POMIAR CHROPOWATOŚCI

1. Cel ćwiczenia : zapoznanie się z metodami badania chropowatości powierzchni za pomocą wzorców użytkowych, mikroskopu podwójnego i mikroskopu interferencyjnego oraz komparatora optycznego.

2. Wyposażenie : przedmioty mierzone (płytki stalowe lub żeliwne strugane, frezowane, szlifowane, odcinki wałków toczonych), przyrządy pomiarowe wzorce chropowatości typ WG-3, komparator optyczny Baruna lub komparator dwugraniczny, mikroskop podwójny Schmaltza - Linnika, mikrointerferometr typ GŁ-2, lupa, .normy PN-58/M-04250, PN-58iM-04251, PN-58/M-04252, PN-58/M-04254, instrukcje obsługi aparatów.

3. Wiadomości uzupełniające
Użytkowe wzorce chropowatości służą do porównywania powierzchni badanej z powierzchnią wzorcową. Wzorce chropowatości

Rys. VI-53. Schemat optycznego komparatora Baruna
1 -- źródło światła, Z -- pryzmaty, 3 - przesłony, 4 -- sprawdzany przedmiot, 5 - okular, 6 - wzorzec chropowatości (23]

Rys. VI-54. Schemat podwójnego mikroskopu Schmaltza
1 -- źródło świata, 2 -- przesłona, 3 - sprawdzana powierzchnia, 4 -- okular [23]


mają kształt plaski, wypukły lub wklęsły. Posługując się wzorcami można porównywać chropowatość wzrokowo lub dotykowo, przesuwając palcem lub blaszką kolejno po obu powierzchniach. Tego rodzaju ocena chropowatości jest oceną subiektywną, a więc mało dokładną. z użyciem wzorów można określać chropowatość w zakresie odΔ1 do Δ 9. Dokładniejsze wyniki uzyskuje się, stosując do sprawdzania chropowatości komparatory optyczne, umożliwiające jednoczesną obserwację powierzchni wzorca i powierzchni sprawdzanej (rys. VI-53). Komparator dwugraniczny umożliwia równoczesne porównanie powierzchni sprawdzanej z dwoma wzorcami : o mniejszej i o większej chropowatości.
Można również stosować metodę porównawczą za pomocą komparatora pneumatycznego. Metoda ta polega na pomiarze czasu przepływu jednakowej ilości powietrza po powierzchni wzorca i po badanej powierzchni.
Tablica VI-5
Klasy chropowatości powierzchni (wg PN-58/M-04251)


Opisane przyrządy służą do porównawczej oceny chropowatości. Do bezpośredniego wyznaczania wartości parametrów R lub R ( tab. VI-5), tj. do kwalifikowania powierzchni do odpowiedniej klasy przez pomiar mikronierówności, służą mikroskopy.
Pomiar na mikroskopie Schmaltza (rys. VI-54) polega na tym, że wiązka promieni świetlnych przechodzi przez obiektyw i pada na badaną powierzchnię pod kątem 45 . odbijając się od tej powierzchni przechodzi do okularu, gdzie widzimy powstały cień odwzorowywanej powierzchni.


Rys. VI-55. Zasada pomiaru chropowatości na mikroskopie podwójnym: a) bieg promieni świetlnych, b) przekrój powierzchni wiązką światła [23]

Rys. VI-56. Pomiar chropowatości na mikroskopie interferencyjnym: a) ugięcie prążków na rysach powierzchni, b) ocena wysokości nierówności, wyrażona iloczynem [23]

W okularze (rys. VI-55) obserwujemy chropowatość R’ powiększoną w stosunku do rzeczywistej wysokości R
chropowatości , gdzie - powiększenie mikroskopu.
Stąd


Mikroskop interferencyjny (rys. VI-56) duży do pomiaru mikronierówności o wartościach 0,03 - 1,5 m. Największe uzyskiwane powiększenie wynosi 400X . Pomiar oparty jest na zasadzie interferencji światła i może być wykonywany przy świetle dziennym lub jednobarwnym (monochromatycznym). Wysokość mikronierówności określa się na podstawie wielkości ugięcia ciemnych prążków w stosunku do odległości między nimi. Wysokość mikronierówności R oblicza się wg wzoru

gdzie - odstęp pomiędzy prążkami, m,
k - największe ugięcie prążka wyrażone ułamkiem odleglości między prążkami.
jest długością fali światła użytego do pomiaru. Przykładowo dla światła dziennego = 0,6 m.



4. Przebieg ćwiczenia
- Sprawdzić stan techniczny sprzętu pomiarowego i o ewentualnych usterkach powiadomić nauczyciela.
- Przygotować wzorce chropowatości.
- Przygotować do pomiaru podwójny mikroskop oraz komparator. Założyć odpowiednie obiektywy do tubusa oświetlacza i tubusa obserwacyjnego. Ustawić na stoliku badany przedmiot (watek w pryzmie). Dosunąć głowicę mikroskopu do badanego przedmiotu i nastawić ostrość widzenia.
- Przygotować mikroskop interferencyjny do pomiaru. Ustawić mikroskop na statywie. Wyregulować oświetlenie pola widzenia.
- Sprawdzić chropowatość badanej powierzchni z użyciem wzorców chropowatości. Dobrać wzorzec i wzrokowo ocenić klasę chropowatości gołym okiem i za pomocą lupy, porównując wzorzec z badaną powierzchnią. Badaną powierzchnię sprawdzić dotykowo, przesuwając po niej paznokieć lub cienką