Profilometre

Profilometer Je špeciálne zariadenie na meranie drsnosti povrchu jednotlivých častí, mechanizmov a prvkov vyrobených z materiálov rôznej hustoty. Pomáha určiť kvalitu produktu a potrebu dodatočného spracovania. Použitie a najmä výber zariadenia sú dôležitými krokmi v takmer každom výrobnom procese. Preto pred zakúpením a začatím prevádzky merača by ste si mali podrobne preštudovať, aké typy profilometrov sú, ich funkčnosť a technologické vlastnosti.

Index drsnosti povrchu - to je jedna z hlavných technických charakteristík kvality výrobku určeného na prácu v náročných podmienkach, ktoré zahŕňajú silné opotrebovanie materiálu výroby. Úroveň drsnosti určuje ako celkovú kvalitu práce výrobku - jeho prevádzkové parametre, tak aj dobu používania. Index drsnosti je veľmi dôležitý napríklad pre spaľovacie motory a iné podobné komponenty a mechanizmy s veľkým počtom pohyblivých častí a prvkov.

Počas prevádzky sa na pracovných plochách takýchto mechanizmov vyskytujú nepretržité procesy, ktoré majú negatívny vplyv na štruktúru a integritu materiálu:

• tvorba triesok, trhlín a otrepov rôznych veľkostí;

• mechanické opotrebovanie materiálu;

• erózia kovu, jeho čiastočné rozdrvenie.

Na zvýšenie technických a prevádzkových vlastností výrobku, zlepšenie kvality jeho práce, ako aj predĺženie trvanlivosti výrazne pomáha dodatočné technologické spracovanie - brúsenie... Od toho bude závisieť úroveň drsnosti povrchu, ktorú meria profilometer.

Takéto vzniknuté defekty môžu mať ešte väčší vplyv na kvalitu mechanizmu ako silné prehriatie alebo nárazy, a teda rýchlejšie spôsobiť jeho deformáciu. A k prehriatiu samotného kovu najčastejšie dochádza v dôsledku nadmerného trenia, ktorého príčinou je nadmerná drsnosť povrchu jednotlivého prvku.

Preto je to drsnosť, ktorá do značnej miery ovplyvňuje také technické ukazovatele materiálov, ako sú:

• odolnosť proti tvorbe korózie;

• všeobecná trvanlivosť;

• prípustný koeficient trenia.

Podľa princípu činnosti sú profilometre rozdelené na kontakt a bezkontaktne zariadení. Kontaktné zariadenia sú vybavené špeciálnym oceľovým stylusom s tvrdým hrotom. Určuje úroveň drsnosti, ktorá sa pohybuje pozdĺž povrchu produktu, a poskytuje údaje na obrazovke nainštalovanej v tele zariadenia.

Bezkontaktné alebo optické profilometre určujú úroveň drsnosti dielca pomocou optického snímača a lasera, ktorý tiež pri skúmaní povrchu zobrazuje získané údaje na špeciálnom miniatúrnom monitore. Pozrime sa podrobnejšie na oba typy profilometrov, vlastnosti ich činnosti a hlavné technické vlastnosti.

Pre názorný príklad si predstavte jeden z najbežnejších kontaktných profilometrov - zariadenie s digitálnym odčítaním modelu 296. Je typickým predstaviteľom prístrojov tejto triedy meracej techniky, ktorých činnosť je založená na indukčnom prevode signálu.Tento merač je určený len na meranie úrovne drsnosti rovných povrchov. Štrukturálne pozostáva kontaktný profilometer z nasledujúcich prvkov:

• oceľový hrot s tvrdým, zvyčajne diamantovým hrotom;

• zariadenie na pohyb sondy;

• prevodník úrovne drsnosti;

• digitálny prevodník a zosilňovač výkonového signálu;

• displej alebo miniatúrny monitor;

• spätné snímače na ovládanie sondy, smer jej pohybu;

• prepínač režimu merania;

• relé na nastavenie časového intervalu.

Profiler model 296, ako aj zariadenia podobnej modifikácie, napríklad profiler model 130, sa považujú za stacionárne meracie zariadenie. Tieto prístroje slúžia najmä na zisťovanie drsnosti povrchov len v laboratórnych, dielenských podmienkach.

Okrem nich však existujú aj mobilné alebo prenosné kontaktné profilovače s malými rozmermi. Napríklad merací prístroj ruskej výroby model TR-100 s piezoelektrickým meničom.

