Rauheitsmessung
Die Rauheitsmessung (auch Oberflächenmessung) dient dazu, die Oberflächenrauheit von Bauteilen zu bestimmen und durch Kenngrößen zu quantifizieren. Die Rauheitsmessung zielt darauf ab, die Unregelmäßigkeiten auf einer Oberfläche zu quantifizieren, um deren Beschaffenheit und Qualität zu bewerten. Die Rauheitsmessung dient aber nicht nur der Erfassung der Rauheit als kurzwelligen Unregelmäßigkeiten, sondern auch zur Bestimmung der Welligkeit als langwellige Unregelmäßigkeiten. Rauheit und Welligkeit bestimmen auf unterschiedliche Weise die funktionellen Eigenschaften einer Oberfläche und müssen daher getrennt bewertet werden.
Die Messung der Rauheit ist in verschiedenen Anwendungen wichtig:
- Qualitätskontrolle: In der Fertigungsindustrie wird die Rauheitsmessung eingesetzt, um sicherzustellen, dass Teile die erforderlichen Oberflächenspezifikationen erfüllen.
- Tribologie: In Wissenschaft von Reibung, Verschleiß und Schmierung, spielt die Oberflächenrauheit eine entscheidende Rolle. Die Rauheitsmessung ermöglicht es, Korrelationen zu Reibungs- und Verschleißverhalten herzustellen.
- Medizintechnik: In der Herstellung von medizinischen Implantaten und Geräten ist die Rauheitskontrolle wichtig, um sicherzustellen, dass die Oberflächen mit den biologischen Geweben verträglich sind und keine unerwünschten Reaktionen hervorrufen.
- Optik und Elektronik: In Branchen wie der Optik und Elektronik ist die Rauheitsmessung entscheidend, um sicherzustellen, dass Oberflächen für die gewünschten Funktionen geeignet sind.
- Forschung und Entwicklung: In wissenschaftlichen Studien und Entwicklungsprojekten ist die Rauheitsmessung wichtig, um die Wechselwirkungen von Materialien und Oberflächen zu verstehen, um optimierte Materialien und Oberflächenstrukturen zu entwickeln.
Die Rauheitsmessung erfolgt oft mithilfe von Rauheitsmessgeräten, die verschiedene Parameter wie Rauheitstiefe, Rauheitsprofil und mittlere Rauheit berechnen können. Diese Parameter helfen bei der Charakterisierung von Oberflächen.
Warum ist eine Rauheitsmessung wichtig?
In der Industrie und Fertigung ist die Rauheitsmessung von großer Bedeutung, da sie dazu beiträgt, die Oberflächenqualität von Werkstücken zu überwachen und sicherzustellen, dass sie den erforderlichen Standards entsprechen. Durch die Analyse der Rauheitskenngrößen können Hersteller die Oberflächenbeschaffenheit optimieren. Die Oberfläche eines Bauteils ist von entscheidender Bedeutung für seine Funktion, Haltbarkeit und optische Erscheinung. Die Bauteiloberfläche ist somit ein Konstruktionselement zur Auslegung hinsichtlich Reibung, Verschleiß, Dichtheit, Schmierung, Reinigungsfähigkeit, Materialermüdung und Maßhaltigkeit. Leider wird oftmals versucht, die komplexe Mikrostruktur einer Oberfläche mit einem einzigen Kennwert zu beschreiben. Dies ist nicht möglich und hier schaffen die neuen Normen durch passgenaue Kennwerte Abhilfe.
Was bietet unser Steinbeis-Transferzentrum?
1. Präzise Rauheitsmessungen
Mit modernsten Messgeräten führen wir präzise und normkonforme Rauheitsmessungen durch und liefern Ihnen verlässliche Daten der Bauteiloberfläche.
2. Fachkundige Expertise
Die Messungen werden von qualifizierten Mitarbeitern/innen durchgeführt, die Ihnen bei Fragen gerne zur Verfügung stehen.
3. Kundenzentrierter Ansatz
Jeder Auftrag ist individuell, daher sind unsere Analysen auf die jeweiligen kundenspezifischen Anforderungen zugeschnitten.
4. Beratungen und Schulungen
Wir stehen Ihnen nicht nur als Dienstleister zur Seite sondern bieten auch Beratungen und Schulungen an.
Gerne erstellen wir Ihnen ein Angebot für eine Rauheitsmessung.
