表面粗糙度的检测程序
检测表面粗糙度的常用方法
蔡司全自动清洁度分析仪（Particle Analyzer） 总体描述： 零部件表面的洁净度对于零部件工作的可靠性和持久性有着非常重要的影响。零部件表面的污染物多为切屑、毛刺、铸沙、焊渣、磨料等固体颗粒。这些污染物会加速零件的磨损，会堵塞元件的节流孔使元件失去调节功能，会进入滑阀间隙使阀芯卡死，会拉伤油缸内表面使泄漏增加或使输出力减小，会损坏泵的配油盘使泵烧伤或研死……。这些情况的出现最终将系统功能丧失或彻底瘫痪。因此，必须从每个环节的每一个细节入手来防止和减小污染物的产生，才可能保证安装后的系统能够安全可靠的运行。 蔡司最新推出的Particle Analyzer的出现将工业清洁度控制过程提升到了全新的高度。Particle Analyzer清洁度分析仪采用全自动分析方式将过滤膜上的污染颗粒进行快速成像，无需多重图像分析即可实现将颗粒尺寸大小、形貌分析一步完成，在实现快速对污染物等级的快速评定同时还可以对污染物来源进行分析。Particle Analyzer全自动清洁度分析仪已经成为零部件表面清洁度分析和污染物控制的首选。
产品特点： 1、适合精密清洗定量化的清洁度检测，尤其使用于检测微小颗粒和带色杂质颗粒 2、对整个过滤膜上的颗粒进行分析，因此分析的准确性和可靠性更高。 3、采用全自动分析方式，因此分析效率更高，同时软件符合国家、国际标准等多国标准（ISO4406、ISO4407、IOS16232、NAS1638、ASTMD4378-03、VDA19）。标准可自行添加。 产品应用： 对于许多行业，清洁度控制都非常重要。同汽车行业一样，这些行业也常发生很多使产品寿命和可靠性降低的质量问题，其中主要症结都在于零件加工过程中清洗不净，整机装配时又混入不少杂质和尘埃。因此要确保产品的质量和可靠性，它们也必须要求严格清洁的零件。这些行业包括：汽车零部件、轴承、发动机、汽轮机、航空、半导体、数据存储、医疗设备、通讯、精密仪表，大型工矿设备的磨损监测等。
表面粗糙度及其标注方法 零件图除了图形、尺寸这外，还必须有制造零件应达到的一些质量要求，一般称为技术要求。技术要求的内容通常有：表面粗糙度、尺寸公差、形状和位置公差、材料及其热处理、表面处理等。下面先介绍表面粗糙度及其注法。 一、表面粗糙度的概念 无论采用哪种加工方法所获得的零件表面，都不是绝对平整和光滑的，放在显微镜（或放大镜）下观察，都不得可以看到微观的峰谷不平痕迹，如图1所示。表面上这种微观不平滑情况，一般是受刀具与零件间的运动、摩擦，机床的振动及零件的塑性变形等各种因素的影响而形成的。表面上所具有的这种较小间距和峰谷所组成的微观几何形状特征，称为表面粗糙度。 图1 表面粗糙度概念 表面粗糙度是评定零件表面质量的一项技术指标，它对零件的配合性质、耐磨性、抗腐象征性、接触刚度、抗疲劳强度、密封性质和外观等都不得有影响。因此，图样上要根据零件的功能要求，对零件的表面粗糙度做出相应的规定。评定表面粗糙度的主要参数是轮廓算术平均偏差Ra，它是指在取样长度L范围内，补测轮廓线上各点至基准线的距离yi（如图2）的算术平均值，它是指在取样长度L范围内，被测轮廓线上各点至基准线的距离yi （如图12）的算术平均值，可用下表示：-----------或近似表示为：----------- 轮廓算术平均偏差可用电动轮廓仪测量，运算过程由仪器自动完成。根据GB/T1031—1995F规定（另外还有GB/T3525——2000以可同时查阅）,Ra数值愈小，零件表面愈趋平整光滑；Ra的数值，零件表面愈粗糙。 图2 轮廓算术平均编差
图3 轮廓算术平均编差值 二、表面粗糙度的选用 表面粗糙度参数值的选用，应该既要满足零件表面的功能要求，又要考虑经济合理性。具体选用时，可参照已有的类似零件图，用类比法确定。在满足零件功能要求前提下，应尽量选用较大的表面粗糙度参数值，以降低加工成本。一般地说，零件的工作表面、配合表面、密封表面、运动速度高和单位压力大的摩擦表面等，对表面平整光滑程度要求高，参数值应取小些。非工作表面、非配合表面、尺寸精度低的表面，参数值应参数Ra值与加工方法的关系及其应用实例，可供选用时参考。 图4 表面粗糙度获得方法 三、表面粗糙度的注法（GB—T131——1993） （一）表面粗糙度代（符）号 表面粗糙度代号由表面粗糙度符号和在其周围标注的表面粗糙度数值及有关规定符号所组成。 （1）表面粗糙度符号及其画法，如图5所示。表面粗糙度符号的尺寸大小，按图6规定对应选取。
第五章表面粗糙度及其检测 学时：4 课次：2 目的要求： 1．了解表面粗糙度的实质及对零件使用性能的影响。 2．掌握表面粗糙度的评定参数（重点是轮廓的幅度参数）的含义及应用场合。 3．掌握表面粗糙度的标注方法。 4．初步掌握表面粗糙度的选用方法。 5．了解表面粗糙度的测量方法的原理。 重点内容： 1．表面粗糙度的定义及对零件使用性能的影响。 2．表面粗糙度的评定参数（重点是轮廓的幅度参数）的含义及应用场合。 3．表面粗糙度的标注方法。 4．表面粗糙度的选用方法。 5．表面粗糙度的测量方法 难点内容： 表面粗糙度的选用方法。 教学方法：讲+实验 教学内容：（祥见教案） 一、基本概念 1．零件表面的几何形状误差分为三类： （1）表面粗糙度：零件表面峰谷波距<1mm。属微观误差。 （2）表面波纹度：零件表面峰谷波距在1~10mm。 （3）形状公差：零件表面峰谷波距>10mm。属宏观误差。 图5-1 零件的截面轮廓形状 2．表面粗糙度对零件质量的影响： （1）影响零件的耐磨性、强度和抗腐蚀性等。 （2）影响零件的配合稳定性。 （3）影响零件的接触刚度、密封性、产品外观及表面反射能力等。 二．表面粗糙度的基本术语
