表面紋理
編輯表面紋理,也稱為表面紋理或表面形貌,是由鋪設、表面粗糙度和波紋度三個特征定義的表面性質。 它包括表面與完美平坦理想(真實平面)的微小局部偏差。
表面紋理是控制滑動過程中摩擦和傳遞層形成的重要因素之一。 人們已經付出了相當大的努力來研究表面紋理對滑動條件下摩擦和磨損的影響。 表面紋理可以是各向同性的或各向異性的。 有時,在滑動過程中可以觀察到粘滑摩擦現象,這取決于表面紋理。
每個制造過程(例如多種機械加工)都會產生表面紋理。 該過程通常經過優化以確保生成的紋理可用。 如有必要,將添加一個額外的過程來修改初始紋理。 后一工藝可以是研磨(研磨切割)、拋光、研磨、噴砂、珩磨、放電加工(EDM)、銑削、光刻、工業蝕刻/化學銑削、激光紋理化或其他工藝。
躺著
編輯布局是主要表面圖案的方向,通常由所使用的生產方法決定。 該術語還用于表示纖維和繩股的纏繞方向。
表面粗糙度
編輯表面粗糙度,通常簡稱為粗糙度,是對總間隔表面不規則度的量度。 在工程中,這就是通常所說的表面光潔度。 較低的數字構成更精細的不規則性,即更光滑的表面。
波度
編輯波紋度是對間距大于表面粗糙度的表面不規則性的量度。 這些不規則性通常是由于加工過程中的翹曲、振動或偏斜造成的。
測量
編輯表面紋理可以通過兩種方式測量:接觸法和非接觸法。 接觸方法包括在表面上拖動測量筆; 這些儀器稱為輪廓儀。 非接觸式方法包括:干涉測量法、共聚焦顯微鏡、焦距變化、結構光、電容、電子顯微鏡、原子力顯微鏡和攝影測量法。
規范
編輯在美國,表面光潔度通常使用 ASME Y14.36M 標準指定。 另一個通用標準是國際標準化組織 (ISO) 1302:2002,盡管該標準已被撤銷以支持 ISO 21920-1:2021。
許多因素都會影響制造過程中的表面光潔度。 在成型過程中,例如模塑或金屬成型,模具的表面光潔度決定了工件的表面光潔度。 在機械加工中,切削刃的相互作用和被切削材料的微觀結構都有助于最終的表面光潔度。
通常,制造表面的成本隨著表面光潔度的提高而增加。 任何給定的制造過程通常都經過充分優化,以確保生成的紋理可用于零件的預期應用。 如有必要,將添加一個額外的過程來修改初始紋理。 這個額外過程的費用必須通過以某種方式增加價值來證明是合理的——主要是更好的功能或更長的使用壽命。 如果粗糙度較低,與其他部件有滑動接觸的部件可能會工作得更好或使用壽命更長。 如果審美改進提高了產品的可銷售性,則可能會增加價值。
一個實際的例子如下。 飛機制造商與供應商簽訂合同制造零件。 為零件指定了一定等級的鋼材,因為它對于零件的功能來說足夠堅固和足夠硬。 鋼材是可加工的,但不是易加工的。
供應商決定銑削零件。 只要機械師在立銑刀中使用優質刀片并在每 20 個零件后更換刀片(而不是在更換刀片之前切割數百個零件),銑削就可以達到指定的粗糙度(例如 ≤ 3.2 μm)。 只要銑削做得足夠好(正確的刀片、足夠頻繁的刀片更換和干凈的冷卻液),就不需要在銑削后添加第二次操作(例如研磨或拋光)。 刀片和冷卻液要花錢,但研磨或拋光所產生的成本(更多的時間和額外的材料)的成本甚至會更高。 避免第二次操作導致較低的單位成本,從而降低價格。 供應商之間的競爭將這些細節從次要提升到至關重要。 以略微低效的方式(兩次操作)以稍高的價格制造零件當然是可能的; 但是只有一個供應商可以拿到合同,所以效率上的微小差異被競爭放大為企業興衰之間的巨大差異。
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