Surface Roughness: Alles, was Sie wissen müssen

Bei der Herstellung von Bauteilen ist neben den Abmessungen und Toleranzen auch die Oberflächengüte ein entscheidender Aspekt. Die richtige Oberflächenrauhigkeit wird beibehalten, um Haltbarkeit, Leistung und Qualität zu erreichen.

Wenn Sie nichts über die Oberflächenrauhigkeit wissen und wissen möchten, was die Oberflächenrauhigkeit ist und welche Einheiten sie hat, lesen Sie den folgenden Leitfaden.

Was ist Oberflächenrauheit in der maschinellen Bearbeitung und Fertigung?

Die Oberflächenbeschaffenheit wird als Oberflächenveredelung oder Oberflächenrauhigkeit bezeichnet. Sie ist die Abweichung, die die Oberfläche im Vergleich zu einer vollkommen ebenen Fläche aufweisen kann. Der Begriff Oberflächengüte bezieht sich auf den Grad der Bearbeitung und des Polierens, der auf ein Bauteil angewendet wird. Die Verwendung von Bauteilen hängt von ihrer Oberflächenrauhigkeit ab.

Maßeinheiten für die Oberflächenrauhigkeit (Ra)

Was sind Ra-Einheiten?

Ra steht für "roughness average", eine Einheit zur Messung der Oberflächenrauheit in der Fertigung. Sie bietet eine Möglichkeit, die Glätte und Textur einer Oberfläche zu quantifizieren und gibt einen Einblick in ihr Aussehen und ihre Funktionalität. Sie wird in Mikrozoll oder Mikrometern gemessen.

Ra-Wert in Oberflächenrauheit

Ein Wert für die Oberflächenrauheit gibt die durchschnittliche Abweichung der Oberfläche von der Mittellinie bei einer bestimmten Stichprobenlänge an.

Begriffe der Oberflächenrauhigkeit

Die verschiedenen Begriffe, die bei der Bestimmung der Oberflächenrauhigkeit verwendet werden, sind im Folgenden aufgeführt.

Ra

Ra ist die gebräuchlichste Maßeinheit für die Bewertung der Oberflächengüte. Sie stellt die arithmetische mittlere Abweichung dar, die die Rauheit einer Oberfläche umfasst. Sie quantifiziert die Abweichung der Rauheit von der Mittellinie.

Rz

Rz ist ein Maß für die maximale durchschnittliche Höhe der Oberfläche eines Bauteils. Er stellt den Durchschnitt von fünf Abweichungen dar, die zwischen dem niedrigsten und dem höchsten Gipfel liegen. Manchmal, wenn Ra aufgrund ungenauer Messungen unbedacht ist, hilft die Einheit Rz, Fehler zu vermeiden.

Rp

Rp stellt die maximale Spitzenhöhe von der Mittellinie dar. Es handelt sich um die Höhe der höchsten Spitze und ist ein sehr wichtiger Parameter, da er die maximale Unregelmäßigkeit der Oberfläche bestimmt. Er wird in Mikrometern oder Mikrozoll gemessen.

Rv

Rv ist die maximale Tiefe des Tals; sie misst den tiefsten Wert in der Probenahmelänge ab der Mittellinie. Er gibt die Tiefe der Vertiefung auf einer bestimmten Oberfläche an, und Faktoren wie die Spannungskonzentration können ihn beeinflussen.

Rmax

Bei der Beurteilung der Oberflächenrauhigkeit sind Kratzer und Grate von großer Bedeutung, und max hilft bei der Identifizierung dieser Unregelmäßigkeiten.

RMS

RMS steht für Roughness Magnitude Surface; es misst die Oberflächenrauheit, indem es die Höhenwerte nimmt und sie quadriert. Sie gewichtet die Extremwerte und gibt einen detaillierten Einblick in die Beschaffenheit der Oberfläche.

Was ist die Standard-Oberflächengüte bei der maschinellen Bearbeitung?

3,2μm Ra ist die Standard-Oberflächenbearbeitung und wird für allgemeine Anwendungen gewählt. Sie bietet ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Herstellbarkeit und Funktionalität und erfordert keine umfangreiche Nachbearbeitung. Dieser Ra-Wert steht für eine mäßig glatte Oberfläche, die zwar einige sichtbare Werkzeugspuren, aber keine wesentlichen Unregelmäßigkeiten aufweist.

Arten der maschinellen Endbearbeitung

Die verschiedenen Arten von Bearbeitungsoberflächen sind wie folgt:

Unbearbeitetes Finish

Es handelt sich um die Oberfläche, die direkt nach der Bearbeitung erscheint und Werkzeugspuren aufweist. Diese Oberfläche hat einen Ra-Wert zwischen 3,2 und 6,3 µm. Sie wird für Teile gewählt, bei denen die Ästhetik nicht wichtig ist, wie Funktionsprototypen.

