Ra 粗糙度 | 轮廓算术平均偏差

在机械工程领域，Ra粗糙度是一个用于表征零件或材料表面状况的平均值。

在工业生产中，粗糙度控制是尺寸验证流程的关键一环，用以确保加工零件的合规性。

虽然还有其他指标可用于表征表面粗糙度，但本文将聚焦于待测区域的整体表面状况。

什么是 Ra 粗糙度？

定义

算术平均粗糙度（记为 Ra），是指在取样长度上，表面轮廓上各点到中线距离绝对值的平均值。

简而言之，Ra 值反映了在取样长度内的平均表面粗糙度，即轮廓峰谷的平均幅度。

为了将粗糙度可视化，我们可以想象一个表面的二维横截面。该表面的 Ra 粗糙度越高，峰谷之间的差异就越大。

Ra 粗糙度是快速验证表面是否符合客户规格的绝佳方法，因为其值代表了整体表面状况。

为什么要关注表面粗糙度？

在某些行业，尤其是高科技领域，确保制造部件的 Ra 粗糙度符合精确标准至关重要。

表面粗糙度在机械领域扮演着举足轻重的角色，它影响着流体流动、附着力等物理现象。此外，由于它对摩擦力、磨损及机械锚固等因素有显著影响，因而在精密机械中被视为一项关键尺寸。

通过 Ra 指标来评定表面的平均粗糙度，可以快速识别出其微观或宏观的几何不规则性。

在质量控制流程中，这正是判定零件合格与否的依据。

其他粗糙度指标

除了 Ra，在评估表面状况时，Rz 或 Rt 等其他指标也能提供极具价值的补充信息：

• Rt 定义了轮廓的总高度，即最高峰顶与最深谷底之间的垂直距离。这是在取样长度内测得的最大峰谷差。
• Rz 定义了轮廓的平均峰谷深度。它是取样长度内五个最大轮廓峰谷高度的平均值。

这些指标有助于更精确地表征表面的宏观几何形状。

它们常被用作质量控制的评判标准，并且现代测量仪器通常都会在其结果中提供这些指标。

测量表面的 RA 粗糙度

有多种工具可用于测量表面的 Ra 粗糙度。选择何种工具主要取决于控制要求和具体的测量需求。

粗糙度仪（轮廓仪）

粗糙度仪或轮廓仪是一种接触式测量设备，可快速测定表面的 Ra 粗糙度。

这些设备的主要优点在于其简单便携。进行测量时，只需将设备放置在待检表面上并启动即可。

轮廓仪有两种类型：有滑块和无滑块轮廓仪。

对于前者，其测量头末端带有一个小滑块，该滑块会在待测表面上滑动，起到直线导向的作用。

如果表面不平坦，滑块会影响测量，因此最好在尽可能平坦的表面上使用。尽管存在此限制，但有滑块轮廓仪是测量平坦表面的非常方便和高效的工具。

无滑块设备则利用内部导轨来计算测头在三维空间中的方向，从而能够在非平面上进行测量。

无滑块设备重新计算轨迹的能力可实现更精确的测量，而当表面存在轻微起伏时，有滑块设备则可能使测量变得复杂或产生失真。

光学测量

虽然粗糙度仪可以轻松测算出 Ra 值，但它们属于机械设备，需要测头与表面进行物理接触。

若要追求更高的精度，则建议使用光学测量系统，例如干涉仪。

干涉仪是能够绘制任何材料表面形貌的精密测量设备。

它们利用光投射到测量区域并被其反射时产生的干涉效应，因此比接触式测量系统要精确和高效得多。

这是目前获得高精度表面粗糙度值的最有效方法。

表面粗糙度的间接测量

在某些情况下，由于测量设备无法触及待测表面，导致无法直接进行测量。这通常出于以下几个主要原因：

• 需要拆卸已组装的零件才能将其送往测量实验室。
• 零件体积过大，难以在测量机上定位。
• 您的控制仪器无法触及待检区域。

在这些情况下，如果能对零件进行间接测量，将会非常便利。这正是复制胶泥研发出能够实现此功能之印模产品的初衷。

间接、异地 Ra 粗糙度测量

复制胶泥开发的印模产品能够高精度地复制待测区域的各种特性，其中就包括其表面光洁度。

无论出于何种原因导致您无法直接测量零件，复制胶泥都能为您排忧解难。

P80 Ra 是一种浆状印模产品，即使在悬垂或倒置的表面上也能牢固粘附。

通过将其涂抹在零件上，您可以复制其特性。产品随后会固化至 80 肖氏硬度 A，使您可以使用常用的测量设备轻松地对印模进行测量。

在复制胶泥印模上检查 Ra 粗糙度

测量的准确性将取决于您使用的测量仪器。

我们推荐使用非接触式测量设备，例如白光或绿光干涉仪，这些设备精度高，非常适合测量印模的表面状况。

如果没有干涉仪，请选择无滑块轮廓仪，它更适合测量印模的粗糙度。轮廓仪和干涉仪都能提供准确的 Ra 值，但干涉仪对其他粗糙度指标能提供更高的精度。

有滑块的粗糙度仪在我们的印模上也表现良好。然而，它们只能提供 Ra 的粗略估计值，而其他值（Rt 和 Rz）可能会因滑块对印模施加的压力而失真。

复制胶泥建议使用我们已验证其兼容性的设备来检测印模，例如 Accretech 和 Sylvac 的产品。

结论

Ra 粗糙度是零件或材料表面宏观几何形状的关键指标，反映了其在生产过程中所采用的加工工艺。

测量该指标需要使用各种仪器，通过评估在给定长度内记录的“峰”与“谷”的特征，可以计算出以下几个参数：

• 轮廓总高度 (Rt)，指在取样长度内记录的最大轮廓峰顶到最深轮廓谷底的垂直距离。
• 轮廓的平均峰谷深度 (Rz)，代表取样长度内五个最大轮廓峰谷高度的平均值。
• 算术平均粗糙度 (Ra)，表示待测表面的平均粗糙度。

Ra 是一个特别重要的参数，因为它直接表征了整体表面状况，从而可以进行综合评估。

要检查表面状况，可以使用各种接触式和非接触式设备。通常，使用轮廓仪或干涉仪进行 Ra 粗糙度测量。

但有时这些设备无法触及待测区域。在这种情况下，复制胶泥提供了一种极具价值的解决方案。

使用复制胶泥复制待测区域，然后直接在印模上用您的测量设备进行 Ra 粗糙度测量吧！

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