Профилометри

Профилометър Представлява специално устройство за измерване на грапавостта на повърхността на отделни части, механизми и елементи, изработени от материали с различна плътност. Помага да се определи качеството на продукта и необходимостта от допълнителна обработка. Използването и особено изборът на апарата са важни стъпки в почти всеки производствен процес. Ето защо, преди да закупите и започнете да работите с измервателния уред, трябва да проучите подробно какви видове профилометри са, тяхната функционалност и технологични характеристики.

Индекс на грапавост на повърхността - това е една от основните технически характеристики на качеството на продукт, предназначен да работи в тежки условия, които включват силно износване на материала на производство. Нивото на грапавост ще определи както цялостното качество на работата на продукта - неговите работни параметри, така и продължителността на употреба. Индексът на грапавост е много важен, например, за двигатели с вътрешно горене и други подобни компоненти и механизми с голям брой движещи се части и елементи.

По време на работа на работните повърхности на такива механизми възникват непрекъснати процеси, които оказват отрицателно въздействие върху структурата и целостта на материала:

• образуването на чипове, пукнатини и шупли с различни размери;

• механично износване на материала;

• ерозия на метала, неговото частично смачкване.

За повишаване на техническите и експлоатационни характеристики на продукта, подобряване на качеството на неговата работа, както и удължаване на срока на годност, допълнителната технологична обработка значително помага - смилане... Нивото на грапавост на повърхността ще зависи от това, което се измерва от профилометъра.

Такива възникващи дефекти могат да имат дори по-голям ефект върху качеството на механизма, отколкото силното прегряване или удари, и съответно да причинят по-бързото му деформиране. А прегряването на самия метал най-често възниква поради прекомерно триене, причината за което е прекомерната грапавост на повърхността на отделен елемент.

Следователно грапавостта до голяма степен засяга такива технически показатели на материалите като:

• устойчивост на образуване на корозия;

• обща издръжливост;

• допустим коефициент на триене.

По принцип на действие профилометрите се разделят на контакт и безконтактно устройства. Контактните устройства са оборудвани със специален стоманен стилус с твърд връх. Той определя нивото на грапавост, движеща се по повърхността на продукта, и дава показанията на екрана, инсталиран в тялото на устройството.

Безконтактните или оптични профилометри определят нивото на грапавост на детайла с помощта на оптичен сензор и лазер, който също, изследвайки повърхността, показва получените данни на специален миниатюрен монитор. Нека разгледаме по-подробно двата вида профилометри, характеристиките на тяхната работа и основните технически характеристики.

За илюстративен пример помислете за един от най-често срещаните контактни профилометри - устройство с цифрово отчитане на модел 296. Той е типичен представител на устройства от този клас измервателна техника, чиято работа се основава на индуктивно преобразуване на сигнала.Този уред е предназначен да измерва нивото на грапавост само на плоски повърхности. Структурно контактният профилометър се състои от следните елементи:

• стоманен стилус с твърд, обикновено диамантен връх;

• устройство за преместване на сондата;

• преобразувател за ниво на грапавост;

• цифров преобразувател и усилвател на сигнал за мощност;

• дисплей или миниатюрен монитор;

• обратни сензори за управление на сондата, посоката на нейното движение;

• превключвател на режима на измерване;

• реле за настройка на времеви интервал.

Профилиращият модел 296, както и устройствата с подобна модификация, например моделът профилер 130, се считат за стационарно измервателно оборудване. Тези устройства се използват главно за определяне на грапавостта на повърхностите само в лабораторни, сервизни условия.

Но освен тях има и мобилни или преносими профили за контакти, които имат малки размери. Например измервателно устройство, произведено в Русия, модел TR-100 с пиезоелектричен преобразувател.

Регулиране на отчитането на изходното количество или индикацията в модел TR-100 извършва се за сметка на специален блок, допълнително вграден в основната работна верига на устройството. Освен това профилометърът TR-100 има по-широк обхват на измерване - от 0,05 до 50 микрометра (μm). Неговият съществен недостатък в сравнение с лабораторните или сервизните устройства е по-ниската точност на определяне (разликата между моделите е около 10-12%).

За разлика от контактните модели, безконтактните профилометри имат повече възможности. Ето защо днес те са много по-разпространени, по-често се използват в производството. Основните им предимства са възможността за дистанционно сканиране, както и функцията за онлайн трансфер на данни и автоматично извеждане на информация на компютърен монитор или принтер за последващ печат. Допустимото разстояние или разстояние от изследваната повърхност ще зависи от конкретния модел на измервателния уред. Както и при контактните модели, безконтактните устройства също се предлагат в два основни типа - стационарни и преносими.

Безконтактен стационарен профилометър с функция за запис на получения резултат включва следните елементи:

• плоча за приземяване със специални канали, в които е фиксиран материалът или продуктът, предмет на изследване;

• специална лазерна глава за повърхностно сканиране;

• оптично устройство с първични измервателни преобразуватели - специален сензор или сензор;

• направляващ канал за предаване на вълни - вълновод;

• компютъризиран възел със съответен потребителски интерфейс за управление на устройството и свързване на допълнителни записващи устройства към него.

Добре обмислената функционалност на безконтактния оптичен профилометър ви позволява да определите и покажете на монитора много голямо и в повечето случаи изчерпателно количество необходима информация. Подробните данни помагат да се установи възможно най-точно нивото на грапавост на повърхността и необходимостта от по-нататъшна обработка. Получената информация включва такива важни показатели като:

• профил на зоната на сканиране - надлъжен и напречен;

• максимално допустима точност на измерване за конкретна повърхност;

• дискретност (прекъснатост) на измервателната стъпка на уреда;

• грешка при четене в момента на сканиране, както и възможната обща грешка.

В допълнение към основната функционалност, такива профилометри предоставят възможността запишете получените резултати върху специална ролкова хартия за термопечат. Самият запис се извършва под формата на профилограма, така че устройството може да се използва и като пълноправен профилограф. Контролът и наблюдението на сканирането се извършват в отделен диалогов режим, което позволява повторно измерване на нивото на грапавостта не на целия продукт, а само в необходимите области.

Като пример за преносим или мобилен безконтактен профилометър, разгледайте един от най-популярните модели на този тип устройства - метър немско производство Mahr MarSurf PS1. В това компактно устройство управляващият сигнал се предава към съответната верига с помощта на специален оптичен сензор. Случайните неволни флуктуации (периодични частични промени) на разстоянието между изследваната повърхност и отчитащия приемник на апарата се компенсират от автоматична система за калибриране на стъпката на измерване.

Профилометърът е оборудван с удобен цифров дисплей и специален прибиращ се безконтактен стилус. Обхват на измерване на нивото на грапавост в преносим модел Mahr MarSurf PS1 варира от 5 до 15 микрометра.

Изборът на измервателния уред ще зависи пряко от вида на изследваната повърхност и целта, сложността на обекта, който се тества. Стационарните контактни и безконтактни профилометри осигуряват по-точна и подробна оценка на нивото на грапавост на материала. Грапавостта на твърдите повърхности, като например части от високовъглеродна стомана, се измерва най-добре с диамантен стилус. По-удобно е да се извърши оперативна или частична оценка на качеството на обработката на материала с преносим преносимо устройство.

Оптичните безконтактни измервателни уреди са предназначени само за сканиране на почистени материали - прахът и мръсотията могат значително да изкривят резултата.