1、取样长度lr ： 取样长度是在测量表面粗糙度时所取的一段与轮廓总的走向一致的长度。 规定：取样长度范围内至少包含五个以上的轮廓峰和谷如图5-2所示。 图5-2 取样长度、评定长度和轮廓中线 1．评定长度ln ： 评定长度是指评定表面粗糙度所需的一段长度。 规定：国家标准推荐ln = 5lr ，对均匀性好的表面，可选ln > 5lr, 对均匀性较差的表面，可选ln < 5lr 。 2．中线： 中线是指用以评定表面粗糙度参数的一条基准线。有以列两种： （1）轮廓的最小二乘中线 在取样长度内，使轮廓线上各点的纵坐标值Z （x ）的平方和 为最小，如图5-2 a 所示。 （2）轮廓的算术平均中线 在取样长度内，将实际轮廓划分为上下两部分，且使上下面 积相等的直线。如图5-2 b 所示。 三．表面粗糙度的评定参数 国家标准GB/T3505—2000规定的评定表面粗糙度的参数有：幅度参数2个，间距参数1个，曲线和相关参数1个，其中幅度参数是主要的。 1、轮廓的幅度参数 （1） 轮廓的算术平均偏差Ra 在一个取样长度内，纵坐标Z （x ）绝对值的算术平均值，如图5-3a 所示。 Ra 的数学表达式为： Ra = lr 1 lr x Z 0）（dx 测得的Ra 值越大，则表面越粗糙。一般用电动轮廓仪进行测量。
品制产 总体 响。污染阀间配油必须后的 全新的污析一分析和污蔡司品牌：卡尔制造商：德产地：德国体描述： 零部件表零部件表染物会加速间隙使阀芯油盘使泵烧须从每个环的系统能够 蔡司最新新的高度。污染颗粒进一步完成，在析。Partic 污染物控制司全自动清尔·蔡司 德国卡尔蔡司国 表面的洁净度面的污染物速零件的磨损芯卡死，会拉烧伤或研死。环节的每一个够安全可靠的新推出的Par Particle A 进行快速成像在实现快速cle Analyz 制的首选。 清洁度分司公司 度对于零部物多为切屑损，会堵塞元拉伤油缸内表这些情况的个细节入手的运行。 rticle Ana Analyzer 清像，无需多重速对污染物等er 全自动清分析仪（P 型号：P 经销商联系方式部件工作的可、毛刺、铸元件的节流表面使泄漏的出现最终手来防止和减alyzer 的出清洁度分析重图像分析等级的快速清洁度分析Particle Particle A ：北京普瑞式：800-89可靠性和持铸沙、焊渣、流孔使元件漏增加或使输终将系统功能减小污染物出现将工业清析仪采用全自析即可实现将速评定同时还析仪已经成为Analyze Analyzer 瑞赛司仪器有90-0660 持久性有着非、磨料等固失去调节功输出力减小能丧失或彻物的产生，才清洁度控制自动分析方将颗粒尺寸还可以对污为零部件表er） 有限公司 非常重要的固体颗粒。这功能，会进入小，会损坏泵彻底瘫痪。因才可能保证安制过程提升到方式将过滤膜寸大小、形貌污染物来源进表面清洁度分 的影这些入滑泵的因此，安装到了膜上貌分进行分析
产品1、粒 2、3、多国标准产品对于多使洗不它们汽轮 的磨品特点： 适合精密清对整个过滤采用全自动国标准（IS 准可自行添品应用： 于许多行业使产品寿命不净，整机们也必须要轮机、航空 磨损监测等清洗定量化滤膜上的颗动分析方式SO4406、IS 添加。 业，清洁度控命和可靠性降机装配时又混要求严格清洁、半导体、 等。 化的清洁度检颗粒进行分析式，因此分析SO4407、IO 控制都非常降低的质量混入不少杂洁的零件。 数据存储检测，尤其析，因此分析效率更高OS16232、N 重要。同汽量问题，其中杂质和尘埃。这些行业包 、医疗设备其使用于检测分析的准确性高，同时软件NAS1638、A 汽车行业一样中主要症结都。因此要确包括：汽车 备、通讯、精 测微小颗粒性和可靠性件符合国家ASTMD4378-样，这些行都在于零件确保产品的质车零部件、轴 精密仪表，粒和带色杂质性更高。 家、国际标准-03、VDA19行业也常发生件加工过程中质量和可靠轴承、发动大型工矿设 质颗准等9）。生很中清靠性，动机、设备
表面清洁度检测 方法 金属表面镀层和有机涂层都应满足涂(镀)层致密、均匀一致、与基体结合牢固的要求。而涂(镀)层中出现诸如涂(镀)层脱落、鼓泡或发花以及局部无涂覆层等，多数情况下都是由于金属涂(镀)前表面不洁净所致。与有机溶剂涂料相比，以水为溶剂的金属表面涂覆处理，如电镀、阳极氧化、磷化以及水性涂料涂装等对金属表面的有机物污染更为敏感，即使是单分子层的污染物，都可能导致整个工艺的失败。因此，材料表面涂(镀)前处理后的清洁度至关重要，本文就各种检验金属表面清洁度的方法做一总结。 1目测与光学法 光亮金属表面上的油污可用肉眼和借助放大镜或光学显微镜进行观察。其缺点是金属表面的钝态氧化膜及极薄的油污会检查不到。对粗糙及不光亮的金属表面，上述方法就显得无能为力，但可通过用干净、洁白的棉花、布、纸对表面擦拭，然后观察其是否干净，以确定金属表面是否洁净。 2表面张力法 根据表面油污对其表面能的影响，通过金属在一系列表面张力不同的试液中是否浸润以确定其表面能，据此判断其表面的干净程度。如配成从80%乙酸20%水)(V/V，下同)到1%乙醇99%水的系列溶液，其表面张力相应地从24.5×1 0-5 N/cm增加到66.0×10-5 N/cm。 3油漆法 将除油剂滴在金属表面上，然后蒸干，如无痕迹，表面金属表面是洁净的，如出现圆环则表明有油污存在。
