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铸造表面粗糙度评价标准

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铸造表面粗糙度评价标准

分类:
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作者:
粗糙度仪
来源:
2020/11/03 21:20
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随着铸造技术的不断进步,目前可以通过铸造工艺获得表面较为光滑的工件。因此,铸造表面粗糙度已成为影响工件的表面性能的重要因素,例如摩擦、磨损、疲劳、腐蚀等性能均与粗糙度有密切联系。为了实现对铸造表面粗糙度的量化评价,需要解决评价标准和检测方法两方面问题。国际上早已制定了二维铸造表面粗糙度评价标准,基于二维评价标准,铸造工作者们提出了多种检测方法,如比较法、触针法、计算机视觉法等等,以这些方法为原理研制的各种仪器在实际生产中获得了广泛的应用。但二维评价标准和检测装置在某些工况下往往具有局限性,为了准确表征铸造表面的自然形貌,需要建立三维评价标准并依据三维评价标准研究相应的检测方法和检测装置。

铸造表面粗糙度评价标准

研究进展按取样范围分类,铸造表面粗糙度评价标准理论上可以分为二维和三维两类,自上世纪制定铸造表面粗糙度评价标准以来,实际生产中一直使用二维评价标准。到目前为止,国际上还未正式制定三维评价标准。

二维评价标准

上世纪50年代起,美国首先制定了铸造表面粗糙度二维评价标准,并制造了比较样块。随后,日本、德国、英国也制定了相关标准,国际化组织(ISO)于1979年制定国际标准ISO2632/III-1979《表面粗糙度比较样块第III部份:铸造表面》。为了与国际标准统一,我国于1991年制定了《铸造表面粗糙度评定方法》国家标准,标准中规定了评定基准线、取样长度、评价长度、评价参数及标准样块的制作等内容。

评定基准线:在评定粗糙度时,首先要选择一条基准线,它是评定粗糙度的基础。按滤波方法划分,基准线可分为最小二乘中线和高斯基准线。

取样长度:取样长度是用于判别具有粗糙度特征的一段基准长度。取样长度要在轮廓总的走向上选取,过长或过短的取样长度都会无法正确反应表面的轮廓特征。

评价长度:评定长度是评价粗糙度时所需要的一个长度值,可以包括一个到几个取样长度。对于铸造表面,一般选取5个取样长度作为一个评价长度。

评价参数:为与国际标准统一,我国等效采用国际标准化组织(ISO)有关的国际标准制订了GB3505-1983表面粗糙度参数,其中有三个部分共27个参数。

①与微观不平度高度特性有关的表面粗糙度参数:轮廓算术平均偏差Ra、轮廓均方根偏差Rq、轮廓最大高度Ry和微观不平度十点高度Rz 等11个参数。②与微观不平度间距特性有关的表面粗糙度参数:轮廓微观不平度的平均间距Sm、轮廓峰密度D、轮廓均方根波长q以及轮廓的单峰平均间距S等共9个参数。③与微观不平度形状特性有关的表面粗糙度参数:轮廓偏斜度Sk、轮廓均方根斜率Δq和轮廓支承长度率tp等共7个参数。

由于铸造表面的纹理较为复杂,一般只采用纵向参数中的轮廓算术平均偏差Ra和微观不平度十点高度Rz作为铸造表面粗糙度的评价参数。

三维评价标

准二维评价标准经过几十年的发展,目前已经非常成熟。由于二维评价标准只能以一条线上的数据来评价一个表面,不可能准确表征三维表面的总体形貌。如图1所示,同一粗糙度数值可能具有几种差异较大的形貌,而不同的形貌,其力学性能可能完全不同。因此,为了更为合理地评价工件的表面特性,更为有效地控制铸件表面质量,需要研究制定铸造表面粗糙度三维评价标准。

为有效解决表面参数表征问题,1998年欧共体资助的大型表面计量研究项目开发定义了一套基本的三维表面粗糙度标准参数( 14+ 3)体系。该体系将基本参数分为幅度参数、空间参数、综合参数和功能参数四种(具体参数见表1)。幅度参数是在二维参数基础上的扩展,考虑了表面高度的统计特性、极值特性和高度分布形状。空间参数用于评估三维表面纹理和分布,即峰度、纹理强度和主要纹理方向。综合参数基于幅度和间距两方面的信息对表面特性进行定义。功能参数包括三个指数参数和三个体积参数,通过将表面分成峰带、中间带、底带三个部分分别计算,对表面功能加以评定。(14+3)参数体系提供了一个参考标准,避免了重返二维“参数爆炸”的混乱局面。