LS4.4 Oberflächengüte

Oberflächengüte

Definition

Die Oberflächengüte ist ein Ausdruck für die Rauheit in der Oberflächenprüfung. Die Rauheit wird i.d.R. (in der Regel/normalerweise) als Mittenrauwert (R_a) in μm (Mikrometer/0,001 mm) oder als gemittelte Rautiefe (R_z) 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 (Werkstoff der Fräse)
• Verschleiß (Abnutzung; Scheiden werden stumpf)
• Schneidgeometrie (z.B. schärfte der Schneide)
• Schnittwerte (Drehzahl usw.)
• 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.

R_z Beispiel für Metalle:

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

R_a 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 (R_a)

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.

Gemittelte Rautiefe (R_z)

Bei der gemittelten Rautiefe R_z 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. R_z1

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

Völligkeit (Level 3/4)

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 R_m bezeichnet und der maximalen Rauhtiefe R_max ( Rm /Rmax ). Die maximale Rauhtief ist die Differenz vom höchsten Tal 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 der Unterschied zwischen XX µm und µm ist nicht mehr feststellbar.

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 R_a und/oder R_z ermitteln.

1. Führt gemeinsam einen Versuch unter der Dokumentenkamera durch / Alternativ: Video Tastschnittverfahren
2. Messprofil abskizzieren / Beispielhaftes Messprofil erstellen !!! Arbeitsblatt !!!
3. Messwerte des Tastschnittgeräts
4. Beschreiben Sie die Oberfläche
5. Ermitteln Sie R_z
6. Interpretieren Sie das Ergebnis

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