Phương pháp kiểm tra độ nhám bề mặt theo tiêu chuẩn ISO 25178

1. Tổng quan về độ nhám bề mặt

Độ nhám bề mặt hay còn được gọi là độ bóng bề mặt là những nhấp nhô trên bề mặt vật liệu. Nó được hình thành từ quá trình biến dạng dẻo của lớp bề mặt chi tiết khi cắt gọt lớp kim loại.
Độ nhám bề mặt không chỉ ảnh hưởng đến hình dáng của chi tiết mà nó còn ảnh hưởng tới kết quả làm việc của chi tiết máy. Đối với những chi tiết có bề mặt ăn khớp với nhau độ nhám càng lớn sẽ ảnh hưởng đến hiệu suất làm việc và có thể dẫn đến hư hỏng cơ cấu máy, đối với những chi tiết được sơn, mạ độ nhám cũng ảnh hưởng đến độ dày của lớp sơn, mạ…vì vậy phân tích và đánh giá độ nhám bề mặt  được xem là một trong những tiêu chí quan trọng trong quá trình sản xuất hoặc gia công.

2. Tiêu chuẩn ISO 25178 & Ứng dụng

ISO 25178 Surface Texture là tập hợp các tiêu chuẩn quốc tế liên quan đến phân tích độ nhám bề mặt.  ISO 25178 hỗ trợ hai phương pháp đánh giá : Loại tiếp xúc 2D ( phương pháp xử dụng bút cảm ứng ) và loại không tiếp xúc 3D (sử dụng thiết bị quét  laser 3D).

Mục tiêu của phép đo là đánh giá - định tính và định lượng, hỗ trợ cho một kết quả nghiên cứu khoa học cơ bản hoặc liên quan đến một ứng dụng công nghiệp.

ứng dụng: Các ngành ứng dụng điển hình bao gồm nghiên cứu khoa học và vật liệu, ô tô, hàng không vũ trụ, điện tử tiêu dùng, công nghệ y tế, gia công, linh kiện quang học & quang điện tử…

3. Các thuật ngữ và định nghĩa cơ bản

• Bộ lọc S: bộ lọc loại bỏ các phần tử tỷ lệ nhỏ nhất khỏi bề mặt (hoặc của bước sóng ngắn nhất đối với bộ lọc tuyến tính)
• Bộ lọc L: bộ lọc loại bỏ các phần tử tỷ lệ lớn nhất khỏi bề mặt (hoặc của bước sóng dài nhất đối với bộ lọc tuyến tính)
• Toán tử F: toán tử triệt tiêu dạng danh nghĩa.
• Bề mặt chính: bề mặt thu được sau khi lọc S.
• Bề mặt SF: bề mặt thu được sau khi áp dụng toán tử F lên bề mặt chính.

Bề mặt SL: bề mặt thu được sau khi áp dụng bộ lọc L lên bề mặt SF

4. Quy trình đánh giá

Các thông số được sử dụng để đánh giá kết cấu bề mặt theo tiêu chuẩn ISO 25178 như sau:

Biểu đồ quy trình thực hiện kiểm tra độ nhám bề mặt:

5. Thông số kết cấu bề mặt

Các thông số được nhóm thành sáu loại trong Kết cấu bề mặt ISO 25178

a. Thông số chiều cao: Gồm tất cả các chiều cao được xác định trong vùng xác định.

b. Các tham số không gian: Tham số không gian là tham số tập trung vào hướng của mặt phẳng (hướng bước sóng).

Tính năng tương quan tự động được sử dụng để tính toán Sal và Str cho phép xác định các đặc điểm bề mặt:

Tính năng tương quan tự động cũng có thể đánh giá tính chu kỳ của từng hướng bề mặt:

Hình vẽ cho thấy sự phân bố bước sóng, với tâm là 0. - Thường xuyên lên xuống theo chu kỳ dài: Dữ liệu tập trung xung quanh trung tâm - Thường xuyên lên xuống tốt: Dữ liệu bị phân tán

c. Tham số kết hợp: Tham số kết hợp là các tham số tập trung vào cả hướng độ cao và hướng của mặt phẳng (hướng bước sóng).
d. Các thông số chức năng: Các thông số chức năng được tính toán bằng cách sử dụng đường cong tỷ lệ vật liệu tổng thể (diện tích ổ trục). Chúng được sử dụng để đánh giá tác động của một bề mặt tiếp xúc cơ học mạnh.

e. Các thông số khối lượng chức năng: Các tham số thể tích chức năng liên quan đến thể tích được tính toán bằng cách sử dụng đường cong tỷ lệ vật liệu tổng thể. 

f. Thông số tính năng: Các thông số đặc trưng được tính toán từ kết quả của các vùng đỉnh và vùng đáy, tương ứng, được phân đoạn từ bề mặt giới hạn tỷ lệ.

Bảng thông số:

6. Thiết bị đo độ nhám bề mặt

Thiết bị đo độ nhám bề mặt không tiếp xúc - NANOCAM HD

Ưu điểm:

• Độ sâu tiêu điểm, đối tượng mục tiêu có thể quan sát bằng màu sắc thông qua phần mềm.
• Tạo đối tượng 3D và hiển thị hình ảnh 3D màu.
• Có khả năng đo độ dày màng của các vật thể mờ như điện trở để chế tạo chất bán dẫn.
• Có thể phân tích trong điều kiện khí quyển, không cần xử lý trước mẫu.
• Không giới hạn về kích thước và vật liệu mẫu, vận hành đơn giản.

Một số thiết bị đo độ nhám bề mặt được sử dụng trong tiêu chuẩn: