Czym jest chropowatość powierzchni i w jaki sposób ją mierzyć

Wszystkie materiały cechują się różnego rodzaju właściwościami, które decydują o ich przeznaczeniu, trwałości czy jakości. Jednym z ważnych aspektów wszelkiego typu powierzchni jest chropowatość, do której analizy wykorzystuje się profilometr (chropowatościomierz). Czym w istocie jest ten parametr? Pod względem jakich kryteriów dzieli się go na klasy? W jakich pracach i sytuacjach należy w szczególności brać pod uwagę jego wartość? Zapraszamy do zapoznania się z artykułem na ten temat!

Chropowatość powierzchni – czym jest i kiedy mamy z nią do czynienia?

Tym mianem określa się nierówności danej powierzchni w porównaniu z przyjętymi parametrami wzorcowymi. O chropowatości mówi się niezależnie od tego, czy jest wyraźnie widoczna, czy tylko ledwie wyczuwalna. Obejmuje ona rozmieszczone w małej odległości od siebie nierówności (wzniesienia i zagłębienia), a jej skala wynika głównie z rodzaju obróbki i typu materiału, z którym mamy do czynienia. W celu określenia jej wartości i klasy stosuje się profilometr (chropowatościomierz).

Kiedy występuje chropowatość?

Aby można było mówić o chropowatości, dana powierzchnia powinna spełniać wskazane kryteria. Jakie? Zgodnie z polskimi normami (PN-87/M-04256/01), relacja jej długości S do wysokości R musi odpowiadać nierówności S/R<40. Jeżeli parametr ten oscyluje w zakresie 40 ≤ S/R ≤ 1000, dany materiał określa się falistym, podczas gdy wartości S/R powyżej 1000 oznaczają odchyłkę kształtu. Bez względu na klasę chropowatości do jej pomiaru stosuje się chropowatościomierz, zwany też profilometrem.

Do opisania tej właściwości przeważnie wykorzystuje się dwa parametry: Ra i Rz. Pierwszy określa w milimetrach średnie arytmetyczne odchylenie chropowatości, a drugi jej wysokość  zgodnie z dziesięciopunktowym profilem. Do obliczenia wartości używa się specjalnych urządzeń umożliwiających uzyskanie maksymalnie precyzyjnych wyników – chodzi o wspomniane już chropowatościomierze, inaczej zwane profilometrami. Drugi parametr, czyli Rz, służy do określania odległości pomiędzy pięcioma najwyższymi wzniesienia a najniższymi zagłębieniami na danym odcinku.

Klasy chropowatości

Istnieje 14 odmiennych klas chropowatości powierzchni, którym przyporządkowane są różne wartości parametrów Ra i Rz. Poniżej prezentujemy tabelę przedstawiającą wykaz wszystkich kategorii:

Pomiar chropowatości powierzchni

W jaki sposób sprawdzić chropowatość? Jak się dowiedzieć, jakie wartości osiąga ten parametr? Ocena „na oko”, a raczej „na dotyk” jest możliwa bez użycia żadnych przyrządów – wystarczy przesunąć palcem pod danej powierzchni, żeby sprawdzić, czy i jak duże występują nierówności. Inny sposób polega na porównaniu pod mikroskopem metalograficznym modelu z konkretnym materiałem. Gdy niezbędna jest maksymalna dokładność pomiaru, sięga się zaś po profilometr. Jak działa tego rodzaju urządzenie?

Chropowatościomierze – urządzenie do pomiaru chropowatości

W sprzedaży dostępne są chropowatościomierze zarówno stacjonarne, jak i mobilne. Czym się różnią poza możliwością przenoszenia lub jej brakiem? Otóż modele przenośne można uznać za praktyczniejsze, bo da się ich używać w różnych miejscach, jednak są mniej precyzyjne. Kiedy wymagana jest wysoka trafność wyników, lepiej sięgnąć po większy profilometr stacjonarny. Inny podział dotyczy rodzaju działania i obejmuje urządzenia następującego typu:

• stykowe,
• bezstykowe optyczne,
• przekroju świetlnego,
• ze zogniskowaną wiązką laserową,
• triangulacyjne,
• interferencyjne.

Na który z tych kilku rodzajów chropowatościomierza się zdecydować? Wybór zależy od parametrów, rodzaju i klasy chropowatości badanej powierzchni, więc jest ściśle indywidualny i nie da się z góry wskazać obiektywnie najlepszego profilometru.

Dlaczego chropowatość powierzchni jest istotna?

Aby wykorzystać dany materiał do planowanego zastosowania przemysłowego, trzeba mieć pewność, że spełnia wymagane kryteria. Do ważnych właściwości wszelkiego rodzaju powierzchni należy właśnie chropowatość, od której może zależeć, czy wybrany element będzie się nadawał do użycia. W zależności od potrzeb wymagana jest bowiem mniejsza lub większa wartość tego parametru. Przykładowo, w maszynach i aplikacjach, w których niezbędny jest jak najniższy współczynnik tarcia, potrzebne będą obiekty o małej chropowatości. Z kolei materiały o wyższej klasie są bardziej chropowate, a co za tym idzie, mniej gładkie i z reguły bardziej wymagające pod względem obróbki.

Chropowatość – ważny parametr materiałów

W zależności od wartości tego parametru dana powierzchnia może zostać odrzucona lub wręcz przeciwnie – dopuszczona do użycia w procesie produkcyjnym. Warto zatem zadbać o dokładny pomiar, stosując w tym celu odpowiednie urządzenie – profilometr, zwany też chropowatościomierzem, którego wybór powinien zależeć od indywidualnych wymagań i specyfiki analizowanego materiału.