4润湿法 干净的金属表面是亲水的，因此，可以完全被水润湿，当金属表面含有油污时，会出现不被水浸润的断水区域。基于是否亲水这一原理，除了最简单常用的呼气法和雾化器喷雾法外，还有以下几种检测手段。由于金属的氧化膜也是亲水的，因此，这类方法大多不能检测出金属表面的氧化膜是否退净。 4.1喷射图案法 用喷枪将含有0.1%染料的蒸馏水喷于已浸湿的金属表面，观察喷射面的图案。有油污的地方，因不被水浸润不会显示染料色。喷枪的操作条件是：空气压力5.9×10-4～9.8×10-4 Pa，距离60 cm，时间30～50 s。 4.2断水法 将试样浸入水中，然后移出水面，倾斜45°观察表面是否有挂水珠或无水的区域，如有，表明金属表面有油污存在。 4.3汞滴法 本法特别适合检查金属表面的油污和氧化膜。当汞滴滴在金属表面上，它会在干净的地方展开，而在氧化膜与油污处形成一个小球。汞有剧毒，应慎用。 5滑石粉法 把金属试样垂直地放入表面洒有滑石粉的水中，然后垂直地提出，可以看到，洁净的表面会均匀地粘有滑石粉，而有油污的地方则无滑石粉。 6铜置换法 对黑色金属，把其浸于63 g/L CuSO4·H2O和17 g/L H2SO4中，静置10 s取出，在蒸馏水中搅动15 s，用洗瓶冲洗，烘干。在干净的金属表面，因F
表面粗糙度的标注方法有了新规定 ——华科大教师团队部资料 表面粗糙度是工程图样和技术文件中的重要容，GB/T 131‐2006《产品几何技术规 （GPS）技术产品文件中表面结构的表示法》等同采用国际标准，于2007‐02‐01 起代替GB/T131‐1993。 一、表面粗糙度在工程图样中的标注方法 1. 新标准规定，当表面粗糙度有单一要求和补充要求时，应使用长边上有一条横线的完整 图形符号，完整符号有三种（见图1）。 （a）允许任何工艺（b）去除材料（c）不去除材料 图1 表面粗糙度各项要求标注的位置如图2 所示： 图2 单一要求： a ——第一个表面粗糙度要求（传输带/取样长度参数代号数值） b ——第二个表面粗糙度要求（传输带/取样长度参数代号数值） 补充要求： c ——加工方法（车、铣、磨、涂镀等） d ——表面纹理和方向 e ——加工余量 例1（见图3）：
图3 含义：上限值Ra=50μm； 下限值Ra=6.3μm； U 和L 分别表示上限值和下限值，当不会引起歧义时，也可不标注U、L； 极限值规则均为“16%规则”； 两个传输带均为0.008mm—4mm（其中4mm 为取样长度）； 评定长度中含有5 个取样长度（默认），5×4mm = 20 mm； 加工方法为铣； 表面纹理符号c（表示表面纹理呈近似同心圆，且圆心与表面中心相关）； 加工余量为3mm。 例2（见图4）： 图4 含义：第一个表面粗糙度要求Ra 的上限值为1.6μm（符合16%规则），其 取样长度为0.8mm； 第二个表面粗糙度要求Rz 的上限值为12.5μm（符合最大规则），其 取样长度为2.5mm，Rz 的下限值为3.2μm（符合最大规则），其取样 长度为2.5mm，其中U、L 在不会引起歧义时也可不标注。 例3（传输带/取样长度为默认值，评定长度中所含取样长度的个数不是默认的5，而是含有3 个取样长度，见图5）： 图5
表面粗糙度的测量方法 众所周知，表面粗糙度表征了机械零件表面的微观几何形状误差。对粗糙度的评定，主要分为定性和定量两种评定方法，所谓定性评定就是将待测表面和已知的表面粗糙度比较样块相互比较，通过目测或者借助于显微镜来判别其等级；而定量评定则是通过某些测量方法和相应的仪器，测出被测表面的粗糙度的主要参数，这些参数是Ra，Rq，Rz，Ry ； 他们代表的意义是：Ra 是轮廓的算术平均偏差，即在取样长度内被测轮廓偏距绝对值之和的算术平均值。 Rq 是轮廓的均方根偏差：在取样长度内轮廓偏距的均方根值。 Rz 是微观不平度的10点高度：在取样长度内5个最大的轮廓峰高与5个最大的轮廓谷深的平均值之和。 Ry 是轮廓的最大高度：在取样长度内轮廓的峰顶线与轮廓谷底线中线的最大距离。 目前常用的表面粗糙度测量方法主要有样板比较法，光切法，干涉法，触针法等。 1. 比较法它是在工厂里常用的方法，用眼睛或放大镜，对被测表面与粗糙度样板比较，或用手摸靠感觉来判断表面粗糙度的情况；这种方法不够准确，凭经验因素较大，只能对粗糙度参数值较大情况，给个大概范围的判断。 2. 光切法它是利用光切原理来测量表面粗糙度的方法。在实验室中用光切显微镜或者双管显微镜就可实现测量，它的测量准确度较高，但它是与对Rz，Ry 以及较为规则的表面测量，不适用于对测量粗糙度较高的表面及不规则表面的测量。 3. 干涉法它是利用光学干涉原理测量表面粗糙度的一种方法。这种方法要找出干涉条纹，找出相邻干涉带距离和干涉带的弯曲高度，就可测出微观不平度的实际高度；这种方法调整仪器比较麻烦，不太方便，其准确度和光切显微镜差不多；
4. 触针法它是利用仪器的测针与被测表面相接触，并使测针沿其表面轻滑过测量表面粗糙度的测量方法。采用这种方法的仪器最广泛的就是电动轮廓仪，它的特点是：显示数值直观，可测量许多形状的被测表面，如轴类，孔类，锥体，球类，沟槽类工件，测量时间少，方便快捷。 它可分为便携式和台式电动轮廓仪，便携式仪器可在现场进行测量，携带方便；带记录仪的电动轮廓仪，可绘制出表面的轮廓曲线，带微机的轮廓仪可显示轮廓的形状情况，并有打印机打印出数据和表面的轮廓线，便于分析和比较。它的测量范围较大：Ra 值一般在0.02—50μm 。 这里我们对电动轮廓仪的原理和仪器常见的故障排除方法进行讨论； 电动轮廓仪的工作原理采用的是触针法。仪器利用驱动箱拖动电感传感器在工件表面上以一定的速度滑行，电感传感器触针随同被测表面轮廓的峰谷起伏，产生上下位移，这个线值位移量引起传感器内测量桥路两臂中电感量的变化，从而使得电桥输出与触针位移成比例的条幅信号，这个微弱的电信号经过电子装置放大整流后，成了代表工件截面轮廓的信号。 