Chropowatość powierzchni

Chropowatość lub chropowatość powierzchni – cecha powierzchni ciała stałego, oznacza rozpoznawalne optyczne (choć niekoniecznie gołym okiem) lub wyczuwalne mechanicznie nierówności powierzchni, niewynikające z jej kształtu, a charakteru obróbki i użytego narzędzia i przynajmniej o jeden rząd wielkości drobniejsze. Chropowatość, w przeciwieństwie do innej podobnej cechy – falistości powierzchni, jest pojęciem odnoszącym się do nierówności o relatywnie małych odległościach wierzchołków. Wielkość chropowatości powierzchni zależy od rodzaju materiału i przede wszystkim od rodzaju jego obróbki[1].

W budowie maszyn stosuje się zwykle dwa parametry (używa się więcej parametrów – te dwa można uznać za podstawowe) określające:

Średnie arytmetyczne odchylenie profilu od linii średniejRa

Linia średnia jest teoretyczną linią, przy której suma kwadratów odległości wzniesień i zagłębień jest najmniejsza[1]. Pomiaru dokonuje się na odcinku elementarnym (Le/λc/lr) określanym przez Polską Normę PN-ISO 4288:1998 (DIN EN ISO 4288:1998) oraz DIN EN ISO 3274:1998— długość odcinka elementarnego zależy od wartości parametru chropowatości i może być równa jednej z sześciu wartości wyrażonych w milimetrach: 25; 8; 2,5; 0,8; 0,25; 0,08[1][2][3][4].

Wysokość chropowatości według dziesięciu punktów profiluRz

Suma średniej arytmetycznej wysokości pięciu najwyższych wzniesień ponad linię średnią i średniej głębokości pięciu najniższych wgłębień poniżej linii średniej.

Parametr Rz został usunięty z norm ISO, nie został zastąpiony żadnym innym. Obecnie symbolem Rz oznacza się największą wysokość profili (wcześniej Ry) [EN ISO 4287]
[1]

Chropowatość mierzona jest specjalnymi urządzeniami pomiarowymi zwanymi profilometrami. Większość z produkowanych obecnie urządzeń jest w stanie zmierzyć obydwa parametry[5].

Klasy chropowatości

edytuj

Nieaktualna już Polska Norma PN-58/M-04252 (obecnie PN-EN ISO 1302:2004) wyróżniała 14 klas chropowatości. Każdej z nich odpowiadał zakres chropowatości Ra lub Rz[6].

Klasa chropowatości Ra Rz Rodzaj obróbki[7]
1 80 320 zgrubna obróbka skrawaniem
2 40 160 zgrubna obróbka skrawaniem
3 20 80 dokładna obróbka skrawaniem
4 10 40 dokładna obróbka skrawaniem
5 5 20 wykończeniowa obróbka skrawaniem
6 2.5 10 wykończeniowa obróbka skrawaniem
7 1.25 6.3 szlifowanie zgrubne
8 0.63 3.2 szlifowanie dokładne
9 0.32 1.6 szlifowanie wykończeniowe
10 0.16 0.8 docieranie
11 0.08 0.4 docieranie pastą diamentową
12 0.04 0.2 honowanie
13 0.02 0.1 polerowanie
14 0.01 0.05 polerowanie

Chropowatość w rysunku technicznym

edytuj

Na rysunkach technicznych chropowatość pokazuje się, stosując znak chropowatości wraz z pożądanymi informacjami (norma PN-ISO 1302:1996):[8]

 

a – wartość chropowatości poprzedzona symbolem skali (np. Ra, Rz)

b – wartość reprezentująca naddatek materiału na obróbkę

c – symbol kierunkowości struktury powierzchni

d – informacja o metodzie wykonania, rodzaju obróbki

e – wartość reprezentująca wysokość falistości, poprzedzona odpowiednim symbolem lub długość odcinka elementarnego jeżeli nie jest wyszczególniony w normie (ISO 4288)

f – wartość parametru chropowatości innego niż Ra poprzedzona symbolem skali.

Wszystkie parametry liczbowe podawane są w mikrometrach.

Dodatkowo znak chropowatości umieszcza się w prawym, górnym rogu nad ramką (odnosi się wtedy do wszystkich powierzchni elementu)[9] oraz za nim w nawiasie malejące symbole dla chropowatości wyszczególnionych na rysunku.

Kryteria akceptacji dla pomiarów chropowatości w instalacjach higienicznych

edytuj

Chropowatość powierzchni jest parametrem istotnie wpływającym na skuteczność jej czyszczenia. W instalacjach higienicznych (branża spożywcza, branża kosmetyczna, branża farmaceutyczna) chropowatość jest często jednym z kryteriów odbiorowych dla nowo budowanej instalacji. Dla powierzchni wewnętrznych często stosowanym kryterium akceptacji jest chropowatość Ra ⩽ 0,8 μm (rzadziej Ra ⩽ 0,4 μm)[10].

Przypisy

edytuj
  1. a b c d ROZDZIAŁ V Warstwa wierzchnia. Chropowatość i falistość powierzchni [online], 31 grudnia 2017.
  2. Hung Nguyen-Schäfer, Rotordynamics of Automotive Turbochargers, Springer, 15 maja 2015, s. 305, ISBN 978-3-319-17644-4 [dostęp 2024-08-20] (ang.).
  3. Mariana Santos i inni, Mechanical and Tribological Characterization of a Dental Ceromer, „Journal of Functional Biomaterials”, 11 (1), 2020, s. 4, DOI10.3390/jfb11010011, ISSN 2079-4983, PMID32098165, PMCIDPMC7151637 [dostęp 2024-08-20] (ang.).
  4. Józef Zawora, Podstawy technologii maszyn: podręcznik, Sklep WSiP 10 % rabatu, 2013, s. 194, ISBN 978-83-02-09889-5 [dostęp 2024-08-20] (pol.).
  5. POMIARY MIKROGEOMETRII POWIERZCHNI [online], 31 grudnia 2017, slajdy 25-56.
  6. Stare i nowe oznaczenie chropowatości [online], 31 grudnia 2017.
  7. Radosław Łyszkowski, Podstawy konstrukcji maszyn. Podstawy Inżynierii Wytwarzania [online], 31 grudnia 2017, str. 20.
  8. Materiały pomocnicze do ćwiczeń z przedmiotu Grafika Inżynierska - Chropowatość powierzchni, Uniwersytet Morski w Gdyni, 10 maja 2020 [dostęp 2021-10-22].
  9. Patrycja Ewa Jagiełowicz (Borawska), Oznaczenie chropowatości powierzchni. [online], 10 marca 2008.
  10. Pomiary chropowatości powierzchni [online], Biuro Naukowo-Techniczne SIGMA [dostęp 2022-03-09].
 
Przykłady oznaczenia chropowatości
 
Oznaczenia kierunkowości struktury powierzchni (od lewej): równoległa do płaszczyzny rysunku, prostopadła, skrzyżowana (ukośnie do płaszczyzny rysunku), nieuporządkowana, punktowa, współśrodkowa, promieniowa