LS4.4 Oberflächengüte: Unterschied zwischen den Versionen

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=== Mittenrauwert (R<sub>a</sub>) ===
=== Mittenrauwert (R<sub>a</sub>) ===
[[File:Mittenrauwert_Ra.png|200px|right]]
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Beim Mittenrauwert Ra handelt es sich um den rechnerischen Mittelwert aller Abweichungen des Rauheitsprofils von der mittleren Linie entlang der Bezugsstrecke. Die Mittellinie ist dabei so definiert, dass die Summe der Flächen im Profildiagramm oberhalb (Ao) und unterhalb (Au) der Mittellinie gleich groß ist. Ra ist messtechnisch schwerer zu ermitteln, aber wenig empfindlich gegen Ausreißer. Ob wenige große oder viele kleine Abweichungen vorhanden sind ist aus R. nicht zu erkennen.
Beim Mittenrauwert Ra handelt es sich um den rechnerischen absoluten (absolut=ohne Vorzeichen) Mittelwert aller Abweichungen des Rauheitsprofils von der mittleren Linie entlang der Bezugsstrecke. Die Mittellinie ist dabei so definiert, dass die Summe der Flächen im Profildiagramm oberhalb (Ao) und unterhalb (Au) der Mittellinie gleich groß ist. Ra ist messtechnisch schwerer zu ermitteln, aber wenig empfindlich gegen Ausreißer. Ob wenige große oder viele kleine Abweichungen vorhanden sind ist aus Ra nicht zu erkennen.


<!-- Berechnung:
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<math>R_a = \frac{1}{L} \int_0^L |y(x)| \, dx</math>
<math>R_a = \frac{1}{L} \int_0^L |y(x)| \, dx</math>


https://www.technisches-zeichnen.net/technisches-zeichnen/diverses/rauheitswerte.php -->
https://www.technisches-zeichnen.net/technisches-zeichnen/diverses/rauheitswerte.php  
 
Auch interessant:
https://vangeenen-metallschleiferei.de/wissensbasis/oberflaechenrauheit/
 
https://www.hs-augsburg.de/~roessner/downloads/voberflaechenkon.pdf
 
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=== Gemittelte Rautiefe (R<sub>z</sub>) ===
=== Gemittelte Rautiefe (R<sub>z</sub>) ===
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Bei gleichem Mittenrauwert R<sub>a</sub> können Oberflächen trotzdem ein unterschiedliches Rauheitsprofil haben! Dafür kann man die Völligkeit berechnen. Sie ergibt sich aus dem Quotienten des Abstandes zwischen der Mittellinie und dem tiefsten Tal, den man mit R<sub>m</sub> bezeichnet und der maximalen Rauhtiefe R<sub>max</sub> ( R<sub>m</sub> /R<sub>max</sub> ). Die maximale Rauhtiefe ist der Abstand vom höchsten Berg zum tiefsten Tal über die gesamte Messstrecke.
Bei gleichem Mittenrauwert R<sub>a</sub> können Oberflächen trotzdem ein unterschiedliches Rauheitsprofil haben! Dafür kann man die Völligkeit berechnen. Sie ergibt sich aus dem Quotienten des Abstandes zwischen der Mittellinie und dem tiefsten Tal, den man mit R<sub>m</sub> bezeichnet und der maximalen Rauhtiefe R<sub>max</sub> ( R<sub>m</sub> /R<sub>max</sub> ). Die maximale Rauhtiefe ist der Abstand vom höchsten Berg zum tiefsten Tal über die gesamte Messstrecke.


Es gilt: Je weiter die Mittellinie vom tiefstem Tal weg liegt, umso glatter ist die Fläche!
Es gilt: Je weiter die Mittellinie vom tiefstem Tal weg liegt, umso "glatter" ist die Fläche!


== Bestimmung der Oberflächengüte ==
== Bestimmung der Oberflächengüte ==

Aktuelle Version vom 8. September 2024, 14:32 Uhr

Oberflächengüte [1] [2] [3] [4] [5]

Definition

Die Oberflächengüte ist ein Ausdruck für die Rauheit in der Oberflächenprüfung. Die Rauheit wird i.d.R. (in der Regel/normalerweise) als Mittenrauwert (Ra) in μm (Mikrometer/0,001 mm) oder als gemittelte Rautiefe (Rz) in μm angegeben.

Die Oberflächengüte gibt somit die "Glätte" eines Werkstoffs an.

Eine glatte Oberfläche ist wichtig um:

  • eine gute Hygiene zu erhalten
  • Allergien zu vermeiden
  • Rötungen zu vermeiden
  • Verletzungen zu vermeiden
  • Aufquellen zu vermeiden


Einfluss auf die Oberflächengüte

Die erreichbare Oberflächengüte wird beeinflusst durch:

  • Zerspanungseigenschaften des Werkstoffs (Wie gut lässt sich der Werkstoff zerspanen/trennen mit Fräse/Schleifer/Polierer)
  • Schneidstoff (z.B. Werkstoff der Fräse)
  • Verschleiß (Abnutzung; Scheiden werden stumpf)
  • Schneidgeometrie (z.B. Schärfe der Schneide)
  • Schnittwerte (z.B. Drehzahl, Vorschub, Anpresskraft)
  • Kühlschmierstoffe (Wegspülen der Späne durch Wasser + Verringerung/Vermeidung einer Aufbauschneide + Verringerung der Reibung durch Schmierung)

Erreichbare Oberflächengüte durch Verfahren

Hinweis: Rz ist sehr grob 7 mal größer als Ra.