将它输入记录仪，就得到了截面轮廓的放大图；或者把信号通过适当的环节进行滤波和计算后，由电表直接读出Ra 参数评定的表面粗糙度的值。 电动轮廓仪由底座，驱动箱，传感器，控制器，放大器或电子装置，记录仪等附件组成。 使用电动轮廓仪测量前，要对仪器预热，对一般测量件，预热5分钟左右；对精密件，预热约20-30分钟。对于不同形状的工件表面，选用不同的测量附件，例如对平和外圆柱表面，采用基本传感器，控制器，V型块和合适的滑块，并选好合适的行程长度，截止转换开关位置等。对于阶梯表面的测量，选用凹坑传感器；滑块选用凹坑专用滑块；对于曲轴表面的测量，选用传感器和控制器是基本的；滑块用直角附件中的专用滑块；这里不一一列举了。 在掌握了它的测量方法的同时，对该仪器设备的维护也是非常重要的，对底座上的立柱位置，驱动箱，传感器，控制器，放大器电子装置的相关位置定期检查，对仪器出现的常见故障也能够排除；常见的故障如下：
一 . 表面粗糙度的符号 注意：极限值表示参数的实测值中允许少于总数的16%的实测值超过规定值，高度参数常用 Ra，在图中标注时常省略。无max min 则表示是上极限或下极限，如果有则表示最大值和最小值，单位为微米 基本符号，表示可使用任何方法获得 k' I基本符号加一短划，表示表面用去除材料的方法获得 ■ ■表示用不去除材料方法获得（铸锻冲压等） d' =h/10 ；H=1.4h ；h 为字体高度 al、a2--粗糙度高度参数的允许值（mm）; b 加工方法、镀涂或其他表面处理； c 取样长度（mm）； d 加工纹理方向符号； e 加工余量（mm）； f 粗糙度间距参数值（mm）或轮廊支承长度率。 2. 零件的加工表面的粗糙度要求由指定的加工方法获得，用文字标注在符号上边的横线，加工方法也可在图样的技术要求中说明 3. 加工纹理方向： = 纹理平行于标注符号的视图的投影面 丄纹理垂直于标注符号的视图的投影面 x 纹理呈两相交的方向 M 纹理呈多方向 c 纹理呈近似同心圆 R 纹理呈近似的放射状 p 纹理无方向或凸起的细粒状 4. 加工余量：注在符号的左侧，标注时数值要加上括号，单位为毫米 5. 参数S Sm Tp l 的标注，应标注在符号长边的横线下面，并且必须在参数值前注写参 数的符号 三。表面粗糙度符号、代号在图样上的标注 一般标注在可见轮廓线、尺寸界线、引出线或它们的延长线上，符号的尖端必须从材料外指 向表面，代号中数字及符号的注写方向必须与尺寸数字方向一致 1. .表面粗糙度的代号
标准规定在同一图样上，每一表面一般只标注一次。当零件的大部分表面具有相同的表面粗糙度要求时，对其中使用最多的一种代号可以统一注在图样的右上角，并加注其余”两字当零件所有表面具有相同的表面粗糙度要求时，其代号可在图样的右上角统一标注 序号标注规定及说明 当零件的大部分表面具有相同的表由粗糙度要求时，对其中使用最多的一种代（符） 1 号可统一注在图样的右上 角，并加注其余”两字，且应是 图样上其它代（符）号高度的1.4 倍 代号中数字注写方向应与尺 寸数字方向一致；倾斜表面的代 号及数字标控方向应符合图右规 定 带有横线的表面粗糙度应按 右图方式标注 3
. 精密仪器专业课程设计说明书 姓名： 学号：U200910840 班级：测控0903班 指导老师： 2013年3月22日
目录 一、需求分析 (2) 1、设计题目 (2) 2、粗糙度定义 (2) 3、系统性能要求 (2) 二、设计方案及原理 (4) 1、系统原理 (4) 2、系统分析 (5) 3、系统说明 (5) 三、传感器选型 (6) 四、系统工作台设计 (7) 1、导轨及支承结构选型 (7) 2、传动机构选型 (9) 3、电机选型 (11) 4、光栅尺选型 (13) 5、限位开关选型 (14) 6、工作台精度分析 (15)
五、信号处理电路设计 (17) 1、正弦波发生 器 (17) 2、信号跟随及反相电 路 (19) 3、比较器电路 (19) 4、信号输入及带通滤波电路 (20) 5、相敏检波电路 (21) 6、低通滤波电路 (22) 7、工频陷波电路 (22) 六、设计不足及可扩展之处 (24) 七、总结 (26) 附录参考文献 (27) 一、需求分析 1、设计题目 二维表面粗糙度自动测量系统 2、粗糙度定义
表面粗糙度是指加工表面上具有的较小间距和峰谷所组成的微观几何形状特性，一般是由所采用的加工方法或其它外部因素造成，它是评定机械零件表面质量的重要指标之一。根据定义，非切削加方法所获得的表面微观几何形状特性属于表面粗糙度的范畴，但是，零件表面的物理特性(如表面应力、硬度、光亮程度、颜色及斑纹等)和表面缺陷(如硬伤、划伤、裂纹、毛刺、砂眼及鼓包等)则不属于表面粗糙度的范畴。零件表面粗糙度的形成，首先要受加工方法的影响。这是因为零件表面的粗糙度，主要来自金属被加工时切削工具的切削刀刃在其上留下的切削痕迹。不同的加工方法、机床的精度、振动及调整状况、工件的装夹、塑性变形和刀具与工件之间的摩擦、操作技术以及加工环境的温度、振动等主要因素，都会不同程度地直接影响零件加工表面的粗糙度。 综上所述，切削加工方法不同，所得的零件加工表面粗糙度也不同。由于表面粗糙度是在切削加工过程中上述诸种因素共同作用的结果，而且这些因素的作用过程是极其复杂和不断变化的，因此，即使采用一种加工方法，在同样的切削条件下，加工出同一批零件，甚至同一零件的同一表面上的不同部位，所得的表面粗糙度也不尽相同。 3、系统性能要求 1>工作台运行范围25mm； 2>运行速度：最大达1mm/s； 3>工作台定位分辨率<0.002mm； 4>垂直分辨率：+-0.01um；