Úprava odčítania výstupnej veličiny alebo indikácie v model TR-100 vykonávané na náklady špeciálnej jednotky, dodatočne zabudovanej do hlavného prevádzkového okruhu zariadenia. Profilometer TR-100 má navyše širší rozsah merania – od 0,05 do 50 mikrometrov (μm). Jeho podstatnou nevýhodou v porovnaní s laboratórnymi alebo dielenskými prístrojmi je nižšia presnosť určenia (rozdiel medzi modelmi je cca 10-12%).

Na rozdiel od kontaktných modelov majú bezkontaktné profilometre viac možností. Preto sú dnes oveľa rozšírenejšie, častejšie sa používajú vo výrobe. Ich hlavnými výhodami sú možnosť vzdialeného skenovania, ako aj funkcia online prenosu dát a automatický výstup informácií na monitor počítača alebo tlačiareň pre následnú tlač. Prípustná vzdialenosť alebo vzdialenosť od skúmaného povrchu bude závisieť od konkrétneho modelu meradla. Rovnako ako v prípade kontaktných modelov, aj bezkontaktné zariadenia existujú v dvoch hlavných typoch - stacionárne a prenosné.

Bezkontaktný stacionárny profilometer s funkciou zaznamenávania získaného výsledku obsahuje nasledujúce prvky:

• pristávacia doska so špeciálnymi drážkami, v ktorých je upevnený testovací materiál alebo výrobok;

• špeciálna laserová hlava na skenovanie povrchu;

• optické zariadenie s primárnymi meracími prevodníkmi - špeciálny snímač alebo snímač;

• vodiaci kanál na prenos vĺn - vlnovod;

• počítačový uzol s príslušným užívateľským rozhraním na ovládanie zariadenia a pripojenie ďalších záznamových zariadení k nemu.

Premyslená funkcionalita bezkontaktného optického profilometra umožňuje určiť a zobraziť na monitore veľmi veľké a vo väčšine prípadov vyčerpávajúce množstvo potrebných informácií. Podrobné údaje pomáhajú čo najpresnejšie určiť úroveň drsnosti povrchu a potrebu ďalšieho spracovania. Výsledné informácie zahŕňajú také dôležité ukazovatele, ako sú:

• profil skenovacej oblasti - pozdĺžny a priečny;

• maximálna prípustná presnosť merania pre konkrétny povrch;

• diskrétnosť (nespojitosť) meracieho kroku zariadenia;

• chyba čítania v čase skenovania, ako aj možná celková chyba.

Okrem hlavnej funkčnosti takéto profilometre poskytujú schopnosť zaznamenajte získané výsledky na špeciálny kotúčový papier pre tepelnú tlač. Samotný záznam je realizovaný formou profilogramu, aby bolo možné prístroj použiť aj ako plnohodnotný profilograf. Kontrola a sledovanie snímania prebieha v samostatnom dialógovom režime, čo umožňuje premeranie úrovne drsnosti nie na celom výrobku, ale len v požadovaných oblastiach.

Ako príklad prenosného alebo mobilného bezkontaktného profilometra zvážte jeden z najpopulárnejších modelov tohto typu zariadenia - meter nemeckej výroby Mahr MarSurf PS1. V tomto kompaktnom zariadení sa riadiaci signál prenáša do príslušného obvodu pomocou špeciálneho optického snímača. Náhodné mimovoľné výkyvy (periodické čiastkové zmeny) vzdialenosti medzi skúmaným povrchom a čítacím prijímačom prístroja sú kompenzované automatickým systémom na kalibráciu kroku merania.

Profilometer je vybavený pohodlným digitálnym displejom a špeciálnym výsuvným bezkontaktným stylusom. Rozsah merania úrovne drsnosti v prenosný model Mahr MarSurf PS1 sa pohybuje od 5 do 15 mikrometrov.

Výber meradla bude priamo závisieť od typu skúmaného povrchu a účelu, zložitosti testovanej položky. Stacionárne kontaktné a bezkontaktné profilometre poskytujú presnejšie a podrobnejšie posúdenie úrovne drsnosti materiálu. Drsnosť tvrdých povrchov, ako sú časti z ocele s vysokým obsahom uhlíka, sa najlepšie meria diamantovým hrotom. Operatívne alebo čiastočné posúdenie kvality spracovania materiálu je pohodlnejšie vykonať prenoskou prenosné zariadenie.

Optické bezkontaktné merače sú určené len na snímanie čistených materiálov – prach a nečistoty môžu výrazne skresliť výsledok.