ПРОФИЛОМЕТРЫ
Параметри шорсткості поверхні - один з найважливіших показників якості продукції, що працює з великим зносом. Шорсткість - це одна з найважливіших експлуатаційних характеристик рухомих механізмів, виробів, двигунів внутрішнього згоряння. Саме від шорсткості залежить коефіцієнт тертя, корозійна стійкість, зносостійкість, та інші механічні характеристики деталей.
Таким чином, на робочих поверхнях деталей постійно відбуваються процеси, які можуть чинити на них негативний вплив. До таких процесів відносять: поява тріщин, механічний знос, обуславливаемый тертям, ерозія, корозія металу, зминання, поява задирок. Такі дефекти можуть надавати навіть більший негативний вплив на роботу всього механізму, ніж деформація тіл, в результаті перегріву або гідроудару. До речі, перегрів може виникати і від посиленого тертя, в тому числі, викликаного підвищеною шорсткістю.
Якщо надати поверхні деякі мікрогеометричні властивості, то можна підвищити опірність деталі різних зовнішніх впливів, і тим самим, поліпшити параметри міцності і надійності.
Значення параметрів поверхні деталі, які змогли б забезпечити хороші експлуатаційні характеристики, можна підвищити шляхом технологічної обробки поверхні - тобто шліфування. Виміряти якість вже обробленої поверхні можна за допомогою приладів, що вимірюють шорсткість: профілометра і профілографа.
Зазначимо, що різниця в технічному пристрої і принцип дії цих приладів невелика. Відрізняються вони, по-суті, лише способом надання результатів. Профілометр відображає значення вимірюваного параметра шорсткості на спеціальному індикаторі (вбудованому дисплеї або шкалою). Профілограф, в свою чергу, представляє результати вимірювань наприкінці всієї процедури у вигляді графіка - так званої профілограми, яка являє собою криву лінію. Профилограмма, зазвичай, потребує аналізу і розшифровки.
Але розглянемо ці прилади більш докладно:
1) Профілометр - прилад, який призначається для вимірювання шорсткості контактним методом. Контактний метод означає, що по досліджуваній поверхні переміщається спеціальна алмазна голка, коливається від нерівностей поверхні. Такі коливання голки передаються на датчик, де перетворюються в малі електричні струми, які, в свою чергу, посилюються гальванометром і реєструються. Показання виводяться на дисплей приладу й дають подання про характер нерівностей досліджуваної поверхні - їх висоті і глибині. Часто, для оцінки шорсткості вибираються інші параметри - середньозважені, амплітудні, сумарні і деленые на довжину поверхні.
Спробуємо коротко описати, як же працює профілометр, з чого складається, на чому базується принцип його дії.
Отже, як і в будь-якому вимірювальному пристрої, у профілометра повинен бути об'єкт вимірювання, вимірювальний джерело сигналів (генератор сигналів), блок обробки сигналів та блок виводу результатів вимірювань. Об'єктом у даному випадку є поверхня, шорсткість якої необхідно виміряти. В якості генератора сигналів, використовується тонко заточена голка, найчастіше - алмазна, але зустрічаються профилометры з голками з твердих сплавів. Голка переміщується уздовж поверхні, перпендикулярно до її площини, при цьому, на шорсткій поверхні, неминуче виникають коливання голки. Такі механічні коливання є первинним сигналом, який за допомогою перетворювача - індуктивного, ємнісного або п'єзоелектричного - перетворюється в токовий. Після цього, електричний сигнал надходить на електронний підсилювач, після чого інтегрується і візуалізується. Таким чином, на дисплеї можна побачити вже усереднений параметр, що характеризує не тільки кількісні, але і якісні показники нерівності і шорсткості поверхні.
Профилометры прийнято розрізняти залежно від виду траси інтегрування.
За цією ознакою виділяють прилади:
- Профілометр з постійною трасою інтегрування, траса обмацування в яких, дорівнює за довжиною трасі інтегрування. Таким чином, результати вимірювань можна побачити тільки в кінці, при завершенні процедури.
