interpretowanie wyników pomiarów chropowatości powierzchni
Po zakończeniu pomiarów należy zinterpretować ich wyniki. Informacje o chropowatości są zwykle wyrażane w postaci pojedynczego parametru — Ra. Parametr Ra nie uwzględnia jednak wszystkich informacji o odchyleniach w topografii powierzchni, na przykład informacji o zagęszczeniu nierówności czy rozkładzie bądź kształcie powtarzalnych wzorców.
Ograniczona pula informacji zawartych w parametrze Ra spowodowała, że inżynierowie określili dodatkowe parametry chropowatości. Umożliwiają one ocenę takich właściwości, jak rozkład, kształt, ostrość, objętość czy dominująca kierunkowość. Oprogramowanie laserowego mikroskopu konfokalnego LEXT OLS5000 pozyskuje blisko sto parametrów, które dla wygody użytkownika uporządkowane są według kategorii i dopasowane do różnego typu zastosowań.
Przykładowo, parametry objętościowe umożliwiają ilościowe opisanie objętości nierówności i dołków, dostarczając kluczowych informacji w badaniach dotyczących właściwości smarnych i zużycia materiałów. Parametry opisujące cechy charakterystyczne, takie jak zagęszczenie szczytów czy średnia krętość, pozwalają ocenić jakość obróbki powierzchni i jej fakturę podczas wytwarzania przyrostowego. Ważne jest, by zrozumieć istotę tych parametrów i wskazać te mające największe znaczenie w danym zastosowaniu.
Praktyczne wskazówki dotyczące pomiarów chropowatości powierzchni
Rozwiązania optyczne takie jak oferowany mikroskop konfokalny LEXT pomagają przezwyciężyć wiele trudności towarzyszących pomiarom chropowatości powierzchni. Więcej informacji o mikroskopie i praktyczne wskazówki dotyczące pomiarów można znaleźć w naszym kompleksowym portalu poświęconym pomiarom chropowatości powierzchni.
Poznawaj metody, techniki i cenne wskazówki online, odwiedzając portal Olympus poświęcony pomiarom chropowatości powierzchni
Powiązane treści
Webinarium: 5 rzeczy, które trzeba wiedzieć o metrologii powierzchni
Portal poświęcony pomiarom chropowatości powierzchni
4 wskazówki, jak korzystać z centrum zasobów dotyczących metrologii optycznej — w pracy i do badań
