4 ΟΜΟΙΟΜΟΡΦΙΑ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΣ

Transcript

1 4 ΟΜΟΙΟΜΟΡΦΙΑ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΣ 4.1 Βασικές έννοιες Εξ αιτίας των μηχανικών, θερμικών και χημικών δράσεων που επενεργούν κατά την μορφοποίηση ενός τεχνολογικού αντικειμένου, η επιφάνεια του, γενικά, χαρακτηρίζεται από ιδιότητες σημαντικά διαφορετικές από αυτές του υπολοίπου σώματος. Γίνεται κατά συνέπεια, η διάκριση μεταξύ ιδιοτήτων επιφάνειας και ιδιοτήτων όγκου ή ιδιοτήτων εσωτερικού του υλικού. Οι ιδιότητες όγκου (bulk properties), γενικά, καθορίζουν την ολική (μακροσκοπική) μηχανική συμπεριφορά του κατεργασμένου αντικειμένου ενώ οι ιδιότητες επιφάνειας (surface properties) καθορίζουν χαρακτηριστικά όπως η συμπεριφορά του τεμαχίου σε επαφή με άλλα σώματα (τριβή, φθορά, αντοχή σε οξείδωση ή/και διάβρωση), η εμφάνιση και τα γεωμετρικά στοιχεία της επιφάνειας, η τροποποίηση των μηχανικών ιδιοτήτων μέσω θερμικών ή θερμοχημικών διεργασιών, η συναρμογή και η λειτουργικότητα του στο πλαίσιο ενός ευρύτερου συναρμολογημένου συγκροτήματος κ.λπ. Στο Σχήμα 4.1 εικονίζεται μία κάθετη τομή κατεργασμένης επιφάνειας με εμφανή την επίδραση της κατεργασίας και του περιβάλλοντος. Το κύριο χαρακτηριστικό είναι η ύπαρξη επάλληλων κατά βάθος στρώσεων που χαρακτηρίζονται από διαφορετική «κατάσταση» (σύσταση, δομή, ιδιότητες). Η ύπαρξη και ο συνδυασμός των διαφόρων στρώσεων προσδιορίζει τελικά την λειτουργική συμπεριφορά της επιφάνειας. Η μελέτη κατά συνέπεια, των επιφανειακών χαρακτηριστικών και ιδιοτήτων του κατεργασμένου υλικού αποκτά ιδιαίτερη σημασία λαμβανομένης υπόψη και της απαίτησης για ελαφρότερες, οικονομικότερες και ασφαλέστερες κατασκευές. Σχήμα 4.1: Κάθετη τομή κατεργασμένης επιφάνειας. Α.Σ.ΠΑΙ.Τ.Ε./Τμήμα Εκπαιδευτικών Μηχανολογίας 1 η Έκδοση 11/2006 Σελ. 4-1