- Профілометр володіє ковзної трасою інтегрування, в якому траса обмацування в кілька разів довше траси інтегрування. Таким чином, відлік показань та результатів вимірювання проводиться одночасно з переміщенням голки по поверхні.
До того ж, існують профилометры з механотронными перетворювачами, які вимірюють параметри нерівностей, вказуючи середнє арифметичне значення відхилення профілю - Ra.
Більшість приладів оснащені аналізатором, який дозволяє судити про нерівностях поверхні за гармонійним коливанням сигналу від голки.
Похибка профілометра зазвичай коливається в межах від ±25%, до ±10%.
В якості прикладу профілометра можна привести профілометр моделі 130. Даний прилад внесений до Держреєстру засобів вимірювань. Працює шляхом підключення до комп'ютера і налаштуванням спеціальною програмою. Профілометр моделі 130 є лабораторним стаціонарним приладом високої точності.
Також варто виділити профілометр «СЕЙТРОНИК-ПШ8-1» з лінійки профилометров СЕЙТРОНИК. Ці прилади є переносними, мають підключення до комп'ютера через порт RS232, і дозволяють виробляти основні вимірювання параметрів шорсткості з достатньою точністю.
2) Профілограф - це прилад, який, ідентично профилометру, призначається для контролю параметрів шорсткості поверхні, однак, має від нього відмінності в плані виведення результатів вимірювань. У профилографе результати вимірювань подаються у вигляді кривої - профілограми, визначальною хвилястість і шорсткість. Обробка результатів проводиться графоаналітичним методом.
Конструктивно, профілограф складається з декількох блоків, а саме: вимірювального, перетворювального і записуючого.
Перший блок - називається вимірювальним, оскільки саме в ньому виходить сигнал, який є основою всього вимірювання. На підставі цього сигналу і будується, у наслідку, крива, що характеризує мікронерівності. Даний блок складається, як правило, з голки, приводу голки і вимірювального столика.
Другий блок - електронний перетворювальний, в якому сигнал з першого блоку посилюється і перетвориться за допомогою спеціальних електронних перетворювачів.
Третій блок - записуючий, на який надходить оброблений сигнал з другого блоку. Оброблений сигнал, за допомогою записуючого пристрою, аналогового або електронного, перетворюється в профилограмму в збільшеному масштабі. При цьому, в якості матеріалу для креслення профілограми може виступати металізована папір, світлочутливий папір або спеціальна плівка.
Таким чином, принцип дії профілографа, мало чим відрізняється від принципу дії профілометра, єдиною відмінністю тут є відображення результатів не на екрані у вигляді числових значень, а графічно.
Профилограмма записується пристроєм в збільшеному масштабі, при цьому, по горизонталі збільшення досягає 100 000 раз, а по вертикалі від 400 до 200 000 разів. Завдяки збільшенню, розшифровку робити стає набагато зручніше.
Похибка профілографа не виходить за межі ±5-10 %.
Крім перерахованих пристроїв: профилометров і профілографів, існують комбіновані прилади, звані профілографи-профилометры.
3) Профілограф-профілометр - прилади цього типу призначені для запису виміряних параметрів мікронерівностей поверхні на паперовий носій (наприклад, электротермическую папір), і одночасного спостереження, в режимі реального часу, за результатами проведених вимірювань за допомогою показує пристрою - цифрового або аналогового.
Найпоширенішими профілографами-профилометрами є прилади «Сейтроник-ПШ8» різних модифікацій. Так, наприклад, випускаються моделі СЕЙТРОНИК-ПШ8-4, СЕЙТРОНИК-ПШ8-3 і СЕЙТРОНИК-ПШ8-2 , які відрізняються кроком довжини траси обмацування, наявністю/відсутністю вбудованого принтера, параметрами збільшення.
