Phương Pháp Kiểm Tra độ Nhám Bề Mặt Theo Tiêu Chuẩn ISO 25178

1. Tổng quan về độ nhám bề mặt

Độ nhám bề mặt hay còn được gọi là độ bóng bề mặt là những nhấp nhô trên bề mặt vật liệu. Nó được hình thành từ quá trình biến dạng dẻo của lớp bề mặt chi tiết khi cắt gọt lớp kim loại. Độ nhám bề mặt không chỉ ảnh hưởng đến hình dáng của chi tiết mà nó còn ảnh hưởng tới kết quả làm việc của chi tiết máy. Đối với những chi tiết có bề mặt ăn khớp với nhau độ nhám càng lớn sẽ ảnh hưởng đến hiệu suất làm việc và có thể dẫn đến hư hỏng cơ cấu máy, đối với những chi tiết được sơn, mạ độ nhám cũng ảnh hưởng đến độ dày của lớp sơn, mạ…vì vậy phân tích và đánh giá độ nhám bề mặt  được xem là một trong những tiêu chí quan trọng trong quá trình sản xuất hoặc gia công.

2. Tiêu chuẩn ISO 25178 & Ứng dụng

ISO 25178 Surface Texture là tập hợp các tiêu chuẩn quốc tế liên quan đến phân tích độ nhám bề mặt.  ISO 25178 hỗ trợ hai phương pháp đánh giá : Loại tiếp xúc 2D ( phương pháp xử dụng bút cảm ứng ) và loại không tiếp xúc 3D (sử dụng thiết bị quét  laser 3D).

Mục tiêu của phép đo là đánh giá - định tính và định lượng, hỗ trợ cho một kết quả nghiên cứu khoa học cơ bản hoặc liên quan đến một ứng dụng công nghiệp.

ứng dụng: Các ngành ứng dụng điển hình bao gồm nghiên cứu khoa học và vật liệu, ô tô, hàng không vũ trụ, điện tử tiêu dùng, công nghệ y tế, gia công, linh kiện quang học & quang điện tử…

3. Các thuật ngữ và định nghĩa cơ bản

  • Bộ lọc S: bộ lọc loại bỏ các phần tử tỷ lệ nhỏ nhất khỏi bề mặt (hoặc của bước sóng ngắn nhất đối với bộ lọc tuyến tính)
  • Bộ lọc L: bộ lọc loại bỏ các phần tử tỷ lệ lớn nhất khỏi bề mặt (hoặc của bước sóng dài nhất đối với bộ lọc tuyến tính)
  • Toán tử F: toán tử triệt tiêu dạng danh nghĩa.
  • Bề mặt chính: bề mặt thu được sau khi lọc S.
  • Bề mặt SF: bề mặt thu được sau khi áp dụng toán tử F lên bề mặt chính.

Bề mặt SL: bề mặt thu được sau khi áp dụng bộ lọc L lên bề mặt SF

4. Quy trình đánh giá

Các thông số được sử dụng để đánh giá kết cấu bề mặt theo tiêu chuẩn ISO 25178 như sau:

Từ thiết bị quét 3D Ta thu được hình ảnh bề mặt mẫu.

     Lấy bề mặt chính bằng cách lọc bề mặt (sử dụng bộ lọc S) bề mặt thực

Theo kết quả đánh giá, thực hiện lọc bề mặt tiếp theo

(sử dụng toán tử F và L-filter) để thu được bề mặt giới hạn.

Chỉ định khu vực đánh giá từ bề mặt giới hạn tỷ lệ

Lấy bề mặt tham chiếu cho bề mặt giới hạn tỷ lệ và tính toán các thông số

 

Biểu đồ quy trình thực hiện kiểm tra độ nhám bề mặt:

5. Thông số kết cấu bề mặt

Các thông số được nhóm thành sáu loại trong Kết cấu bề mặt ISO 25178

a. Thông số chiều cao: Gồm tất cả các chiều cao được xác định trong vùng xác định.

b. Các tham số không gian: Tham số không gian là tham số tập trung vào hướng của mặt phẳng (hướng bước sóng).

Tính năng tương quan tự động được sử dụng để tính toán Sal và Str cho phép xác định các đặc điểm bề mặt:

Tính năng tương quan tự động cũng có thể đánh giá tính chu kỳ của từng hướng bề mặt:

Hình vẽ cho thấy sự phân bố bước sóng, với tâm là 0.

