电厂技术 | 什么是表面粗糙度？

表面粗糙度对大部分参与滑动接触的表面而言是非常重要的，因为磨损的原始速率及持续的性质等因素高度依赖这一特性。这些表面一般是承重面，而且需标识粗糙度，已确保预计用途的适用性。

许多零部件需要具有特定的表面加工结果，以便达成所要求的功能。例如烤漆前的汽车车体或曲轴或凸轮轴上的颈轴承。我们先了解一下什么是表面粗糙度。

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什么是表面粗糙度？

     表面粗糙度（Surface Roughness）就是我们日常测量中所说的面粗糙度，可以理解为在加工产品过程中细小间距和微小峰谷的不平整度。

通常被定义为两个波峰值或者两个波谷指之间的微小距离（波距），在一般情况下波距都在1mm以内或者更小，也可定义为微观轮廓的测量，俗称微观误差值。

综上所说，大家可能已经有了一个关于粗糙度笼统的概念，那么下面所述内容是更为详细的分析。

我们一般评价粗糙度会有基准线，基准线以上最高点我们叫波峰点，基准线以下最低点叫波谷点，那么波峰和波谷之间的高度我们用Z来表示，加工产品的微观纹理的间距我们用S来表示。

通常情况下S值的大小在国家检定标准里给了相关的定义：

S＜1mm 定义为表面粗糙度

1≤S≤10mm 定义为表面波纹度

中国国家计量检定标准中规定：通常情况下用VDI3400、Ra、Rmax这三个参数来评价检定表面粗糙度，计量单位通常用μm表示。

评价参数的关系

Ra定义为曲线平均算术偏差（平均粗糙度），Rz的定义为不平度平均高度，Ry定义为最大高度。微观轮廓的最大高度差Ry在其他时候也使用Rmax来表示。

Ra、Rmax的具体关系还请参考下面的表格：

表：Ra，Rmax参数对比（um）

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表面粗糙度是如何形成的？

表面粗糙度的形成是由工件的加工过程引起的，而加工的方法、工件的材料，工艺过程都是影像表面粗糙度的因素。例如：放电加工时被加工零件表面出现放电凹凸点。

加工工艺和零件材质有所不同，被加工零件表面留下的微观痕迹也有各种差别，比如（疏密，深浅，形状变化等）。

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表面粗糙度对工件的影响

工件的耐磨性

配合稳定性

疲劳强度

耐腐蚀性

密封性

接触刚度

测量精度

……

镀涂层、导热性和接触电阻、反射能力和辐射性能、液体和气体流动的阻力、导体表面电流的流通等都会有不同程度的影响。

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表面粗糙度的评价依据

①

取样长度

各参数的单位长度，取样长度是评价表面粗糙度规定一段基准线的长度。在ISO1997标准下一般使用0.08mm，0.25mm，0.8mm，2.5mm，8mm为基准长度。

②

评价长度

由N个基准长度所构成。零部件表面各部分的表面粗糙度，在一个基准长度上无法真实的体现出粗糙度真实参数，而是需要取N个取样长度来评定表面粗糙度。在ISO1997标准下评定长度一般为N等于5。

③

基准线

基准线是评定粗糙度参数的轮廓中线。一般有最小二乘法中线和轮廓算术平均中线。

【最小二乘法中线】是把测量过程中采集的点进行最小二乘法计算。

【轮廓算术平均中线】在取样长度内，使中线上下两部分轮廓的面积相等。

理论上最小二乘中线是理想的基准线，但在实际应用中很难获得，因此一般用轮廓的算术平均中线代替，且测量时可用一根位置近似的直线进行代替使用。

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表面粗糙度如何获得？

表面粗糙度的评价在制造业中越发被重视。要研究表面粗糙度，需要使用专用的机器，即：

表面粗糙度测量仪

复合测量机Formtracer Avant系列

表面粗糙度测量机是以安装高敏感性金刚石测针划过表面，就像是留声机的拾音器一样。再将大柜规模波纹以及轮廓的小波长粗糙度从较长波长中分离出来，即测量仪做电子过滤。

*测针型粗糙度测量仪特性的定义可参考ISO 3274：1996。

测针式表面粗糙度测量仪的构成示意图：

测针形状种类：

手持工具测量

大部分正确的、完整的表面粗糙度测量法，虽然都是使用专用的测量机，但在有的情况下，为了快捷且低成本操作也可以使用手持套装工具测量。如下图：

粗糙度比较片是以镍为基础，以电铸方式制成的样本，用于金属加工非常理想，属于非常有效的辅助工具。

操作者使用时只要以指甲在一组中的每一片表面都横刮而过，寻找与被比较工件最接近的即可。有人会将这些模型组作为查询表，但是值得注意的是，这并非材质标准。

粗糙度测量机可以实现的功能不同，评价的方法不同，成本也各有高低。选型之前可以到专业的生产厂商进行咨询，根据所需选择最适合的机型。

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来源：Mitutoyo三丰量仪量具