三维颜色表面粗糙度纹理图,展示微观高度变化和凹凸特征,适用于工业质量检测和ISO标准分析。

根据ISO标准测量表面粗糙度

表面纹理定义了工件表面的地形特征,包括粗糙度、波纹度和纹理方向等特性。

表面纹理在工业质量控制中的重要性

网络研讨会:轻松实现粗糙度测量 

研讨会内容:从基于 ISO 21920 线粗糙度参数 Ra、Rq、Rz,到基于 ISO 25178 面粗糙度参数 Sa、Sq、Sz,更有实用技巧与方法…… 没时间参会?没关系 —— 立即注册观看回放!

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Web session "3D Characterization of Ultra Precision Machined & Sealing Surfaces"

表面纹理参数可能会影响零部件的性能、外观、摩擦、耐腐蚀性、疲劳行为,进而影响其功能。因此,表面质量和特征对各类产品都产生影响,无论是工业机械和系统、医疗设备还是消费品。表面纹理在制造业、汽车业、航空航天业和电子业等众多行业中都至关重要。

表面粗糙度的定义及ISO标准

在表面计量学中,表面粗糙度的定义和表征采用多种参数和标准,其中包括国际标准化组织(ISO)制定的标准。与表面粗糙度定义和测量相关的ISO标准包括ISO 4287 、25178以及新发布的ISO 21920 。

ISO 4287

本标准规定了与表面粗糙度相关的术语、定义和参数。它为理解表面粗糙度术语和触觉测量方法提供了全面的指南。

ISO 25178

本标准规定了采用面(3D)测量技术(如接触式轮廓仪、色散共焦测量仪、相干扫描干涉仪和焦距变化法)测量表面纹理的方法。本标准引入了Sa (算术平均高度)和Sq (均方根高度)等参数,用于表征3D表面纹理。

新ISO 21920

本系列共分三部分,取代了部分标准(其中一些已有数十年历史),整合了相关信息,并在许多领域提供了更清晰的说明。同时,该系列还与美国ASME标准以及ISO 25178 (关于表面处理的标准)实现了协调统一。

Longitudinal scale chart showing surface component hierarchies: roughness/texture, waviness, and form deviation across micro to meter ranges.

下载关于……的独家指南ISO 21920

阅读这篇关于技术图纸相关性的独家全文论文(需登录)(取代 ISO 1302),了解为何ISO 21920 不仅包含Ra 的内容(取代ISO 4287 和ISO 13565-2/-3),以及如何获得有效的测量结果(取代 ISO 4288)。

Polytec brochure on ISO 21920 surface texture standards with technical data and ISO measurement guidelines in yellow and black design.

利用光学和触觉轮廓测量技术表征(3D)纹理

测量表面纹理的方法有多种:

  • 光学、非接触式测量
  • 以及接触式、基于测线的测量方法。

无论采用何种测量方法,ISO标准都为表面粗糙度的表征和规定提供了统一的框架。

表面触感测量

接触式表面轮廓仪通过测针或探头物理接触被测材料的表面。测针沿表面移动,记录移动过程中的高度变化。此类轮廓仪用于测量表面粗糙度及纹理参数,例如Ra 、Rz 和Rq 。它们通常适用于各种表面,包括透明或不透明的表面。 接触式测量通过与表面直接接触,对详细的表面特征进行分析。然而,接触式轮廓仪可能会损坏脆弱或柔软的表面,且在测量大面积或整个区域时,测量过程往往耗时且速度较慢。此外,测针容易磨损,导致随时间推移测量结果出现偏差。

ISO 表面粗糙度线轮廓评价方案

3D纹理的光学扫描

白光轮廓仪 或称相干扫描干涉仪,是一种光学表面轮廓仪,采用非接触式测量方法,无需物理接触表面即可可靠地采集三维表面形貌数据。该设备非常适合测量三维表面粗糙度参数和纹理,例如Sa 和Sq ,同时也适用于捕捉详细的表面结构和形状。

光学轮廓仪属于无损检测设备,适用于包括易碎或精密表面在内的各类表面。在测量较大表面面积时,其测量速度也更快。然而,光学轮廓仪在测量光亮表面和弯曲表面时可能存在局限性。总而言之,选择光学或接触式表面轮廓测量方法取决于具体应用、被测表面的类型、所需精度及其他因素。这两种方法各有其优势和局限性。

3D surface texture map with color-coded roughness measurements (Sa and Sq) indicating micrometer-scale variations on a machined workpiece.

轮廓和面积表面评估的ISO标准

关于基于面积或剖面的表面评估的测量链,详见ISO 25178 或ISO 4287 ,两者在某些细节上有所不同。

Diagram illustrating areal surface texture evaluation process according to ISO 25178-1, 2, 3 with 3D data filtering and form separation steps.

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