钢材表面清洁度的评定 为了充分发挥涂料的保护和装饰作用,必须进行彻底的表面处理已为人们公认。涂装成功与否主要取决于表面处理质量。通常表面清洁度（表面处理质量）越高，越能保证涂料的保护作用，但过高的要求也会造成极大的浪费。对钢材表面清洁度的进行评定是一项至关重要的工作。表面处理质量包括三个方面，即钢板表面的可视清洁度（锈蚀、氧化皮等）、粗糙度和不可视清洁度（油脂、可溶性铁盐、氯化物、硫化物、灰尘等）,在这方面以船舶行业为代表,已经形成了较完善的检测标准和体系,其他行业一般均参照执行。 一、钢材表面可视清洁度（锈蚀、氧化皮）的评定 钢材表面可视清洁度（锈蚀、氧化皮）的评定，可分为定量和定性两种方法。 定量方法一般有两种，第一种为硫酸铜法：将硫酸铜溶液刷在处理后的钢板表面，除锈完全的部分呈金属铜的颜色，而大于0.5mm残留氧化皮的部分呈暗色，从而判断表面的清洁程度。可采用在每升含1gH2SO4的溶液中添加4～8gCu2SO4的方法配制硫酸铜溶液，或将36gCu2SO4·5H20加热溶于100ml水中，再加入过量的Cu（OH）放置24小时后，去除多余的Cu（OH）2的方法来配制硫酸铜溶液。第二种定量检测方法是利用氧化皮和铁电阻不同的特点，采用电阻测量仪测定处理后的表面与探头2 （直径1mm的球型笔状电极）之间的过渡电阻，通过各点的平均值判断表面清洁度。此外，还可利用带蓝色过滤器的光线反射测量仪进行表面清洁度检验。 仪器定量测量方法受光线、处理方法、原始状态和表面粗糙度等影响极大，而硫酸铜法又需要进行后处理，否则会留下腐蚀隐患，所以，更为可靠的方法还是定性的与标准照片进行对比的方法。 为了能正确、方便地评定钢材在除锈之后的表面处理质量，许多工业发达国家都先后制定了钢材除锈的质量等级标准，其中最显著的是瑞典工业标准SIS055900《涂装前钢材表面除锈标准》，长期以来为世界各国所引用。国际标准化组织色漆和清漆技术委员会涂装前钢材表面处理分会（ISO/TC 35/SC12）以瑞典标准SIS055900-1967为基础，制订了国际标准ISO8501-1：1988《涂装油漆和有关产品前钢材预处理-表面清洁度的目视评定-第一部分：未涂装过的钢材和全面清除原有涂层后的钢材的锈蚀等级和除锈等级》。我国标准为GB8923-88《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》。 上述标准将未涂装过的钢材表面原始锈蚀程度分为四个“锈蚀等级”，将钢材表面除锈后的质量分为若干个“除锈等级”。钢材表面的锈蚀等级和除锈等级均以文字叙述和典型样板的照片共同确定。 1、锈蚀等级 除锈前钢材表面原始锈蚀状态对除锈的难易程度和除锈后的表面外观质量具有较大影响。因此，该标准根据钢材表面氧化皮覆盖程度和锈蚀状况将其原始锈蚀程度分为四个等级，分别以A、B、C、D表示。 A 全面地覆盖着氧化皮而几乎没有铁锈的钢材表面。 B 已发生锈蚀，并且部分氧化皮已经剥落的钢材表面。 C 氧化皮已因锈蚀而剥落，或者可以刮除，并且有少量点蚀的钢材表面。 D 氧化皮已因锈蚀而全面剥落，而且已普遍发生点蚀的钢材表面。 2、除锈等级 该标准对喷射或抛射除锈、手工和动力工具除锈、火焰除锈后的钢材表面清洁度规定了相应的除锈等级，分别以字母Sa、St、F1表示，字母后的阿拉伯数字则表示 1
在AutoCAD中标注表面粗糙度的方法 1 表面粗糙度的概念 表面粗糙度指零件经过加工后，在零件表面上产生的较小间距和微小峰谷所组成 的微观几何形状特征。一般是由所采取的加工方法和(或)其他因素形成的。零件 表面的功用不同，所需的表面粗糙度参数值也不一样。零件图上要标注表面粗糙 度代(符)号，用以说明该零件表面完工后须达到的表面技术要求。表面粗糙度参 数有3种：①轮廓算术平均偏差Ra；②微观不平度十点高度Rz；③轮廓最大高 度Ry。 目前，一般机械制造工业中主要选用Ra数值。 2 表面粗糙度基本符号的画法 见图1。 图1 表面粗糙度基本符号的画法及尺寸 /基本符号加一短划，表示表面是用去除材料的方法获得。如车、铣、钻、磨等加工方法获得。 /基本符号加一小圆，表示表面是用不去除材料的方法获得。如：铸、锻、冲压、热轧、冷轧、粉末冶金等方法获得。表面粗糙度数值及其有关规定在符号中注写的位置见图2。
图2 表面粗糙度各项规定符号的位置 其中： a1、a2：表面粗糙度高度参数代号及其数值，μm； b：加工要求、镀、涂表面处理或其他说明等； c：取样长度，mm； d：加工纹理方向符号； e：加工余量。mm； f：表面粗糙度间距参数值(唧)或轮廓支承长度率。 3 图样上的标注方法 (1)表面粗糙度代(符)号一般标注在可见轮廓线、尺寸界线、引出线或其延长线上，符号的尖端须从材料外指向表面，代号中数字的方向必须与尺寸数字方向一致。 (2)表面粗糙度代(符)号在零件不同表面中数字及符号的方向，见图3。 图3 表面粗糙度代(符)号在零件不同表面中数字及符号的方向 4 制作表面粗糙度的图块 在Auto CAD绘图环境下，表面粗糙度不能直接标注，需要事先按照机械制图国家标准对表面粗糙度标注的要求，画出表面粗糙度符号，然后定义成带属性的块，在标注时用插入块的方法进行标注。下面以用去除材料的方法，在Auto CAD绘图环境下应用带属性块的方法来制作表面粗糙度符号，并将其标注在技术图样中。在技术图样中，由于幅面不同，在其上所标注的字号也不同，为了在使用过程中能够比较容易地确定表面粗糙度符号的缩放比例值与所标注的字号相匹配，将表面粗糙度符号绘制在尺寸为1×1的正方形中。 (1)首先在尺寸为1×1的正方形中，根据表面粗糙度基本符号的画法及其尺寸绘制表面粗糙度符号，见图4。