2 Η μελέτη φαινομένων τριβής, φθοράς και λίπανσης αποτελεί το κύριο αντικείμενο της τριβολογίας (tribology) η οποία μελετά τις ιδιότητες και την συμπεριφορά μηχανολογικών στοιχείων που βρίσκονται σε επαφή ή/και σχετική κίνηση μεταξύ τους. Η αλληλοσυσχέτιση της δομής και των χαρακτηριστικών των επιφανειακών στρωμάτων του υλικού με τις κατεργασίες με τις οποίες προκύπτει η κατεργασμένη τεχνική επιφάνεια και την ολική λειτουργική συμπεριφορά του αντικειμένου εντάσσεται στη γνωστική περιοχή της μηχανικής των επιφανειών (surface enginnering). Το σύνολο των μηχανικών, μεταλλουργικών και γεωμετρικών/μορφολογικών χαρακτηρι-στικών της κατεργασμένης επιφάνειας περιγράφεται με τον όρο ομοιομορφία (ή πιστότητα) επιφάνειας (surface integrity). Τέλος για την αναφορά, μόνο στα γεωμετρικά στοιχεία της επιφάνειας χρησιμοποιείται ο όρος τραχύτητα επιφάνειας (surface roughness ή surface finish). Μετά την μορφοποίηση (με κοπή ή διαμόρφωση) ενός εξαρτήματος η επιφάνειά του χαρακτηρίζεται από μία συγκεκριμένη κατάσταση ομοιομορφίας επιφάνειας. Σε αρκετές περιπτώσεις είναι επιθυμητή η αλλαγή των χαρακτηριστικών του επιφανειακού στρώματος (π.χ. δημιουργία στιλπνής επιφάνειας, βελτίωση μηχανικών ιδιοτήτων, μόνωση έναντι διάβρωσης κτλ). Αυτό επιτυγχάνεται με δύο τρόπους; με κατεργασία τροποποίησης του επιφανειακού στρώματος (surface treatment), με επικάλυψη, δηλαδή προσθήκη ενός επιπλέον εξωτερικού στρώματος (surface coatings). Οι μέθοδοι αυτές δεν εξετάζονται στο παρόν κεφάλαιο. Μία συναφής, γενική πληροφόρηση περιέχεται στην βιβλ. παραπομπή Kalpakjian and Schmid, 2003 (chapter 5), ενώ για εμβάθυνση, βλέπε την προτεινόμενη προαιρετική βιβλιογραφία, στο τέλος του κεφαλαίου. Η μεθοδολογική προσέγγιση της ομοιομορφίας επιφάνειας και η έννοια της τραχύτητας επιφάνειας συζητούνται στις επόμενες ενότητες του κεφαλαίου αυτού. Η τριβολογία αποτελεί αυτοτελή, διεπιστημονική, γνωστική περιοχή και ο ενδιαφερόμενος παραπέμπεται στη σχετική προτεινόμενη βιβλιογραφία. 4.2 Ομοιομορφία επιφάνειας Ο όρος ομοιομορφία επιφάνειας συσχετίζει τις φυσικές ιδιότητες και τη λειτουργική συμπεριφορά μιας επιφάνειας και εμπεριέχει πληροφορίες σχετικά με τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά της επιφάνειας (μορφολογία επιφάνειας) και τα φυσικά, μηχανικά, κρυσταλλογραφικά και χημικά χαρακτηριστικά του υλικού της επιφάνειας, όπως είναι η πλαστική παραμόρφωση, η σκληρότητα, οι παραμένουσες τάσεις, η αντίσταση σε διάβρωση ή οξείδωση, οι αλλαγές στον κρυσταλλικό ιστό και η εμφάνιση μίκρο- και μάκρο-ελαττωμάτων. Γενικά, η ομοιομορφία επιφάνειας καθορίζεται από μηχανικές και χημικές αλληλεπιδράσεις Α.Σ.ΠΑΙ.Τ.Ε./Τμήμα Εκπαιδευτικών Μηχανολογίας 1 η Έκδοση 11/2006 Σελ. 4-2

