Profilometrai

Profilometras Tai specialus prietaisas atskirų dalių, mechanizmų ir elementų, pagamintų iš skirtingo tankio medžiagų, paviršiaus šiurkštumui matuoti. Tai padeda nustatyti produkto kokybę ir papildomo apdorojimo poreikį. Naudojimas, o ypač aparato parinkimas, yra svarbūs žingsniai beveik bet kuriame gamybos procese. Todėl prieš perkant ir pradedant eksploatuoti skaitiklį reikėtų detaliai išstudijuoti, kokie yra profilometrų tipai, jų funkcionalumas ir technologinės savybės.

Paviršiaus šiurkštumo indeksas - tai viena iš pagrindinių techninių gaminio, skirto dirbti atšiauriomis sąlygomis, kurios yra susijusios su dideliu gamybos medžiagos susidėvėjimu, kokybės charakteristikų. Šiurkštumo lygis lems tiek bendrą gaminio darbo kokybę – jo eksploatacinius parametrus, tiek naudojimo trukmę. Šiurkštumo indeksas yra labai svarbus, pavyzdžiui, vidaus degimo varikliams ir kitiems panašiems komponentams bei mechanizmams, kuriuose yra daug judančių dalių ir elementų.

Eksploatacijos metu tokių mechanizmų darbiniuose paviršiuose vyksta nuolatiniai procesai, kurie neigiamai veikia medžiagos struktūrą ir vientisumą:

• įvairaus dydžio drožlių, įtrūkimų ir įtrūkimų susidarymas;

• mechaninis medžiagos susidėvėjimas;

• metalo erozija, dalinis jo gniuždymas.

Norint padidinti gaminio technines ir eksploatacines charakteristikas, pagerinti jo darbo kokybę, taip pat pratęsti galiojimo laiką, papildomas technologinis apdorojimas labai padeda - šlifavimas... Nuo to priklausys paviršiaus šiurkštumo lygis, matuojamas profilometru.

Tokie atsirandantys defektai gali turėti net didesnį poveikį mechanizmo kokybei nei stiprus perkaitimas ar smūgiai ir atitinkamai greičiau sukelti jo deformaciją. O paties metalo perkaitimas dažniausiai atsiranda dėl per didelės trinties, kurios priežastis – per didelis atskiro elemento paviršiaus šiurkštumas.

Todėl šiurkštumas daugiausia turi įtakos tokiems medžiagų techniniams rodikliams kaip:

• atsparumas korozijos formavimuisi;

• bendras ilgaamžiškumas;

• leistinas trinties koeficientas.

Pagal veikimo principą profilometrai skirstomi į kontaktas ir bekontaktis įrenginiai. Kontaktiniai įtaisai aprūpinti specialiu plieniniu rašikliu su kietu antgaliu. Jis nustato šiurkštumo lygį, judantį gaminio paviršiumi, ir pateikia rodmenis į įrenginio korpuse įtaisytą ekraną.

Nekontaktiniai arba optiniai profilometrai nustato detalės šiurkštumo lygį naudojant optinį jutiklį ir lazerį, kuris taip pat, tirdamas paviršių, atvaizduoja gautus duomenis specialiame miniatiūriniame monitoriuje. Leiskite mums išsamiau apsvarstyti abiejų tipų profilometrus, jų veikimo ypatybes ir pagrindines technines charakteristikas.

Iliustruojančiame pavyzdyje panagrinėkime vieną iš labiausiai paplitusių kontaktinių profilometrų – įrenginį su skaitmeniniu 296 modelio rodmeniu. Tai tipiškas šios klasės matavimo technologijų prietaisų, kurių veikimas pagrįstas indukcine signalo konvertavimu, atstovas.Šis matuoklis skirtas matuoti tik plokščių paviršių šiurkštumą. Struktūriškai kontaktinį profilometrą sudaro šie elementai:

• plieninis rašiklis su kietu, dažniausiai deimantiniu antgaliu;

• prietaisas zondui perkelti;

• šiurkštumo lygio keitiklis;

• Skaitmeninis keitiklis ir galios signalo stiprintuvas;

• ekranas arba miniatiūrinis monitorius;

• atbulinės eigos jutikliai, skirti valdyti zondą, jo judėjimo kryptį;

• matavimo režimo jungiklis;

• laiko intervalo nustatymo relė.

Stacionaria matavimo įranga laikomi profiliavimo modelis 296, taip pat panašios modifikacijos įtaisai, pavyzdžiui, profiliuotojo 130 modelis. Šie prietaisai daugiausia naudojami paviršių šiurkštumui nustatyti tik laboratorinėmis, dirbtuvių sąlygomis.

Tačiau, be jų, yra ir mobilių ar nešiojamų kontaktų profiliuotojų, kurių matmenys yra nedideli. Pavyzdžiui, Rusijoje pagamintas matavimo prietaisas TR-100 modelis su pjezoelektriniu keitikliu.