实验三 表面粗糙度测量 实验3—1 用双管显微镜测量表面粗糙度 一、实验目的 1. 了解用双管显微镜测量表面粗糙度的原理和方法。 2. 加深对粗糙度评定参数轮廓最大高度Rz 的理解。 二、实验内容 用双管显微镜测量表面粗糙度的Rz 值。 三、测量原理及计量器具说明 参看图1，轮廓最大高度Rz 是指在取样长度lr 内，在一个取样长度范围内，最大轮廓峰高Rp 与最大轮廓谷深Rv 之和称之为轮廓最大高度 。 即 Rz = Rp + Rv 图1 图2 双管显微镜能测量80~1μm 的粗糙度，用参数Rz 来评定。 双管显微镜的外形如图2所示。它由底座1、工作台2、观察光管3、投射光管11、支臂7和立柱8等几部分组成。 双管显微镜是利用光切原理来测量表面粗糙度的，如图3所示。被测表面为P 1、P 2阶梯表面，当一平行光束从450方向投射到阶梯表面上时，就被折成S 1和S 2两段。从垂直于 光束的方向上就可在显微镜内看到S 1和S 2两段光带的放大象1 S '和2S '。同样，S 1和S 2之间距离h 也被放大为1S '和2S '之间的距离1h '。通过测量和计算，可求得被测表面的不平度高度 h 。 图4为双管显微镜的光学系统图。由光源1发出的光，经聚光镜2、狭缝3、物镜4以 450方向投射到被测工件表面上。调整仪器使反射光束进入与投射光管垂直的观察光管内，经物镜5成象在目镜分划板上，通过目镜可观察到凹凸不平的光带（图5 b ）。光带边缘即工件表面上被照亮了的h 1的放大轮廓象为h 1′，测量亮带边缘的宽度h 1′，可求出被测表面的不平度高度h 1： Z p 2 lr Z v 6 Z v 5 Z p 6 Z p 5 Z p 4 Z p 3 Z v 4 Z v 3 Z p 1 R z 中线 Z v 1 Z v 2
一.表面粗糙度的符号 注意：极限值表示参数的实测值中允许少于总数的16%的实测值超过规定值，高度参数常用Ra，在图中标注时常省略。无max min则表示是上极限或下极限，如果有则表示最大值和最小值，单位为微米 基本符号，表示可使用任何方法获得 基本符号加一短划，表示表面用去除材料的方法获得 表示用不去除材料方法获得（铸锻冲压等） 表示所有表面具有相同的表面粗糙度要求 二.表面粗糙度的代号 1. d' =h/10；H=1.4h；h为字体高度 a1、a2--粗糙度高度参数的允许值(mm)； b加工方法、镀涂或其他表面处理； c取样长度(mm)； d加工纹理方向符号； e加工余量(mm)； f粗糙度间距参数值(mm)或轮廊支承长度率。 2.零件的加工表面的粗糙度要求由指定的加工方法获得，用文字标注在符号上边的横线，加工方法也可在图样的技术要求中说明 3.加工纹理方向： = 纹理平行于标注符号的视图的投影面 ⊥纹理垂直于标注符号的视图的投影面 x 纹理呈两相交的方向 M 纹理呈多方向 c 纹理呈近似同心圆 R 纹理呈近似的放射状 p 纹理无方向或凸起的细粒状 4.加工余量：注在符号的左侧，标注时数值要加上括号，单位为毫米 5.参数S Sm Tp l的标注，应标注在符号长边的横线下面，并且必须在参数值前注写参数的符号 三。表面粗糙度符号、代号在图样上的标注 一般标注在可见轮廓线、尺寸界线、引出线或它们的延长线上，符号的尖端必须从材料外指向表面，代号中数字及符号的注写方向必须与尺寸数字方向一致
标准规定在同一图样上，每一表面一般只标注一次。当零件的大部分表面具有相同的表面粗糙度要求时，对其中使用最多的一种代号可以统一注在图样的右上角，并加注“其余”两字当零件所有表面具有相同的表面粗糙度要求时，其代号可在图样的右上角统一标注序号标注规定及说明图例 １当零件的大部分表面具有相同的表由粗糙度要求时，对其中使用最多的一种代（符）号可统一注在图样的右上角，并加注‘其余”两字，且应是图样上其它代（符）号高度的1.4倍 ２ 代号中数字注写方向应与尺寸数字方向一致；倾斜表面的代号及数字标控方向应符合图右规定 ３ 带有横线的表面粗糙度应按右图方式标注
课题三表面粗糙度的检测 表面粗糙度的检测方法主要有比较法、针触法、光切法、光波干涉法。 1．比较法 用比较法检验表面粗糙度是生产车间常用的方法。它是将被测表面与粗糙度样块进行比较来评定表面粗糙度。如图3-1所示。比较法可用目测直接判断或借助于放大镜、显微镜比较或凭触觉、来判断表面粗糙度。缺点是精度较差，只能作定性分析比较。 图3-1表面粗糙度比较样板 2．针触法 针触法是通过针尖感触被测表面微观不平度的截面轮廓的方法，它实际是一种接触式电量方法。所用测量仪器为轮廓仪，它可以测定Ra为0.025～5um。 该方法测量范围广，速度可靠、操作简便并易于实现自动测量和微机数据处理。但被测表面易被触针划伤。如图3-2所示。 图3-2针触法测量原理图 3．光切法 光切法就是利用“光切原理”来测量被测零件表面的粗糙度，采用仪器是光切显微镜又称双管显微镜。该仪器适宜测量车、铣、刨或其它类似的方法加工的金属零件的平面或外圆表面。光切法通常用于测量
Ra=0.5～80μm的表面。 4．光波干涉法 干涉显微镜是利用光波干涉原理测量表面粗糙度。干涉显微镜测量的范围一般为0.03～1μm。也可作Rz、Ry参数评定。 本课题结合课堂讲授的典型零件的标注，分析并检测表面粗糙度，根据国家标准评定表面粗糙度。选用方法为光切法和光波干涉法。
