Memahami Kekasaran Permukaan: Satuan, Grafik, dan Teknik Pengukuran
Apa Itu Kekasaran Permukaan?
Kekasaran permukaan, sering disingkat menjadi kekasaran, adalah komponen dari tekstur permukaan. Ini diukur oleh penyimpangan dalam arah vektor normal dari permukaan nyata dari bentuk idealnya.
Jika penyimpangan ini besar, permukaan kasar; jika kecil, permukaan halus. Dalam metrologi permukaan, kekasaran biasanya dianggap sebagai komponen frekuensi tinggi, panjang gelombang pendek dari permukaan yang diukur.
Namun, dalam praktiknya, sering kali perlu mengetahui baik amplitudo maupun frekuensi untuk memastikan permukaan cocok untuk tujuannya.
Kekasaran memainkan peran penting dalam menentukan bagaimana objek nyata akan berinteraksi dengan lingkungannya. Dalam tribologi, permukaan kasar biasanya aus lebih cepat dan memiliki koefisien gesekan yang lebih tinggi daripada permukaan halus.
Kekasaran sering kali merupakan prediktor yang baik untuk kinerja komponen mekanis, karena irregulasi pada permukaan dapat membentuk situs nucleasi untuk retakan atau korosi.
Di sisi lain, kekasaran dapat mempromosikan adhesi. Secara umum, daripada deskriptor spesifik skala, deskriptor lintas skala seperti fraktal permukaan memberikan prediksi yang lebih bermakna dari interaksi mekanis di permukaan termasuk kekakuan kontak dan gesekan statis.
Meskipun nilai kekasaran yang tinggi sering kali tidak diinginkan, dapat sulit dan mahal untuk dikontrol dalam manufaktur.
Misalnya, sulit dan mahal untuk mengontrol kekasaran permukaan bagian yang diproduksi fused deposition modeling (FDM). Mengurangi kekasaran permukaan biasanya meningkatkan biaya manufaktur. Ini sering menghasilkan trade-off antara biaya manufaktur komponen dan kinerjanya dalam aplikasi.
Kekasaran dapat diukur dengan perbandingan manual terhadap “komparator kekasaran permukaan”, tetapi secara umum pengukuran profil permukaan dilakukan dengan profilometer. Ini dapat berupa jenis kontak (biasanya stylus berlian) atau optik.
Namun, kekasaran yang dikontrol sering kali dapat diinginkan. Misalnya, permukaan gloss dapat terlalu bersinar bagi mata dan terlalu licin bagi jari (touchpad adalah contoh yang baik) jadi diperlukan kekasaran yang dikontrol. Ini adalah kasus di mana baik amplitudo maupun frekuensi sangat penting.
Satuan Kekasaran Permukaan
Kekasaran menurut rata-rata aritmatika (Ra) adalah standar yang diterima dan dapat diukur dalam satuan English (microinches) atau metrik (microns). Finishing permukaan diukur menggunakan instrumen averaging atau profiling. Instrumen averaging tidak dapat mengukur waviness dan biasanya menampilkan nilai finishing permukaan pada meter.
Cara Mengukur Kekasaran Permukaan?
Kekasaran permukaan adalah perhitungan relatif kehalusan profil permukaan. Dalam kasus ini, ada penggunaan parameter numerik – Ra. Ra surface finish chart menunjukkan rata-rata aritmatika dari ketinggian permukaan. Ketinggian telah diukur di seluruh permukaan.
Seperti yang sudah disebutkan, ada tiga komponen dasar dari permukaan. Mereka meliputi kekasaran, waviness, dan lay. Oleh karena itu, berbagai faktor mempengaruhi karakteristik geometri permukaan.
Demikian pula, ada beberapa sistem pengukuran untuk kekasaran permukaan. Oleh karena itu, sistem-sistemnya meliputi:
Metode pengukuran langsung
Metode non-kontak
Metode perbandingan
Metode in-process
Metode pengukuran langsung mengukur kekasaran permukaan menggunakan stylus. Akibatnya, melibatkan menggambar stylus tegak lurus terhadap permukaan. Tukang mesin kemudian menggunakan profil terdaftar untuk menentukan parameter kekasaran.
Metode non-kontak melibatkan penggunaan cahaya atau suara sebagai gantinya. Instrumen optik seperti white light dan confocal menggantikan stylus. Instrumen ini menggunakan prinsip yang berbeda untuk pengukuran. Probe fisik kemudian dapat diganti dengan sensor optik atau mikroskop.
Pertama, instrumen yang digunakan akan mengirimkan impuls ultrasonik ke permukaan. Kemudian, akan terjadi perubahan dan refleksi gelombang suara kembali ke perangkat. Anda kemudian dapat menilai gelombang yang dipantulkan untuk menentukan parameter kekasaran.
Di sisi lain, teknik perbandingan menggunakan sampel kekasaran permukaan. Sampel ini dihasilkan oleh peralatan atau proses. Kemudian, produsen menggunakan indera sentra dan visual untuk membandingkan hasil. Hasil dibandingkan dengan permukaan yang memiliki parameter kekasaran yang diketahui.
Contoh dari teknik in-process adalah inductance. Metode ini membantu mengevaluasi kekasaran permukaan menggunakan bahan magnetik. Di sini, pickup inductance menggunakan energi elektromagnetik. Ini menggunakan energi untuk mengukur jarak ke permukaan. Kemudian, nilai parametrik yang ditentukan dapat membantu menemukan parameter kekasaran perbandingan.
Grafik Kekasaran Permukaan
Ada variasi yang luas dalam finishing dan kondisi tepi. Diberikan adalah beberapa teknik manufaktur yang lebih umum dan nilai finishing permukaan Ra yang sesuai.
Berbagai Metode Pengukuran Kekasaran Permukaan
Ada berbagai metode dan peralatan yang terlibat dalam pengukuran kekasaran permukaan. Metode yang berbeda yang digunakan terbagi menjadi tiga kategori. Mereka adalah:
Profiling Techniques. Pertama, kita memiliki teknik profiling. Ini melibatkan pengukuran permukaan menggunakan probe resolusi tinggi. Dalam proses ini, Anda harus berpikir lebih tentang jaru gramofon yang sejajar dengan sensitivitas. Probe CNC tipikal mungkin tidak seefektif.
Area Techniques. Teknik ini mengukur area terbatas dari permukaan. Oleh karena itu, pengukuran menawarkan rata-rata statistik dari puncak dan lubang di permukaan. Beberapa contoh teknik ini termasuk ultrasonic scattering, optical scattering, capacitance probes, dan lainnya. Lebih mudah untuk diotomatisasi dan dieksekusi dengan area techniques.
Microscopy Techniques. Teknik kualitatif ini bergantung pada pengukuran kontras. Hasilnya memberikan informasi yang relevan tentang puncak dan lembah pada permukaan.
