粗糙度等级对照表:金属表面粗糙度等级及加工工艺对应的粗糙度范围
表面粗糙度是指加工表面具有较小间距和微小峰谷的不平度。其相邻波峰或波谷之间的距离(波距)很小(在 1 毫米以下),它属于微观几何形状误差。
具体指微小峰谷的高度 Z 和 间距 S 状况。一般按 S 分:
S < 1 毫米 为表面粗糙度;
1 ≤ S ≤ 10 毫米 为波纹度;
S > 10 毫米 为形状误差。
VDI3400、Ra、Rmax 对照表
国家标准规定常用以下三个指标来评定表面粗糙度(单位为 μm):
轮廓的平均算术偏差 Ra
不平度平均高度 Rz
最大高度 Ry
在实际生产中多用 Ra 指标。轮廓的最大微观高度偏差 Ry 在日本等国常用 Rmax 符号来表示,欧美常用 VDI 指标。下面为 VDI3400、Ra、Rmax 对照表。
VDI3400、Ra、Rmax 对照表
表面粗糙度形成因素
表面粗糙度一般是由所采用的加工方法和其他因素所形成的,例如加工过程中刀具与零件表面间的摩擦、切屑分离时表面层金属的塑性变形以及工艺系统中的高频振动、电加工的放电凹坑等。由于加工方法和工件材料的不同,被加工表面留下痕迹的深浅、疏密、形状和纹理都有差别。
表面粗糙度对零件的主要影响
影响耐磨性。表面越粗糙,配合表面间的有效接触面积越小,压强越大,摩擦阻力越大,磨损就越快。
影响配合的稳定性。对间隙配合来说,表面越粗糙,就越易磨损,使工作过程中间隙逐渐增大;对过盈配合来说,由于装配时将微观凸峰挤平,减小了实际有效过盈,降低了连接强度。
影响疲劳强度。粗糙零件的表面存在较大的波谷,它们像尖角缺口和裂纹一样,对应力集中很敏感,从而影响零件的疲劳强度。
影响耐腐蚀性。粗糙的零件表面,易使腐蚀性气体或液体通过表面的微观凹谷渗入到金属内层,造成表面腐蚀。
影响密封性。粗糙的表面之间无法严密地贴合,气体或液体通过接触面间的缝隙渗漏。
影响接触刚度。接触刚度是零件结合面在外力作用下,抵抗接触变形的能力。机器的刚度在很大程度上取决于各零件之间的接触刚度。
影响测量精度。零件被测表面和测量工具测量面的表面粗糙度都会直接影响测量的精度,尤其是在精密测量时。
表面粗糙度对零件的镀涂层、导热性和接触电阻、反射能力和辐射性能、液体和气体流动的阻力、导体表面电流的流通等都会有不同程度的影响。
表面粗糙度评定依据
1. 取样长度
取样长度是评定表面粗糙度所规定的一段基准线长度。应根据零件实际表面的形成情况及纹理特征,选取能反映表面粗糙度特征的那一段长度,量取取样长度时应根据实际表面轮廓的总的走向进行。规定和选择取样长度是为了限制和减弱表面波纹度和形状误差对表面粗糙度的测量结果的影响。
2. 评定长度
评定长度是评定轮廓所必须的一段长度,它可包括一个或几个取样长度。由于零件表面各部分的表面粗糙度不一定很均匀,在一个取样长度上往往不能合理地反映某一表面粗糙度特征,故需在表面上取几个取样长度来评定表面粗糙度。评定长度一般包含 5 个取样长度。
3. 基准线
基准线是用以评定表面粗糙度参数的轮廓中线。基准线有两种:轮廓的最小二乘中线:在取样长度内,轮廓线上各点的轮廓偏距的平方和为最小,具有几何轮廓形状。轮廓的算术平均中线:在取样长度内,中线上下两边轮廓的面积相等。理论上最小二乘中线是理想的基准线,但在实际应用中很难获得,因此一般用轮廓的算
优先使用Ra作为评定参数,其常用范围较广。2006年之前国家标准中曾使用Rz表示轮廓最大高度,但现已取消。轮廓最大高度现由Ry表示。
2. 间距特征参数
Rsm:轮廓微观不平度间距的平均值。即使Ra相同,不同的Rsm会导致不同的纹理。重视纹理表面需要同时关注Ra和Rsm这两个指标。
Rmr:轮廓支撑长度率,表示轮廓支撑长度与取样长度的比值。轮廓支撑长度是取样长度内与轮廓峰顶线相距为c的直线与轮廓相截所得到各段截线长度之和。
表面粗糙度测量方法
1. 比较法
适用于车间现场测量,常用于评定中等或较粗糙的表面。通过比较被测表面与具有已知粗糙度值的样板,确定被测表面的粗糙度值。
2. 触针法
使用直径约为2μm的金刚石触针沿被测表面滑动,将其上下位移量转换为电信号,并通过放大、滤波和计算,由显示仪表指示表面粗糙度值。还可记录被测截面的轮廓曲线。
仅显示表面粗糙度值的测量工具被称为表面粗糙度测量仪;同时能记录表面轮廓曲线的称为表面粗糙度轮廓仪。这两种工具都包含电子计算电路或电子计算机,能自动计算Ra、Ry和其他多个评定参数,测量范围为Ra为0.025~6.3μm的表面粗糙度。