- Thường xuyên lên xuống theo chu kỳ dài:

Dữ liệu tập trung xung quanh trung tâm

- Thường xuyên lên xuống tốt: Dữ liệu bị phân tán

c. Tham số kết hợp: Tham số kết hợp là các tham số tập trung vào cả hướng độ cao và hướng của mặt phẳng (hướng bước sóng).d. Các thông số chức năng: Các thông số chức năng được tính toán bằng cách sử dụng đường cong tỷ lệ vật liệu tổng thể (diện tích ổ trục). Chúng được sử dụng để đánh giá tác động của một bề mặt tiếp xúc cơ học mạnh.

e. Các thông số khối lượng chức năng: Các tham số thể tích chức năng liên quan đến thể tích được tính toán bằng cách sử dụng đường cong tỷ lệ vật liệu tổng thể. 

f. Thông số tính năng: Các thông số đặc trưng được tính toán từ kết quả của các vùng đỉnh và vùng đáy, tương ứng, được phân đoạn từ bề mặt giới hạn tỷ lệ.

Bảng thông số:

Thông số

Ký hiệu

Mô tả

Thông số chiều cao

Sq

Chiều cao bình phương trung bình gốc

Ssk

Độ nghiêng

Sku

Độ nhọn chuẩn

Sp

Chiều cao đỉnh tối đa

Sv

Chiều cao đáy tối đa

Sz

Chiều cao tối đa

Sa

Chiều cao trung bình số học

Tham số không gian

Sal

Độ dài tương quan tự động

Str

Tỷ lệ khung hình kết cấu

Std*

Hướng kết cấu

Tham số kết hợp

Sdq

Trung bình độ dốc của bề mặt

Sdr

Tỷ lệ diện tích giao diện được phát hiện

Các thông số chức năng

Smr(c)

Tỷ lệ vật liệu Areal

Smc(mr)

tỷ lệ vật liệu nghịch đảo

Sk

Độ sâu nhám lõi

Spk

Giảm chiều cao đỉnh

Svk

Giảm độ sâu của đáy

Smr1

Phần vật liệu đỉnh (phần trăm vật liệu bao gồm các cấu trúc đỉnh liên quan đến Spk)

Smr2

Phần vật chất của đáy (phần trăm diện tích đo lường bao gồm các cấu trúc đáy sâu hơn liên quan đến Svk)

Svq

Độ dốc của hồi quy tuyến tính được thực hiện qua vùng đáy

Spq

Độ dốc của hồi quy tuyến tính được thực hiện qua vùng cao nguyên

Smq

Tỷ lệ vật chất tương đối theo quy mô ở giao điểm cao nguyên và thung lũng

Sxp

Chiều cao cực đại đỉnh

Các thông số khối lượng chức năng

Vvv

Dung tích khoảng trống đáy

Vvc

Thể tích khoảng trống lõi

Vmp

Khối lượng vật liệu cao nhất

Vmc

Khối lượng vật liệu cốt lõi

Thông số tính năng

Spd

Mật độ các đỉnh

Spc

Độ cong trung bình của  đỉnh

S10z

Chiều cao mười điểm của bề mặt

S5p

Chiều cao đỉnh năm điểm

S5v

Độ sâu hố năm điểm

 

6. Thiết bị đo độ nhám bề mặt

Thiết bị đo độ nhám bề mặt không tiếp xúc - NANOCAM HD

Ưu điểm:

  • Độ sâu tiêu điểm, đối tượng mục tiêu có thể quan sát bằng màu sắc thông qua phần mềm.
  • Tạo đối tượng 3D và hiển thị hình ảnh 3D màu.
  • Có khả năng đo độ dày màng của các vật thể mờ như điện trở để chế tạo chất bán dẫn.
  • Có thể phân tích trong điều kiện khí quyển, không cần xử lý trước mẫu.
  • Không giới hạn về kích thước và vật liệu mẫu, vận hành đơn giản.

Một số thiết bị đo độ nhám bề mặt được sử dụng trong tiêu chuẩn:

Thông số

Loại

Máy kiểm tra độ nhám

Kính hiển vi lực nguyên tử

Thiết bị đo Giao thoa kế ánh sáng trắng

Kính hiển vi quét laze 3D

Độ phân giải đo lường

1mm

< 0,01 nm

 0,1 nm

0,1 nm

Phạm vi đo chiều cao

Lên đến 1mm

< 10 μm

< vài mm

< 7mm

Phạm vi có thể đo lường

Một vài mm

1 đến 200 μm

40 μm đến 15 mm

15 μm đến 2.7 mm

Đặc tính góc

-

kém

Trung bình

Tốt

Phân giải dữ liệu

-

VGA

VGA

SXGA

Định vị điểm đo lường

-

Không bắt buộc

Máy ảnh quang học tích hợp

Máy ảnh quang học tích hợp

Phương pháp đo

Tiếp xúc

Tiếp xúc

Không Tiếp xúc

Không Tiếp xúc

 

Từ khóa » độ Nhám Bề Mặt ứng Với Tỷ Lệ