Oberflächenangaben Zeichnung
Oberflächenangaben sind Eintragungen in technischen Zeichnungen, die die Beschaffenheit einer oder mehrerer technischer Oberflächen des in der Zeichnung dargestellten Bauteils. Mit der neuen Norm ISO 21920:2021 hat sich die Angabe der Oberflächenrauheit in der Zeichnung grundlegend geändert. Durch die neue Normung werden die Anforderungen an die Oberflächenbeschaffenheit funktionsbezogen und nicht wie bisher fertigungsbezogen definiert. Dies erfordert vom Konstrukteur ein höheres Maß an Wissen über den Zusammenhang zwischen der Funktion einer Bauteiloberfläche und ihrer Topographie. Damit ändert sich entlang der Prozesskette auch die Interpretation der neuen Oberflächenangaben auf Zeichnungen für die Fertiger und Messtechniker.
Rauheits-Kenngrössen
Eine Oberflächenmikrostruktur lässt sich in kurzwellige und langwellige Anteile zerlegen. Die Summe aller kurzwelligen stellt die Rauheit und die Summe aller langwelligen die Welligkeit einer Oberfläche dar. Beide wirken sich in unterschiedlicher Art und Weise auf die funktionalen Eigenschaften einer Oberfläche bzgl. Reibung-, Verschleiß- und Dichtverhalten aus. Neben den bekannten Rauheitswerten
- arithmetischer Mittelwert der Rauheit Ra,
- maximale Höhe der Rauheit Rz,
- maximale Höhe der Rauheit im Abschnitt Rzx und
- relative Materialanteil Rmr
werden in der in der neuen Rauheitsnorm ISO 21920-2 eine umfangreiche Auswahl an Kenngrößen zur Verfügung gestellt. Damit lassen sich präzise die funktionsbestimmenden Merkmale einer Oberfläche durch quantitative Größen beschreiben. Die neue ISO 21920 ersetzt mit ihren drei Teilen, die bisherigen Normen für Rauheit ISO 4287, ISO 4288, ISO 13565-2 und ISO 1302.
Rauheitswerte Ra, Rz, Rzx, Rmr
Die Rauheitswerte Ra und Rz gehören zu den Höhenkenngrößen. Der arithmetische Mittelwert des Rauheitsprofils Ra (alt: Mittenrauwert) berechnet sich als Mittelwert aus den Beträgen aller Profilwerte des Rauheitsprofil. Leider stellt der Ra keine brauchbare Kenngröße dar und liefert keine Aussagen über die Ausprägungen der Oberflächenstrukturen. Hier ist der quadratische Mittelwert der Höhe des Rauheitsprofils Rq zu bevorzugen.
Die maximale Höhe des Rauheitsprofils Rz (alt: mittlere Rautiefe) berechnet sich als arithmetischer Mittelwert von i.d.R. fünf Einzelrautiefen aufeinanderfolgender Einzelmessstrecken in der Messstrecke (Auswertestrecke). Der Rz beträgt ca. das 3-10fache wie Ra, wobei es keine allgemeingütige Umrechnung oder gar eine Korrelation zwischen Rz und Ra gibt.
Der bisherige Rauheitswert Rmax wurde neben der Bezeichnung des Kennwertes in maximale Höhe der Rauheit im Abschnitt Rzx so geändert, dass dieser nun in einem über die Auswertelänge le gleitenden Abschnittslänge lsc berechnet wird. Dies ist sinnvoller als die willkürliche äquidistante Unterteilung in z.B. 5 Abschnittslänge.
Der relative Materialanteil der Rauheit Rmr (alt: Traganteil) ist nach der neuen ISO 21920-2:2021 der summierte Anteil der im Material verlaufenden Strecke relativ zur Auswertelänge (alt: Messstrecke). Dieser verläuft in einer Schnitthöhe dc zur Bezugshöhe, welche in der Regel durch den höchsten Punkt des Rauheitsprofils verläuft. Aufgrund der Abhängigkeit von Rmr von der Bezugshöhe, die durch eine eine einzelne (höchste) Oberflächenspitze verläuft, wird zusätzlich eine Referenzschnitthöhe cp definiert, um die Empfindlichkeit in der Berechnung zu reduzieren.
Seminar Rauheit und Rauheitsmessung
Zur Vertiefung der Themen Rauheit, Rauheitsmessung und Angabe der Oberflächenbeschaffenheit auf Zeichnungen bieten wir das Seminar Rauheit und Inhouse-Seminare an. Mit der Einführung der ISO-Normenreihe ISO 21920-1 bis 3:2021 (profilhafte Oberflächenbeschaffenheit) haben sich die internationalen Normen zur eindeutigen und funktionsgerechten Charakterisierung von Oberflächen wesentlich weiterentwickelt sowie grundlegend verändert.