Išvesties kiekio rodmens arba indikacijos reguliavimas modelis TR-100 atliekamas specialaus įrenginio, papildomai įmontuoto į pagrindinę įrenginio veikimo grandinę, lėšomis. Be to, profilometras TR-100 turi platesnį matavimo diapazoną – nuo ​​0,05 iki 50 mikrometrų (μm). Jo reikšmingas trūkumas, lyginant su laboratoriniais ar dirbtuvių įrenginiais, yra mažesnis nustatymo tikslumas (skirtumas tarp modelių apie 10-12%).

Skirtingai nuo kontaktinių modelių, nekontaktiniai profilometrai turi daugiau galimybių. Todėl šiandien jie yra daug plačiau paplitę, dažniau naudojami gamyboje. Pagrindiniai jų privalumai yra nuotolinio nuskaitymo galimybė, taip pat duomenų perdavimo internetu funkcija ir automatinis informacijos išvedimas į kompiuterio monitorių ar spausdintuvą, kad būtų galima vėliau spausdinti. Leistinas atstumas arba atstumas nuo tiriamo paviršiaus priklausys nuo konkretaus skaitiklio modelio. Kaip ir kontaktinių modelių atveju, bekontakčiai įrenginiai taip pat būna dviejų pagrindinių tipų – stacionarių ir nešiojamų.

Nekontaktinis stacionarus profilometras, turintis gauto rezultato įrašymo funkciją, apima šiuos elementus:

• nusileidimo plokštę su specialiais grioveliais, kuriuose tvirtinama tiriama medžiaga ar gaminys;

• speciali lazerinė galvutė paviršiaus nuskaitymui;

• optinis prietaisas su pirminiais matavimo keitikliais - specialus jutiklis arba jutiklis;

• kreipiamasis bangų perdavimo kanalas - bangolaidis;

• kompiuterizuotas mazgas su atitinkama vartotojo sąsaja įrenginiui valdyti ir prie jo prijungti papildomus įrašymo įrenginius.

Puikiai apgalvotas bekontakčio optinio profilometro funkcionalumas leidžia nustatyti ir monitoriuje rodyti labai didelį, o dažniausiai ir baigtinį kiekį reikalingos informacijos. Išsamūs duomenys padeda kuo tiksliau nustatyti paviršiaus šiurkštumo lygį ir tolesnio apdorojimo poreikį. Gauta informacija apima tokius svarbius rodiklius kaip:

• skenavimo srities profilis - išilginis ir skersinis;

• didžiausias leistinas matavimo tikslumas konkrečiam paviršiui;

• prietaiso matavimo žingsnio diskretiškumas (nenuoseklumas);

• skaitymo klaida nuskaitymo metu, taip pat galima bendra klaida.

Be pagrindinių funkcijų, tokie profilometrai suteikia galimybę gautus rezultatus užrašyti ant specialaus šiluminės spaudos ritininio popieriaus. Pats įrašymas atliekamas profilogramos pavidalu, todėl įrenginį galima naudoti ir kaip visavertį profilografą. Skenavimo valdymas ir stebėjimas vykdomas atskiru dialogo režimu, tai leidžia pakartotinai išmatuoti šiurkštumo lygį ne visame gaminyje, o tik reikiamose srityse.

Kaip nešiojamojo ar mobiliojo bekontaktinio profilometro pavyzdį apsvarstykite vieną iš populiariausių šio tipo įrenginių modelių - metras vokiškos gamybos Mahr MarSurf PS1. Šiame kompaktiškame įrenginyje valdymo signalas perduodamas į atitinkamą grandinę naudojant specialų optinį jutiklį. Atsitiktinius nevalingus atstumo tarp tiriamo paviršiaus ir aparato skaitymo imtuvo svyravimus (periodinius dalinius pokyčius) kompensuoja automatinė matavimo žingsnio kalibravimo sistema.

Profilometras aprūpintas patogiu skaitmeniniu ekranu ir specialiu ištraukiamu bekontakčiu rašikliu. Šiurkštumo lygio matavimo diapazonas nešiojamas modelis Mahr MarSurf PS1 svyruoja nuo 5 iki 15 mikrometrų.

Skaitiklio pasirinkimas tiesiogiai priklausys nuo tiriamo paviršiaus tipo ir tikslo, tikrinamo elemento sudėtingumo. Stacionarūs kontaktiniai ir nekontaktiniai profilometrai leidžia tiksliau ir detaliau įvertinti medžiagos šiurkštumo lygį. Kietų paviršių, pavyzdžiui, didelio anglies plieno dalių, šiurkštumą geriausia išmatuoti deimantiniu rašikliu. Patogiau atlikti operatyvinį ar dalinį medžiagų apdirbimo kokybės vertinimą nešiojamuoju nešiojamasis įrenginys.

Optiniai bekontaktiniai matuokliai skirti tik nuvalytoms medžiagoms nuskaityti – dulkės ir nešvarumai gali gerokai iškraipyti rezultatą.