3 μεταξύ του υλικού του κατεργασμένου τεμαχίου σε συσχετισμό με τις υπόλοιπες παραμέτρους της κατεργασίας. Πρέπει να σημειωθεί ότι στην πλειονότητα των κατεργασιών, οι μηχανικές, οι θερμικές και οι χημικές φορτίσεις δρουν ταυτόχρονα. Η συσχέτιση, επομένως, των αλλαγών στο επιφανειακό στρώμα με κάθε συνιστώσα της φόρτισης είναι πολύ δύσκολη. Για μεθοδολογικούς, κυρίως, λόγους η μελέτη των αλλαγών της ομοιομορφίας επιφάνειας ως αποτέλεσμα της κατεργασίας μορφοποίησης χωρίζεται σε τέσσερις αλληλοεξαρτώμενες ενότητες/παραμέτρους: Μορφολογία επιφάνειας και τραχύτητα επιφάνειας Ζώνη(ες) πλαστικής παραμόρφωσης και μεταλλουργικών αλλαγών Ζώνη(ες) μεταβολής της σκληρότητας λόγω θερμικής ή/και μηχανικής φόρτισης Πεδία παραμενουσών τάσεων Για την εκτίμηση των παραμέτρων της ομοιομορφίας επιφάνειας, δηλαδή για το χαρακτηρισμό εφαρμόζεται μια μεγάλη ποικιλία μετρητικών τεχνικών που περιλαμβάνουν τραχυμέτρηση (βλέπε την επόμενη ενότητα), χρήση μηχανουργικών, μεταλλογραφικών και ηλεκτρονικών μικροσκοπίων, μέτρηση της σκληρότητας και της μικροσκληρότητας, χρήση ακτίνων x ή μηχανικών μεθόδων για την μέτρηση των παραμενουσών τάσεων καθώς και ένα πλήθος κοινών ή ειδικών μηχανικών δοκιμών (εφελκυσμού, κόπωσης, ερπυσμού, αντοχής σε διάβρωση κ.λπ). Στο Σχήμα 4.2 παρουσιάζονται οι συνιστώσες της ομοιομορφίας επιφάνειας και οι συνηθέστερα εφαρμοζόμενες αντίστοιχες μετρητικές μέθοδοι. Σχήμα 4.2: Συνιστώσες της ομοιομορφίας επιφάνειας και αντίστοιχες μετρητικές μέθοδοι. (προέλευση: Μάμαλης, 1997) 4.3 Τραχύτητα επιφάνειας Είναι γενικά, γνωστό, ότι δεν υπάρχει απολύτως λεία τεχνική επιφάνεια. Μία κατεργασμένη επιφάνεια χαρακτηρίζεται από ανωμαλίες (εσοχές ή κοιλάδες, εξοχές ή κορυφές, Α.Σ.ΠΑΙ.Τ.Ε./Τμήμα Εκπαιδευτικών Μηχανολογίας 1 η Έκδοση 11/2006 Σελ. 4-3

4 αποφλοιώσεις, ρωγμές κτλ) που εξαρτώνται από την μέθοδο δημιουργίας της, την λειτουργία της και τον τρόπο επαφής της με άλλα μηχανολογικά στοιχεία και συνοψίζονται με τον περιεκτικό όρο μορφολογία επιφάνειας (surface texture). Με δεδομένη τη σημασία της επιφάνειας για την λειτουργική συμπεριφορά και την διάρκεια ζωής του εξαρτήματος τα μορφολογικά χαρακτηριστικά της επιφάνειας, σήμερα έχουν αναγνωρισθεί μονοσήμαντα και έχουν ταξινομηθεί σε διακριτές ομάδες, βλέπε Σχήμα 4.3. Σύμφωνα με τα ισχύοντα πρότυπα (ISO, DIN, ANSI/ASME) αυτά διακρίνονται σε: Ελαττώματα (flaw/defect) Κατεύθυνση ιχνών κατεργασίας (lay/directionality) Κυμάτωση (waviness) Τραχύτητα (roughness) Σφάλμα μορφής (error of form) Επισημαίνεται ότι στο ίδιο Σχήμα απεικονίζεται και το τυποποιημένο «σύμβολο καταχώρησης ποιότητας επιφάνειας» που χρησιμοποιείται στο Μηχανολογικό Σχέδιο και το οποίο δεν συζητείται στο παρόν Κεφάλαιο, βλέπε ενδεικτικά, Βαξεβανίδης, Σχήμα 4.3: Χαρακτηριστικά μεγέθη της τρισδιάστατης μορφολογίας της κατεργασμένης επιφάνειας. (προέλευση: Kalpakjian and Schmid, 2003) Η πλήρης ανάλυση των ανωμαλιών της κατεργασμένης επιφάνειας πρέπει να γίνεται σε τρεις διαστάσεις (3-D assessment), αφού το ύψος, y, πάνω από τη θεωρητική, λεία επιφάνεια του σώματος είναι της μορφής y = y(x,z), βλέπε Σχήμα 4.3. Επειδή, όμως, στις περισσότερες μηχανουργικές κατεργασίες προκύπτει επιφάνεια με προσανατολισμένα χαρακτηριστικά Α.Σ.ΠΑΙ.Τ.Ε./Τμήμα Εκπαιδευτικών Μηχανολογίας 1 η Έκδοση 11/2006 Σελ. 4-4