Glatte Oberfläche

Eine glatte Oberfläche ist eine feine Oberfläche, die durch die Verwendung eines Formwerkzeugs und die Bearbeitung bei langsamer Geschwindigkeit erreicht wird. Sie hat einen Ra-Wert zwischen 0,8 und 1,6 µm. Sie wird in Anwendungen wie der Medizin verwendet, Luft- und Raumfahrtund Kraftfahrzeuge, wo glatte Oberflächen die Reibung verringern.

Strukturierte Oberfläche

Bei einer strukturierten Oberfläche handelt es sich um eine Oberfläche, die mit Hilfe von Verfahren und Werkzeugen, wie z. B. Perlstrahlen und Strahlen, absichtlich aufgeraut wurde. Rändeln. Es hat einen Ra-Wert von über 6,3 µm. Es wird zur Verbesserung der Griffigkeit, zur Verringerung der Blendwirkung und für dekorative Zwecke verwendet.

Spiegelnde Oberfläche

Eine Hochglanzoberfläche ist eine Oberfläche, die poliert ist und eine nahtlose Glätte aufweist. Der Ra-Wert bei dieser Oberfläche beträgt 0,2 µm. Eine solche Oberfläche ist bei optischen Produkten erforderlich.

Eloxierte Oberfläche

Eine eloxierte Oberfläche wird durch eine chemische Behandlung der Oberfläche erreicht, wobei sich eine Eloxalschicht bildet, die sowohl die Ästhetik als auch die Korrosionsbeständigkeit verbessert. Der Ra-Wert einer eloxierten Oberfläche beginnt in der Regel bei 3,2 µm und wird in der Luft- und Raumfahrt sowie bei elektronischen Komponenten verwendet.

Wie werden unterschiedliche Rauheitsgrade der Oberfläche erreicht?

Es gibt verschiedene Oberflächenrauhigkeitsstufen, die mit unterschiedlichen Methoden erreicht werden, wie im Folgenden erläutert wird.

Unbearbeitet

Die so bearbeiteten Oberflächen werden direkt nach der Bearbeitung erzielt und weisen einige Werkzeugspuren auf. Die Oberflächenrauhigkeit dieser Oberflächen beträgt etwa 3,2 bis 6,3 µm Ra. Es handelt sich um ein kostengünstiges Verfahren, das sich für Anwendungen eignet, bei denen keine ästhetisch ansprechenden Teile benötigt werden.

Perlgestrahlt

Perlstrahlen ist ein Verfahren zur Oberflächenbearbeitung, bei dem feine Glasperlen verwendet werden, die mit hohem Druck auf die Oberfläche gestrahlt werden. Es erzeugt eine gleichmäßige und matte Oberfläche, und der Ra-Bereich einer solchen Oberfläche liegt zwischen 1,6 und 6,3 µm Ra. Es hilft, die scharfen Kanten zu glätten und die Ästhetik der Komponenten zu verbessern.

Eloxieren

Eloxieren ist ein Verfahren zur chemischen Behandlung der Oberfläche, bei dem eine Eloxalschicht auf der Oberfläche der Bauteile entsteht. Es gibt zwei verschiedene Arten von Eloxalverfahren:

Eloxiert Typ II

Beim Eloxieren des Typs II wird eine dünne Oxidschicht mit einer Oberflächenrauhigkeit von 5-25 µm auf der Oberfläche erzeugt. Sie ist korrosionsbeständig und ermöglicht die Herstellung verschiedener Farben. Es ist leicht und wird daher meist für Elektronikgehäuse verwendet.

Eloxiert Typ III

Beim Eloxieren des Typs III handelt es sich um eine harte Oxidschicht mit einer Oberflächenrauhigkeit von 25 bis 100 µm. Diese Art der Eloxierung verleiht der Oberfläche eine hohe Beständigkeit gegen Korrosion und Verschleiß. Sie wird meist für militärische Anwendungen gewählt.

Optionen für die Oberflächenrauhigkeit bei der CNC-Bearbeitung

Die verschiedenen Arten der Oberflächenrauheit, die durch die CNC-Bearbeitung erreicht werden, sind wie folgt:

3,2 μm Ra

3,2 μm Ra ist das Finish, das für die chemischen Maschinen geeignet ist; es ist meist akzeptabel für die Verbraucherteile und hat glatte Oberflächen. Allerdings sind auf diesen Bauteilen einige sichtbare Werkzeugspuren zu sehen.

1,6 μm Ra

1,6 μm Ra hat Schnittmarken und wird meist für Teile verwendet, die hohen Belastungen ausgesetzt sind oder eng anliegen müssen.