Rz Beispiel für Metalle:

Rz / µm Bemerkung
4 Schleifen
16 Fräsen
10 Sintern
63 Gießen

Ra Beispiel für Metalle:

Ra / µm Bemerkung
0,0002 Ultrapräzisionsdiamantdrehen
0,025 keine sichtbaren Bearbeitungsspuren
0,1 Ultrafeinschleifen
0,2 Feinschleifen
0,4 Vorschleifen
0,8 Grobschleifen
1,6 geschlichtet
3,2 geschruppt

Mittenrauwert und gemittelte Rautiefe

Mittenrauwert (Ra)

Mittenrauwert Ra.png

Beim Mittenrauwert Ra handelt es sich um den rechnerischen absoluten (absolut=ohne Vorzeichen) Mittelwert aller Abweichungen des Rauheitsprofils von der mittleren Linie entlang der Bezugsstrecke. Die Mittellinie ist dabei so definiert, dass die Summe der Flächen im Profildiagramm oberhalb (Ao) und unterhalb (Au) der Mittellinie gleich groß ist. Ra ist messtechnisch schwerer zu ermitteln, aber wenig empfindlich gegen Ausreißer. Ob wenige große oder viele kleine Abweichungen vorhanden sind ist aus Ra nicht zu erkennen.


Gemittelte Rautiefe (Rz)

Gemittelte Rautiefe Rz.png

Bei der gemittelten Rautiefe Rz handelt es sich um den Mittelwert aus Einzelrautiefen von fünf aufeinander folgenden gleichlangen Einzelmessstrecken im Rauheitsprofil. In jedem Messabschnitt werden die Extremwerte (höchste und tiefste Abweichung) zu addiert und durch die Anzahl der Messabschnitte (also fünf) dividiert.

Berechnung:

[math]\displaystyle{ R_z = \frac{R_{z1} + R_{z2} + R_{z3} + R_{z4} + R_{z5}}{5} }[/math]

mit z.B. Rz1

[math]\displaystyle{ R_{z1} = R_{höchster Gipfel1} - R_{tiefstes Tal1} }[/math]

Völligkeit (Level 3/4)

Voelligkeit.png

Bei gleichem Mittenrauwert Ra können Oberflächen trotzdem ein unterschiedliches Rauheitsprofil haben! Dafür kann man die Völligkeit berechnen. Sie ergibt sich aus dem Quotienten des Abstandes zwischen der Mittellinie und dem tiefsten Tal, den man mit Rm bezeichnet und der maximalen Rauhtiefe Rmax ( Rm /Rmax ). Die maximale Rauhtiefe ist der Abstand vom höchsten Berg zum tiefsten Tal über die gesamte Messstrecke.

Es gilt: Je weiter die Mittellinie vom tiefstem Tal weg liegt, umso "glatter" ist die Fläche!

Bestimmung der Oberflächengüte

Im Dentallabor "messen" wir die Oberfläche i.d.R. mithilfe unserer Fingerspitzen. Dies ist leider sehr subjektiv und sehr feine Unterschiede lassen sich nicht unterscheiden.

Tastschnittverfahren

Prinzip eines Tastschnittgerätes

Um eine objektive und genaue Messung vorzunehmen, wird daher häufig das Tastschnittverfahren genutzt.

Die Oberflächengüte wird mit dem Tastschnittverfahren ermittelt.

Das Tastschnittverfahren ist eine Methode, um die Oberflächengüte von Materialien zu messen. Dabei fährt eine Diamantspitze mit gleichmäßiger Geschwindigkeit über die Oberfläche des Werkstücks. Die Bewegung der Spitze in vertikaler Richtung (Höhen und Tiefen und damit die Oberflächengüte) wird dabei vom Gerät gespeichert. Aus diesem Profil lassen sich Ra und/oder Rz ermitteln.

  1. Führt gemeinsam einen Versuch unter der Dokumentenkamera durch / Alternativ: Video Tastschnittverfahren (Verchiedene Materialien wie Tisch, Glas, Handyhülle o.ä.)
  2. Messwerte des Tastschnittgeräts notieren
  3. Beispielhaftes Messprofil erstellen
  4. Beschreiben Sie die Oberfläche
  5. Ermitteln Sie Rz
  6. Interpretieren Sie das Ergebnis


  1. ↑ Die Nichtmetalle, Verlag Neuer Merkur GmbH, Ernst Rieder
  2. ↑ Fachkunde Metall, Verlag Europa Lehrmittel
  3. ↑ Fachwissen Metall, Bildungsverlag Eins
  4. ↑ Lehrbuch der Zahntechnik Band 3, Quintessens Verlag, A. Hohmann / W. Hielscher
  5. ↑ Fachkenntnisse Zerspanungsmechaniker, Verlag Handwerk und Technik
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