5 επιλέγεται, συνήθως, η δισδιάστατη απεικόνιση της τοπογραφίας (2-D surface assessment ή 2-D surface metrology), δηλαδή y =y(x). Γενικά, η τομή μιας τεχνικής επιφάνειας από ένα κάθετο (γεωμετρικό) επίπεδο παρουσιάζει την μορφή του Σχήματος 4.4. Σε τυχαία θέση x α η απόκλιση της πραγματικής από την θεωρητική επιφάνεια προκύπτει ως άθροισμα: - της απόκλισης α 1 μιας γραμμής αναφοράς της πραγματικής από την θεωρητική επιφάνεια, λόγω εγγενών χαρακτηριστικών της κατεργασίας και - της απόκλισης α 2, λόγω ύπαρξης τοπικών κορυφών και κοιλάδων. Σχήμα 4.4: Απόκλιση θεωρητικής και πραγματικής επιφάνειας (δισδιάστατη προσέγγιση). (προέλευση: Αντωνίου, 1994) Η απόκλιση α 1 είναι μακρογεωμετρικό χαρακτηριστικό της κατεργασμένης επιφάνειας, οφείλεται κατά κανόνα σε εσφαλμένη ρύθμιση της εργαλειομηχανής και ονομάζεται σφάλμα μορφής ή απόκλιση 1 ης τάξης. Η απόκλιση α 2 αποτελεί άθροισμα: - ανωμαλιών μεγάλου μήκους κύματος (τάξη μεγέθους 0,5 100 mm) που χαρακτη-ρίζονται ως κυμάτωση (waveness) ή απόκλιση 2 ης τάξης. - ανωμαλιών μεσαίου μήκους κύματος (τάξη μεγέθους μm) που χαρακτη-ρίζονται ως τραχύτητα (roughness) ή απόκλιση 3 ης τάξης. - ανωμαλιών μικρού μήκους κύματος (τάξη μεγέθους 0,1 1 μm) που χαρακτη-ρίζονται ως μικροτραχύτητα (microroughness) ή απόκλιση 4 ης και ανωτέρας τάξης. Προφανώς, η πραγματική επιφάνεια μπορεί να θεωρηθεί ως υπέρθεση (επαλληλία) των αποκλίσεων όλων των τάξεων, βλέπε Σχήμα 4.5 σε συνδυασμό και με το Σχήμα 4.3. Α.Σ.ΠΑΙ.Τ.Ε./Τμήμα Εκπαιδευτικών Μηχανολογίας 1 η Έκδοση 11/2006 Σελ. 4-5

6 Σχήμα 4.5: Σύνθεση της πραγματικής επιφάνειας με υπέρθεση των αποκλίσεων όλων των τάξεων (δισδιάστατη προσέγγιση). Κατά DIN 4760 (1982), ως τραχύτητα (κατεργασμένης) επιφάνειας (surface roughness) ορίζεται το άθροισμα των αποκλίσεων 3 ης και ανωτέρας τάξεως, της πραγματικής από την θεωρητική επιφάνεια, με αναφορά σ ένα γεωμετρικό επίπεδο που τέμνει κάθετα την κατεργασμένη επιφάνεια. Οι αποκλίσεις 1 ης και 2 ης τάξης αποτελούν τα μακρογεωμετρικά σφάλματα της επιφάνειας. Ο Πίνακας 4.1 συνοψίζει τις αποκλίσεις της κατεργασμένης επιφάνειας και τις πιθανές αιτίες εμφάνισης αυτών των αποκλίσεων. Πίνακας 4.1: Κατάταξη επιφανειακών αποκλίσεων κατεργασμένης επιφάνειας (DIN 4760). Α.Σ.ΠΑΙ.Τ.Ε./Τμήμα Εκπαιδευτικών Μηχανολογίας 1 η Έκδοση 11/2006 Σελ. 4-6