0,8 μm Ra

0,8 μm Ra ist eine Oberflächengüte, die hochwertige Oberflächen bietet und auch kostspielig ist. Sie ist jedoch wichtig für solche Teile, die einer hohen Belastung ausgesetzt sind.

0,4 μm Ra

0,4μm Ra ist eine Oberflächenrauheit, die für Bauteile gewählt wird, bei denen eine nahtlose Oberfläche oberste Priorität hat. Sie ist für solche Bauteile geeignet, die übermäßigen Spannungen und Belastungen ausgesetzt sind.

Hauptauswirkungen der Oberflächenrauhigkeit auf Teile

Die Auswirkungen der Oberflächenrauheit auf die Bauteile sind wie folgt:

Abnutzungswiderstand

Wenn die Oberfläche rau ist, erzeugt die Verbindung zwischen den zusammenpassenden Komponenten eine erhöhte Reibung. Dies führt zu einem schnellen Verschleiß.

Stabilität der Passform

Raue Oberflächen sind weniger verschleißfest, und daher vergrößert sich das Spiel während des Gebrauchs. Die Mikrospitzen werden bei der Montage des Übermaßes der Passungen abgeflacht, wodurch das effektive Übermaß verringert und die Festigkeit der Verbindung geschwächt wird.

Ermüdungsfestigkeit

Raue Teile haben größere Täler, die wie Spannungskonzentratoren wirken. Diese wirken sich auf die Ermüdungsfestigkeit der Bauteile aus.

Korrosionsbeständigkeit

Aufgrund der Rauheit der Oberflächen können Luft und Feuchtigkeit in die Metallteile eindringen, was dazu führt, dass die Teile weniger korrosionsbeständig sind.

Siegelfähigkeit

Raue Oberflächen können nicht ausreichend abdichten, was zu Undichtigkeiten zwischen den zusammengebauten Komponenten führen kann.

Kontakt Steifigkeit

Die Kontaktsteifigkeit ist die Fähigkeit der zusammengesteckten Bauteile, sich bei Einwirkung äußerer Kräfte nicht zu verformen. Die Steifigkeit einer Maschine hängt von der Kontaktsteifigkeit ab, die zwischen den Teilen vorhanden ist.

Messgenauigkeit

Wird ein Bauteil mit dem Messwerkzeug gemessen, wirkt sich die Rauheit der Oberfläche auf die Genauigkeit der Messung aus.

Umrechnungstabelle für Oberflächenrauhigkeit

Die Umrechnungstabelle für die Oberflächenrauhigkeit lautet wie folgt.

Wie misst man die Oberflächenrauhigkeit?

Es gibt verschiedene Methoden zur Messung der Oberflächenrauhigkeit, die im Folgenden erläutert werden:

Profiling-Methode: Bei dieser Methode werden Oberflächen mit einer Sonde mit hoher Auflösung gemessen.

Bereich Technik: Bei dieser Methode wird die endliche Fläche einer bestimmten Oberfläche gemessen. Die Messungen ergeben einen statistischen Mittelwert von Tälern und Spitzen. Bei dieser Technik werden Kapazitätssonden, Ultraschallstreuung oder optische Streuung verwendet.

Mikroskopie-Technik: Es handelt sich um eine qualitative Methode zur Messung der Kontakte. Sie gibt Auskunft über die Täler und Spitzen der Oberflächen.

Schlussfolgerung

Die Oberflächenrauhigkeit ist ein entscheidender Aspekt bei der Herstellung von Bauteilen, da ihre Leistung und Haltbarkeit davon abhängen. Wenn Sie Komponenten mit der besten Oberflächengüte für Ihre kundenspezifischen Anwendungen herstellen möchten, sind wir bei DEK kann Ihnen helfen. Wir verfügen über erfahrene Ingenieure, die die Bedeutung der Oberflächenrauhigkeit von Bauteilen sehr sorgfältig berücksichtigen und eine außergewöhnliche Perfektion gewährleisten.

FAQs

Wie wird die Oberflächenrauheit erzeugt?

Die Oberflächenrauhigkeit wird durch den Herstellungsprozess oder die Oberflächenbearbeitungstechniken erzeugt.

Worauf ist bei der Kennzeichnung der Oberflächenrauheit zu achten?

Ra ist der Parameter, der zur Beschreibung der Oberflächenrauheit verwendet wird, und bei der Markierung wird die durchschnittliche Abweichung der Profilhöhe von der Mittellinie gemessen.

Was sind die Merkmale der Oberflächenform, wenn die Oberflächenrauheit Ra 3,2μm beträgt?

3,2 µm Ra zeigt sichtbare Werkzeugspuren und hat eine mäßig raue Oberfläche.