Powierzchnia ma znaczenie
Z czysto naukowego punktu widzenia, powierzchnia to nieskończenie cienka warstwa, która oddziela obiekt od jego otoczenia. Można również powiedzieć, że jest to to, co jest widoczne na obiekcie. Chociaż powierzchnia jest w rzeczywistości niezwykle cienka, ma duży wpływ na zachowanie komponentu. Przyjrzyjmy się na przykład powierzchniom ciernym lub adhezyjnym. W zależności od kształtu powierzchni, jest ona albo lepiej przystosowana do tarcia, albo lepiej przystosowana do przyczepności. Konieczne jest zatem dostosowanie jakości powierzchni do danego zastosowania.
Rodzi to jednak pytanie, w jaki sposób powierzchnie mogą być opisywane i porównywane ze sobą. Istnieją różne standardy dotyczące pomiaru i oceny powierzchni. W pierwszej kolejności należy dokonać podstawowego rozróżnienia między trzema różnymi rodzajami powierzchni. Po pierwsze, istnieje rzeczywista powierzchnia elementu. Reprezentuje ona dokładny obraz powierzchni, ale nie może być zarejestrowana przy użyciu wartości charakterystycznej i nie może być precyzyjnie zmierzona. Na drugim końcu skali znajduje się powierzchnia idealna. Reprezentuje ona absolutny stan pożądany przez projektanta. Na przykład, prosty wał jest wizualizowany w systemie CAD jako idealny cylinder. Jednakże, gdy ten komponent jest produkowany, odbiega od stanu idealnego. Pomiędzy powierzchnią idealną a rzeczywistą znajduje się powierzchnia techniczna. Charakteryzuje się ona tym, że upraszcza rzeczywistość tak bardzo, jak to możliwe i tak mało, jak to konieczne. Można ją zmierzyć i ocenić za pomocą wartości charakterystycznych.
Rzeczywista powierzchnia zawsze charakteryzuje się błędami w stosunku do powierzchni idealnej. Zasadniczo wady te można podzielić na sześć kategorii. Te sześć odchyleń kształtu jest podzielonych i opisanych w rzędach. Odchylenie kształtu pierwszego rzędu opisuje błąd kształtu, szósty rząd jest tak szczegółowy, że uwzględnia poziom atomowy lub sieciowy powierzchni. Poniższy rysunek przedstawia sześć rzędów odchyleń kształtu i ich stopień wpływu.
Powierzchnia jest mierzona za pomocą odpowiednich systemów pomiarowych. Można tu dokonać podstawowego rozróżnienia między systemami pomiarowymi 2D i 3D oraz między dotykowymi i optycznymi systemami pomiarowymi. Pomiary 2D są zazwyczaj dotykowe. W tym przypadku różdżka o określonej geometrii jest prowadzona po powierzchni. Pomiary 3D są zwykle optyczne i, w uproszczeniu, rejestrują obszar powierzchni za pomocą zdjęcia z informacją o głębokości. Ze względu na ich powszechne zastosowanie, poniżej omówione zostaną tylko pomiary 2D.
Jeśli powierzchnia jest rejestrowana dotykowo, należy najpierw odfiltrować nieistotne odchylenia kształtu. Kształt i falistość są zwykle usuwane ze zmierzonego profilu pierwotnego. W tym celu stosuje się filtr gaussowski o długości fali odcięcia λc zgodnie z normą DIN ISO 4288. Długość fali odcięcia musi być wybrana zgodnie z normą, aby odpowiadała oczekiwanej chropowatości. Długość fali odcięcia λc = 0,8 mm jest wybierana w typowych zakresach dla technologii produkcji.
Sekcja pomiarowa składa się z 7 x λc. Te siedem indywidualnych odcinków pomiarowych li jest następnie wykorzystywanych częściowo do filtrowania, a częściowo do pomiaru. Pierwszy i ostatni indywidualny odcinek pomiarowy wyrównują profil, a poszczególne odcinki pomiarowe od 2 do 6 są wykorzystywane do pomiaru.
Przefiltrowany sygnał można następnie wykorzystać do określenia wartości charakterystycznych. Często używane są wartości charakterystyczne Ra, Rz, Rmax lub Rt. Są to wartości charakterystyczne, które opisują wysokość profilu, ale niewiele mówią o kształcie powierzchni. Do tego celu nadają się tak zwane parametry funkcjonalne. Można je określić na przykład za pomocą krzywej współczynnika kontaktu materiału lub krzywej Abbotta.