7 4.4 Μέτρηση της τραχύτητα επιφάνειας Ποιοτικά, η τραχύτητα επιφάνειας μπορεί να θεωρηθεί ότι εκδηλώνεται με τη μορφή κορυφών και κοιλάδων. Τα χαρακτηριστικά που ενδιαφέρουν είναι το ύψος των κοιλάδων, το βάθος των κορυφών και η απόσταση ανάμεσα τους. Στη γενική περίπτωση, η απόσταση ανάμεσα στις επιφανειακές ανωμαλίες δεν είναι ομοιόμορφη καθ όλο το μήκος της επιφάνειας και για αυτό το λόγο μπορεί να προσδιοριστεί με ακρίβεια μόνο μέσω αρμονικής ανάλυσης. Πρακτικά, υπολογίζονται συμβατικά μεγέθη, με μετρήσεις που γίνονται σε ένα συγκεκριμένο μήκος της επιφάνειας και λαμβάνονται υπόψη οι μέσες τιμές. Γενικά, η μέτρηση της χαρακτηριστικών της τοπογραφίας επιφάνειας παρουσιάζει σημαντικές μετρολογικές ιδιομορφίες. Η τιμή της τραχύτητας είναι μέγεθος στοχαστικό. Ουσιαστικά η τραχύτητα δεν μετράται αλλά χαρακτηρίζεται. Κατά καιρούς έχουν προταθεί διάφορα μέτρα τραχύτητας (άνω των 50) με ποικίλα πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα. Τα μέτρα αυτά (ή παράμετροι τραχύτητας) κατατάσσονται σε τρείς μεγάλες κατηγορίες; παράμετροι ύψους (amplitude parameters), παράμετροι μήκους (spacing parameters) και υβριδικές παράμετροι (hybrid parameters). Στη μηχανουργική πρακτική χρησιμοποιούνται κυρίως οι παράμετροι ύψους οι οποίες αναφέρονται στις αποστάσεις μεταξύ κορυφών και κοιλάδων, χωρίς μνεία για την μεταξύ τους απόσταση. Για την εκτίμηση της τραχύτητας ορίζεται κατ αρχήν ένα μήκος μέτρησης ή μήκος δειγματοληψίας (evaluation length/sample length), L, βλέπε Σχήμα 4.6 (α). Στη συνέχεια ορίζεται μια γραμμή αναφοράς, παράλληλη προς τη γενική κατεύθυνση του πραγματικού περιγράμματος της επιφάνειας ως προς την οποία αναφέρονται οι κάθετες τοπικές αποκλίσεις y i. Στο χρησιμοποιούμενο σήμερα μετρολογικό σύστημα για την εκτίμηση της τραχύτητας και στα αντίστοιχα μετρητικά όργανα ως γραμμή αναφοράς χρησιμοποιείται η λεγόμενη κεντρική γραμμή (center line). Η κεντρική γραμμή καθορίζεται έτσι ώστε το εμβαδόν των περιοχών ανάμεσα σε αυτή και τις κορυφές να ισούται με το εμβαδόν των περιοχών ανάμεσα σε αυτή και τις κοιλάδες, βλέπε Σχήμα 4.6(α): (A) + (C) + (E) + (G) + (I) = (K) + (B) + (D) + (F) + (H) (4.1) Τα συνηθέστερα χρησιμοποιούμενα μεγέθη (μέτρα) για την εκτίμηση της τραχύτητας επιφάνειας είναι τα ακόλουθα : Α.Σ.ΠΑΙ.Τ.Ε./Τμήμα Εκπαιδευτικών Μηχανολογίας 1 η Έκδοση 11/2006 Σελ. 4-7