Принцип дії профілографа-профілометра ідентичний принципів дії приладів, що входять в його назву. Також, як і вищеописані прилади, він працює шляхом обмацування контрольованої поверхні заточеною голкою з малим радіусом заокруглення та перетворення коливань від голки в електричний сигнал, а також подальшого моніторингу та запису результатів.
Таким чином, на робочих поверхнях деталей постійно відбуваються процеси, які можуть чинити на них негативний вплив. До таких процесів відносять: поява тріщин, механічний знос, обуславливаемый тертям, ерозія, корозія металу, зминання, поява задирок. Такі дефекти можуть надавати навіть більший негативний вплив на роботу всього механізму, ніж деформація тіл, в результаті перегріву або гідроудару. До речі, перегрів може виникати і від посиленого тертя, в тому числі, викликаного підвищеною шорсткістю.
Якщо надати поверхні деякі мікрогеометричні властивості, то можна підвищити опірність деталі різних зовнішніх впливів, і тим самим, поліпшити параметри міцності і надійності.
Значення параметрів поверхні деталі, які змогли б забезпечити хороші експлуатаційні характеристики, можна підвищити шляхом технологічної обробки поверхні - тобто шліфування. Виміряти якість вже обробленої поверхні можна за допомогою приладів, що вимірюють шорсткість: профілометра і профілографа.
Зазначимо, що різниця в технічному пристрої і принцип дії цих приладів невелика. Відрізняються вони, по-суті, лише способом надання результатів. Профілометр відображає значення вимірюваного параметра шорсткості на спеціальному індикаторі (вбудованому дисплеї або шкалою). Профілограф, в свою чергу, представляє результати вимірювань наприкінці всієї процедури у вигляді графіка - так званої профілограми, яка являє собою криву лінію. Профилограмма, зазвичай, потребує аналізу і розшифровки.
Але розглянемо ці прилади більш докладно:
1) Профілометр - прилад, який призначається для вимірювання шорсткості контактним методом. Контактний метод означає, що по досліджуваній поверхні переміщається спеціальна алмазна голка, коливається від нерівностей поверхні. Такі коливання голки передаються на датчик, де перетворюються в малі електричні струми, які, в свою чергу, посилюються гальванометром і реєструються. Показання виводяться на дисплей приладу й дають подання про характер нерівностей досліджуваної поверхні - їх висоті і глибині. Часто, для оцінки шорсткості вибираються інші параметри - середньозважені, амплітудні, сумарні і деленые на довжину поверхні.
Спробуємо коротко описати, як же працює профілометр, з чого складається, на чому базується принцип його дії.
Отже, як і в будь-якому вимірювальному пристрої, у профілометра повинен бути об'єкт вимірювання, вимірювальний джерело сигналів (генератор сигналів), блок обробки сигналів та блок виводу результатів вимірювань. Об'єктом у даному випадку є поверхня, шорсткість якої необхідно виміряти. В якості генератора сигналів, використовується тонко заточена голка, найчастіше - алмазна, але зустрічаються профилометры з голками з твердих сплавів. Голка переміщується уздовж поверхні, перпендикулярно до її площини, при цьому, на шорсткій поверхні, неминуче виникають коливання голки. Такі механічні коливання є первинним сигналом, який за допомогою перетворювача - індуктивного, ємнісного або п'єзоелектричного - перетворюється в токовий. Після цього, електричний сигнал надходить на електронний підсилювач, після чого інтегрується і візуалізується. Таким чином, на дисплеї можна побачити вже усереднений параметр, що характеризує не тільки кількісні, але і якісні показники нерівності і шорсткості поверхні.
Профилометры прийнято розрізняти залежно від виду траси інтегрування.
За цією ознакою виділяють прилади:
- Профілометр з постійною трасою інтегрування, траса обмацування в яких, дорівнює за довжиною трасі інтегрування. Таким чином, результати вимірювань можна побачити тільки в кінці, при завершенні процедури.
- Профілометр володіє ковзної трасою інтегрування, в якому траса обмацування в кілька разів довше траси інтегрування. Таким чином, відлік показань та результатів вимірювання проводиться одночасно з переміщенням голки по поверхні.