实验3-1 用光切显微镜检测表面粗糙度 一、实验目的 1．了解用光切显微镜测量表面粗糙度的原理和方法 2．正确理解表面粗糙度的评定参数，加深对微观不平度十点高度Rz的理解 二、测量原理及仪器说明 双管显微镜又撑光切显微镜，它是利用被测表面能反射光的特性，根据“光切法原理”制成的光学仪器， 其测量范围取决于选用的物镜的放大倍数，一般用于测量 Z R=0.8-80um的表面粗糙度。 图3-3光切显微镜 1—底座；2—立柱；3—升降螺母；4—微调手轮；5—支臂；6—支臂锁紧螺钉；7—工作台；8—物镜组；9—物镜锁紧机构；10—遮光板手轮；11—壳体；12—目镜测微器；13—目镜 仪器外型如图3-3所示，它由底座6，支柱5，横臂2，测微目镜13，可换物镜8及工作台7等部分组成。 仪器备有四种不同倍数（7X、14X、30X、60X）物镜组，被测表面粗糙度大小（估测）来选择相应倍数的物镜组（见表3-1）。 表3-1 双管显微镜测量参数 物镜倍数总放大倍数视场直径mm 系数E （um/格） 测量范围um 7X 60X 2.7 1.28 15～50 14X 120X 1.3 0.63 5～15 30X 260X 0.6 0.29 1.5～5 60X 520X 0.3 0.16 0.8～1.5
变速箱分公司 零件清洁度检验 1 检验目的： 1.1 为了明确装配上线零件清洁度要求，便于加工车间及外协厂家对零件清洗效果的有效控制。 1.2 此操作指导书规定了用于确定变速器总成及其零部件清洁度的检查、评定及操作方法。 2 检验范围： 2.1 适用于一般用途的汽车机械式变速箱总成及零部件清洁度的检查和评定。 2.2 检测部位主要是指变速箱总成内部与齿轮油接触的零件表面、润滑油油路及过滤系统相关零件内外表面。 3 检验环境： 3.1 检测室内要干燥、通风，室温保持20±5℃。 3.2 检测室要有良好的防尘设施，清洗间要有严格的防火措施。 4 检验方式：检查员抽检。 5 检验人员：总成清洁度检查员。 6 检验频次：按长轴类、短轴类、大盘齿类、小盘齿类、壳体类、大轴承、小轴承、其他采购零件等八个种类进行抽检，每周每个种类抽检1次，采购分总成零件不属于检验范围。 7 作业准备： 7.1 仪器设备：烘干炉、干燥瓶、滤膜过滤装置、电子天平、托盘； 7.2 检验工具：AP760试剂、毛刷、孔径为5um的微孔滤膜；
变速箱分公司 7.3 检验工具：无齿镊子、清洁放膜干燥皿。 8 检验方法： 8.1 将零件放置于托盘上方或托盘内，用AP760冲刷零件清洗部位（见附表一），同时用毛刷轻刷冲洗部位，将冲刷下来的物质全部倒入烧杯中，冲洗不掉的残留物（如焊缝渣皮、油漆积瘤、铸造毛坯瘤等）不准敲打或硬性剔除，此部分残留物也不做考核使用，各种器具清洗时，应防止将带有杂质的清洗液飞溅到容器外； 8.2 用无齿镊子夹取滤膜一片，用电子天平称下滤膜质量，质量记为：G1，精确至0.1mg； 8.3 将滤膜放于过滤装置上，将收集后的所有容器中的溶液轻轻倒入真空泵的漏斗进行过滤，以6×10-2pa真空度真空抽滤烧杯中的溶液，过滤完成后用AP760沿着漏斗壁清洗漏斗里的残余杂质，采集所有杂质； 8.4 待所有滤液过滤干净后，将含有所有杂质的滤膜拿下放入清洁放膜干燥皿中置于烘干炉中干燥； 8.5 将烘干炉中的烘干温度控制在90°±5℃之间。烘干至少3小时后，将滤纸取出，放入干燥瓶内干燥30分装后，将滤膜放入电子秤称重，质量记为：G2精确至0.1mg； 8.6 杂质质量即为：G总=G2-G1； 9 注意事项： 9.1 操作者衣着、双手应清洁； 9.2 非测定部位即暴露在箱体外部的齿轴、轴端和端盖等外表面应清理干净；
清洁度的测定方法 清洁度检测 清洁度测定方法对过程控制、品质保证和失效分析非常重要，是概括用于获得有关测定主体如各种机械设备、电子零件等清洁度数据的详细过程。 检测清洁度时对取样有要求，取样的基本要求决定于样品的数量和取样位置。零件体积越大、表面积越大、清洁度偏低，则样品数量相应减少。应该从生产中随机抽取零件，并且采样过程和后面的检查过程中不能造成零件的污染。 典型污染物类型 检测清洁度时，一要环境清洁，其清洁程度应与检测的要求相适应;二要检测人员的衣帽和双手清洁;三要所用器具也必须清洁。清洁度的测定方法 清洁度的测定方法很多，分成油污污染物和颗粒物污染物2大类测试，主要有如下几种：* 目视检查法 目视检查法即由人工直接用眼睛在显微镜下对零件可以看到的外表面或内腔表面进行检查。调节显微镜的照明亮度和放大倍数，人工可以判断污染颗粒是金属、非金属、或纤维以及尺寸大小。目测法可以检查残留在零件表面的比较大而明显的颗粒、斑点、锈斑等污染，但检查的结果与人为的因素关系很大。 * 接触角法(也叫水滴角法)-------测油脂类污染物
所谓接触角，就是液体在固体表面形成热力学平衡时所持有的角。对固体和液体之间形成的接触角的测量，是在表面处理及聚合体表面分析等众多类似领域广为知晓的分析技术，是对多个单位的单层变化十分敏感的表面分析技术。测量液滴在固体表面的接触角来评估表面的可湿润特性。如果液滴可湿润表面，则接触角小，反之液滴不能湿润表面，而在表面倾向于形成圆珠或气泡，则接触角大。这就是“水膜残迹”测试的原理。接触角大，表示表面被憎水性的污物(油/脂等)污染，反之，接触角小，液滴破裂或摊薄，表示该表面清洁。这种测试方法受底材的材质、底材的粗糙度及人为因素影响也很大，而且这种方法对非常轻小或分散的污物不易识别。尤其是有些特殊材料(如PTFE 塑料)即使表面很清洁，对大多数液体的接触角也很大。所以，接触角法不适合对某些底材或关键重要的表面清洁度测试。 * 荧光发光法-------测油脂类污染物 在许多情况下，可以利用紫外线来检测零件表面的清洁度。在紫外线的照射下，表面的污染物颗粒会发出荧光。因为紫外线的能量被污物吸收，污物颗粒电子被激化并跃进到高能级的电子层，处于高能级的不稳定的电子随即会返回原低能级电子层，在此过程中原来吸收的能量以发热发光的形式释放出来——荧光。这种激活释放的频率达每秒几千次，所以在紫外线下的荧光不是闪烁的而是持续稳定的，根据发荧光即可目测污物在零件表面的位置，荧光强度也是可以应用信号检测仪器测定从而表示表面被污染的程度。但如果要识别污染物的成分等特性，必须借助其他分析法。
