Dela artikel:

Bearbetningsprocesser och tillhörande ytjämnhet

Rätt ytfinish påverkar komponenternas funktionalitet, livslängd och tillverkningskostnader avsevärt. I den här bloggen lär du dig allt du behöver veta - från grunderna i ytjämnhet till mätmetoder och internationella standarder till praktiska exempel på hur grovhet anges i ritningar och vilka bearbetningsmetoder som levererar önskad kvalitet. Fördjupa dig i precisionens värld och ta reda på varför även mikrometer kan göra hela skillnaden!

Vad är ytjämnhet?

Ytjämnhet eller ytans jämnhet beskriver den mikroskopiska ojämnhet och struktur som skapas av bearbetningsprocesser på ytan av ett material. Denna ojämnhet är ofta för liten för att uppfattas med blotta ögat men påverkar signifikant de mekaniska, kemiska och optiska egenskaperna hos en komponent.

Grovhet mäts vanligtvis av ytans profil, varvid avvikelserna från en idealiskt jämn yta registreras i form av toppar och dalar. Dessa avvikelser mäts i mikrometer (μm) och beskrivs med olika egenskaper. I industriella tillämpningar är ytjämnhet en inte obetydlig aspekt eftersom den påverkar faktorer som friktion, vidhäftning, slitagebeteende, smörjning och korrosionsbeständighet. Optimal grovhet kan hjälpa till att förlänga livslängden på komponenter, öka maskineffektiviteten eller förbättra funktionaliteten hos tätningar, lager och andra komponenter.

Vilka typer av ytjämnhet finns det?

Ytjämnhet beskrivs av olika parametrar som hjälper till att karakterisera tillståndet hos en yta. Var och en av dessa parametrar ger olika information om mikrostrukturen och kvaliteten på en yta. Några av de viktigaste parametrarna förklaras nedan:

Grovhet Ra (aritmetiskt genomsnittligt grovhetsvärde): Ra är den vanligaste parametern som beskriver ytjämnhet. Den mäter det genomsnittliga avståndet mellan grovhetsprofilerna från mittlinjen på en yta. Ra ger ett enkelt medelvärde av höjden och djupet på ytavvikelserna och ger en allmän grovhetsuppskattning.
Grovhet Ry (maximal grovhet): Ry hänvisar till den högsta individuella toppen och den djupaste dalen inom en specifik mätsektion. Den beskriver därför det största vertikala avståndet på ytan.
Grovhet Rz (tiopunktshöjdvärde): Rz beskriver skillnaden mellan de fem högsta topparna och de fem lägsta dalarna i en mätsektion. Till skillnad från Ra, som ger ett medelvärde, fokuserar Rz på extrema höjder och djup och ger ett mer exakt uttalande om den maximala ojämnheten hos en yta.
Grovhet Rt (profilens totala längd): Rt beskriver avståndet mellan den högsta och den lägsta avvikelsen hos en yta över hela längden på den uppmätta profilen. Det ger ett totalt grovhetsvärde genom att ta hänsyn till de extrema topparna och dalarna över hela mätfältet.

Den exakta beräkningen av dessa parametrar kan vara ganska komplex och kräver speciella mätinstrument och matematiska metoder. Om du är intresserad av en detaljerad beräkning av ytans grovhet hittar du mer information i vårt blogginlägg om mätning och bestämning av ytfinish och grovhetsgraf.

Mätmetoder för ytjämnhet

Ytans grovhet mäts med hjälp av olika mätinstrument och mätmetoder. De vanligaste teknikerna är:

Sektionell skanningsmetod: I detta fall skannar en precisionsskanningsspets arbetsstyckets yta medan du registrerar ytprofilens höjder och djup. Sensorn registrerar den profil från vilken olika grovhetsparametrar som Ra, Rz eller Rt sedan kan härledas. Denna metod är lämplig för ett brett spektrum av ytor, men genererar bara en tvådimensionell bild av grovhet.
Mätning av optisk grovhet: Optiska mätinstrument genererar en tredimensionell bild av ytan. Dessa metoder är särskilt användbara för känsliga eller mjuka material som kan skadas av en mekanisk spets.
Laserskanning: Laserbaserade metoder använder en fokuserad ljusstråle för att mäta ytan. Detta möjliggör kontaktlös mätning av ytstrukturer med hög hastighet och precision.

Internationella standarder för ytjämnhet

Ytjämnhet mäts och specificeras i enlighet med internationellt erkända standarder. Standardserien ISO 25178 avser till exempel tredimensionella mätningar av ytstrukturen och blir allt viktigare eftersom moderna tillverkningsprocesser ofta genererar komplexa ytstrukturer. Internationella standarder säkerställer att mätning och specifikation av ytjämnhet förblir konsekvent och jämförbar över hela världen. Dessa standarder ger tydliga definitioner och mätriktlinjer som används av tillverkningsindustrin för att säkerställa att komponenter uppfyller funktionella och kvalitativa krav.

Hur benämns ytjämnhet i ritningar?