До того ж, існують профилометры з механотронными перетворювачами, які вимірюють параметри нерівностей, вказуючи середнє арифметичне значення відхилення профілю - Ra.
Більшість приладів оснащені аналізатором, який дозволяє судити про нерівностях поверхні за гармонійним коливанням сигналу від голки.
Похибка профілометра зазвичай коливається в межах від ±25%, до ±10%.
В якості прикладу профілометра можна привести профілометр моделі 130. Даний прилад внесений до Держреєстру засобів вимірювань. Працює шляхом підключення до комп'ютера і налаштуванням спеціальною програмою. Профілометр моделі 130 є лабораторним стаціонарним приладом високої точності.
Також варто виділити профілометр «СЕЙТРОНИК-ПШ8-1» з лінійки профилометров СЕЙТРОНИК. Ці прилади є переносними, мають підключення до комп'ютера через порт RS232, і дозволяють виробляти основні вимірювання параметрів шорсткості з достатньою точністю.
2) Профілограф - це прилад, який, ідентично профилометру, призначається для контролю параметрів шорсткості поверхні, однак, має від нього відмінності в плані виведення результатів вимірювань. У профилографе результати вимірювань подаються у вигляді кривої - профілограми, визначальною хвилястість і шорсткість. Обробка результатів проводиться графоаналітичним методом.
Конструктивно, профілограф складається з декількох блоків, а саме: вимірювального, перетворювального і записуючого.
Перший блок - називається вимірювальним, оскільки саме в ньому виходить сигнал, який є основою всього вимірювання. На підставі цього сигналу і будується, у наслідку, крива, що характеризує мікронерівності. Даний блок складається, як правило, з голки, приводу голки і вимірювального столика.
Другий блок - електронний перетворювальний, в якому сигнал з першого блоку посилюється і перетвориться за допомогою спеціальних електронних перетворювачів.
Третій блок - записуючий, на який надходить оброблений сигнал з другого блоку. Оброблений сигнал, за допомогою записуючого пристрою, аналогового або електронного, перетворюється в профилограмму в збільшеному масштабі. При цьому, в якості матеріалу для креслення профілограми може виступати металізована папір, світлочутливий папір або спеціальна плівка.
Таким чином, принцип дії профілографа, мало чим відрізняється від принципу дії профілометра, єдиною відмінністю тут є відображення результатів не на екрані у вигляді числових значень, а графічно.
Профилограмма записується пристроєм в збільшеному масштабі, при цьому, по горизонталі збільшення досягає 100 000 раз, а по вертикалі від 400 до 200 000 разів. Завдяки збільшенню, розшифровку робити стає набагато зручніше.
Похибка профілографа не виходить за межі ±5-10 %.
Крім перерахованих пристроїв: профилометров і профілографів, існують комбіновані прилади, звані профілографи-профилометры.
3) Профілограф-профілометр - прилади цього типу призначені для запису виміряних параметрів мікронерівностей поверхні на паперовий носій (наприклад, электротермическую папір), і одночасного спостереження, в режимі реального часу, за результатами проведених вимірювань за допомогою показує пристрою - цифрового або аналогового.
Найпоширенішими профілографами-профилометрами є прилади «Сейтроник-ПШ8» різних модифікацій. Так, наприклад, випускаються моделі СЕЙТРОНИК-ПШ8-4, СЕЙТРОНИК-ПШ8-3 і СЕЙТРОНИК-ПШ8-2 , які відрізняються кроком довжини траси обмацування, наявністю/відсутністю вбудованого принтера, параметрами збільшення.
Принцип дії профілографа-профілометра ідентичний принципів дії приладів, що входять в його назву. Також, як і вищеописані прилади, він працює шляхом обмацування контрольованої поверхні заточеною голкою з малим радіусом заокруглення та перетворення коливань від голки в електричний сигнал, а також подальшого моніторингу та запису результатів.