第3章 表面粗糙度及测量 1.表面粗糙度的最常用的评定指标是m RS 。 (× ) 2．m RS 和)(c mr R 是附加参数，不能单独使用，需与幅度参数联合使用。 （√） 3.需要涂镀或其它有细密度要求的表面可加选z R 。 （×） 4. 零件表面粗糙度数值越小，一般其尺寸公差和形位公差要求越高。 (√ ) 5.若零件承受交变载荷，表面粗糙度应选择较小值。 (√ ) 6．a R ≤1.6时，具体应用在普通精度齿轮的齿面 (√ ) 二 .选择题 1. 表面粗糙度值越小，则零件的( A )。 A．耐磨性好 B．抗疲劳强度差 C．传动灵敏性差 D．加工容易 2. 用以判断具有表面粗糙度特征的一段基准线长度是（ C ）。 A.基本长度 B.评定长度 C.取样长度 D.公称长度 3.测量表面粗糙度时，规定取样长度是为了（ A ）。 A. 减少波纹度的影响 B.考虑加工表面的不均匀 C．使测量方便 D.能测量出波距 4.表面粗糙度的基本评定参数是（ B ）。 Ａ.m RS Ｂ. a R Ｃ. p Z Ｄ. s X 5. a R ≤0.8时，零件表面状况是（ D ）。 A ．可见加工痕迹 B.微见加工 C ．看不清加工痕迹 D.可辨加工痕迹的方向 6.表面粗糙度代号表示（ D ）。 A. a R 为0.8μm B. a R ≤0.8μm C. a R >0.8μm D. a R 的上限值为0.8μm 三．综合题 1.表面粗糙度的含义是什么?它与形状误差和表面波纹度有何区别? 答：(1)表面粗糙度就是表述零件表面峰谷高低程度和间距状况的微观几何形状特性的指标。 (2)表面粗糙度反映的是实际表面几何形状误差的微观特性，有别于表面波纹度和形状误差。三者通常以波距（相邻两波峰或两波谷之间的距离）的大小来划分，波距小于1 mm 的属于表面粗糙度（表面微观形状误差）；波距在1～10 mm 的属于表面波纹度；波距大于10 mm 的属于形状误差。
表面粗糙度及表面粗糙度的标注方法 -工程 2019-01-01 一.表面粗糙度的符号注意：极限值表示参数的实测值中允许少于总数的16%的实测值超过规定值，高度参数常用Ra，在图中标注时常省略， 。无max min则表示是上极限或下极限，如果有则表示最大值和最小值，单位为微米基本符号，表示可使用任何方法获得基本符号加一短划，表示表面用去除材料的方法获得表示用不去除材料方法获得（铸锻冲压等）表示所有表面具有相同的表面粗糙度要求二.表面粗糙度的代号1.d' =h/10；H=1.4h；h为字体高度a1、a2--粗糙度高度参数的允许值(mm)； b 加工方法、镀涂或其他表面处理； c 取样长度(mm)； d 加工纹理方向符号； e 加工余量(mm)； f 粗糙度间距参数值(mm)或轮廊支承长度率。2.零件的加工表面的粗糙度要求由指定的加工方法获得，用文字标注在符号上边的横线，加工方法也可在图样的技术要求中说明3.加工纹理方向：= 纹理平行于标注符号的视图的投影面⊥ 纹理垂直于标注符号的视图的投影面x 纹理呈两相交的方向M 纹理呈多方向 c 纹理呈近似同心圆R 纹理呈近似的放射状p 纹理无方向或凸起的细粒状4.加工余量：注在符号的左侧，标注时数值要加上括号，单位为毫米5.参数S Sm Tp l的标注，应标注在符号长边的横线下面，并且必须在参数值前注写参数的符号三。表面粗糙度符号、代号在图样上的标注一般标注在可见轮廓线、尺寸界线、引出线或它们的延长线上，符号的尖端必须从材料外指向表面，代号中数字及符号的注写方向必须与尺寸数字方向一致标准规定在同一图样上，每一表面一般只标注一次。当零件的大部分表面具有相同的表面粗糙度要求时，对其中使用最多的一种代号可以统一注在图样的右上角，并加注“其余”两字当零件所有表面具有相同的表面粗糙度要求时，其代号可在图样的右上角统一标注 一.表面粗糙度的符号注意：极限值表示参数的实测值中允许少于总数的16%的实测值超过规定值，高度参数常用Ra，在图中标注时常省略。无max min 则表示是上极限或下极限，如果有则表示最大值和最小值，单位为微米基本符号，表示可使用任何方法获得基本符号加一短划，表示表面用去除材料的方法获得表示用不去除材料方法获得（铸锻冲压等）表示所有表面具有相同的表面粗糙度要求二.表面粗糙度的代号1.d' =h/10；H=1.4h；h为字体高度a1、a2--粗糙度高度参数的允许值(mm)； b 加工方法、镀涂或其他表面处理； c 取样长度(mm)； d 加工纹理方向符号； e 加工余量(mm)； f 粗糙度间距参数值(mm)或轮廊支承长度率， 《》()。2.零件的加工表面的粗糙度要求由指定的加工方法获得，用文字标注在符号上边的横线，加工方法也可在图样的技术要求中说明3.加工纹理方 向：= 纹理平行于标注符号的视图的投影面⊥ 纹理垂直于标注符号的视图的投影面x 纹理呈两相交的方向M 纹理呈多方向 c 纹理呈近似同心圆R 纹理呈近似的放射状p 纹理无方向或凸起的细粒状4.加工余量：注在符号的左侧，标注时数值要加上括号，单位为毫米5.参数S Sm Tp l的标