Ytspecifikationer i konstruktionsritningar beskriver den specifika kvaliteten på en yta, inklusive dess grovhet, vaghet och bearbetningsmetoder. Ingenjörer och tillverkningsspecialister använder standardiserade symboler för att korrekt kommunicera ytbehandlingskrav. Grunden för tillverkningskomponenter skapas genom att ytjämnhet, bearbetningsmetoder och kornriktningar specificeras i ritningarna. Dessa symboler och värden följer internationella standarder, såsom ISO 1302, som säkerställer globalt enhetliga specifikationer och mätmetoder. Några grundläggande grovhetssymboler förklaras nedan.

Ytsymbolen är en standardiserad symbol som används i konstruktionsritningar för att kommunicera ytbehandlingskrav för ett arbetsstycke. Den används för att presentera information om ytjämnhet, bearbetningsmetod, kornriktning, svängning och andra relevanta aspekter av ytan.

a – Värdet av ytjämnhet Ra

b - Anger bearbetningsmetod

c - Sektionenspecifikation, undersökt längd

d - Anger kornets riktning

e - Anger maskintolerans

f - Andra parametrar än Ra

g - Specificerar ytvågighet

Bearbetningsmetoder för att modifiera ytfinishen

Olika metoder, såsom svarvning, fräsning, slipning eller lappning, genererar olika grovheter som påverkar funktionaliteten och kvaliteten på de tillverkade komponenterna. Beroende på tillämpningen kan en grov eller särskilt jämn yta krävas för att minimera friktion, slitage eller korrosionskänslighet. Följande tabell listar ojämnheter på ytor och visar vilka metoder som kan användas för att uppnå dessa ojämnheter.

Bearbetningsmetod och uppnåelig ytjämnhet – enhet: μm
Ytjämnhet R_a (μm)	Maskinbearbetningsmetod
0.025	- en nästan spegeljämn finish med endast mycket liten, mikroskopisk ojämnhet uppnås med metoder som mikroslipning, lappning, polering eller elektropolering - för känsliga högprecisionskomponenter
0.05	- en precisionsfinish med en enhetlig textur och knappt synliga ojämnhetstoppar och ojämnhetsdalar genereras av exakta efterbehandlingsmetoder som precisionsslipning, lappning, polering eller superfinishmetoder - för applikationer med höga precisionskrav
0.1	- mycket slät finish, men med en något mer mikroskopisk grovhet - genererad genom precisionsslipning, slipning, lappning eller polering - idealisk för instrument inom precisionsmekanik och optik
0.2	- en precisionsyta av hög kvalitet uppnås genom slipning, precisionsslipning, lappning eller slipning - för passning, tätningsytor och lagerytor
0.4	- en högkvalitativ finish med märkbar men ändå liten mikroojämnhet uppnås genom bearbetningsmetoder som precisionssvarvning, fräsning, slipning och slipning - för applikationer med måttliga ytfinishkrav
0.8	- en relativt jämn finish med mer uttalad mikroojämnhet uppnås genom svarvning, fräsning, finslipning och slipning - för mekaniska komponenter, lagerytor och glidytor som måste tillåta jämna rörelser
1.6	- en bra ytfinish med taktil mikroojämnhet uppnås genom metoder som svarvning, fräsning, grovbearbetning eller slipning - för glidlager, axlar och komponenter som fungerar under måttliga, kontrollerade förhållanden
3.2	- en relativt grov finish med tydligt uppfattade toppar och dalar genereras genom svarvning, fräsning eller grovbearbetning - för komponenter och fogar som är bearbetade eller belagda i efterföljande operationer
6.3	- en jämförelsevis grov finish med tydligt synlig och taktil ojämnhet genereras genom svarvning, fräsning, gjutning, borrning etc. - för komponenter som utsätts för höga belastningar eller är avsedda för efterföljande ytbearbetning
12.5	- en mycket grov yta med uttalade ojämna ytor skapas genom svarvning, fräsning, slipning eller gjutning - för grova eller icke - kritiska komponenter
25	- grov, underlägsen yta - skapad under sågning, grov svarvning, fräsning etc. - för komponenter och blankar före finbearbetning
50, 100	- extremt grov yta - för tillämpningar som tolereras eller specificeras med hög ytjämnhet

Betydelsen av ytjämnhet i industriella tillämpningar

Ytjämnhet spelar en viktig roll i industriella tillämpningar, särskilt när det gäller att minska friktion och slitage. Beroende på grovhetsprofilen kan ytor antingen orsaka högre friktion eller hålla smörjfilmen bättre och därmed förbättra effektiviteten hos maskinkomponenter. Men för att få en fullständig förståelse för relationerna mellan ytfinish och friktionsbeteende är det lika viktigt att förstå begreppen friktion och friktionskoefficient. I detta sammanhang påverkar ytjämnheten direkt friktionskoefficienten, som är avgörande för kontakten mellan komponenter. Vill du lära dig mer? Hitta mer information om grunderna för friktionskoefficient, dess mätmetoder och dess tillämpningar inom teknik i vår blogg.