8 Σχήμα 4.6: Μέτρηση τραχύτητας επιφάνειας- (α) ορισμός κεντρικής γραμμής ή γραμμής αναφοράς- (β) Προσδιορισμός των παραμέτρων ύψους. Τραχύτητα κεντρικής γραμμής ή μέση αριθμητική τραχύτητα, R a, είναι η μέση τιμή των απολύτων τιμών των αποστάσεων των σημείων της επιφάνειας από τη κεντρική γραμμή μέσα στο δεδομένο μήκος μέτρησης, βλέπε Σχήμα 4.6(β). Η τιμή της R a προκύπτει ως: Ra 1 L ή = y dx L 0 R a 1 i = n = yi (4.2) n i= 1 Ενδεικνυόμενη Τραχύτητα, R q ή R RMS. 1 L R q = y dx ή L 0 R ( y + y + y ) n q = (4.3) n Μέγιστη τραχύτητα R max ή R t, είναι η απόσταση μεταξύ των γραμμών αναφοράς που περνάνε από την υψηλότερη κορυφή και τη χαμηλότερη κοιλάδα της επιφάνειας εντός του μήκους δειγματοληψίας. Rt = α + β (4.4) Η εξέλιξη των τελευταίων δεκαετιών τόσο στην ηλεκτρονική όσο και στις τεχνολογίες του μετρητικού εξοπλισμού, οδήγησε στην ανάπτυξη και την ευρύτατη χρήση ψηφιακών οργάνων μέτρησης της τραχύτητας. Στις ψηφιακές μετρήσεις η επιφανειακή κατατομή γίνεται αντιληπτή όχι ως συνεχής καμπύλη αλλά ως ασυνεχής κατανομή σειράς ισαπεχουσών μετρήσεων. Κατά συνέπεια, για τον καθορισμό των παραμέτρων τραχύτητας χρησιμοποιούνται οι τύποι των αθροισμάτων και όχι αυτοί με την μορφή των ολοκληρωμάτων. Α.Σ.ΠΑΙ.Τ.Ε./Τμήμα Εκπαιδευτικών Μηχανολογίας 1 η Έκδοση 11/2006 Σελ. 4-8

9 Η τραχύτητα καταγράφεται με όργανα τύπου βελόνας, τα τραχύμετρα και τα προφιλόμετρα. Η αρχή λειτουργίας τους φαίνεται στο Σχήμα 4.7. Τα όργανα αυτά διαθέτουν μια σκληρή και λεπτή βελόνα (συνήθως από διαμάντι) η οποία κινείται οριζόντια πάνω στην κατεργασμένη επιφάνεια και ανιχνεύει τις επιφανειακές ανωμαλίες. Το καταγραφόμενο σήμα οδηγείται σ έναν ενισχυτη/μετατροπέα όπου με την βοήθεια φίλτρων απομονώνεται και επεξεργάζεται το μέρος του σήματος που αφορά την τραχύτητα και στη συνέχεια σ ένα ψηφιακό όργανο ανάγνωσης και σε ένα καταγραφικό ή οθόνη. Ένα σύγχρονο εργαστηριακό τραχύμετρο εικονίζεται στο Σχήμα 4.8. ενώ στο Σχήμα 4.9 παρουσιάζεται ένα φορητό τραχύμετρο. Το φορητό τραχύμετρο, συνήθως, διαθέτει μόνο μια μικρή οθόνη ψηφιακών ενδείξεων αλλά έχει και το πλεονέκτημα ότι επιτρέπει μετρήσεις στη θέση εργασίας (in situ measurements) Η τραχύτητα R a είναι σήμερα η συνηθέστερα μετρούμενη παράμετρος, διότι ο προσδιορισμός της κεντρικής γραμμής γίνεται αυτόματα από τα ολοκληρώνοντα ηλεκτρικά όργανα μέτρησης και κατά συνέπεια η διαδικασία προσδιορισμού της είναι απλούστατη. Σχήμα 4.7: Αρχή μέτρησης (καταγραφής) της τραχύτητας επιφάνειας- Κίνηση της βελόνας στη κατεργασμένη επιφάνεια. Σχήμα 4.8: Φωτογραφία σύγχρονου τραχύμετρου/προφιλόμετρου. Α.Σ.ΠΑΙ.Τ.Ε./Τμήμα Εκπαιδευτικών Μηχανολογίας 1 η Έκδοση 11/2006 Σελ. 4-9

10 Σχήμα 4.9: Φωτογραφία σύγχρονου φορητού τραχύμετρου. 4.5 Τραχύτητα κατεργασμένων επιφανειών Το εύρος των τιμών της μέσης τραχύτητας R a (και της μέγιστης R t ) που επιτυγχάνεται στην πράξη με τις διάφορες κατεργασίες των υλικών ποικίλει από κατεργασία σε κατεργασία (διαφορετική κινηματική και «μηχανική» της κάθε κατεργασίας, διαφορετική γεωμετρία των εργαλείων κ.α) και εξαρτάται και από το κατεργαζόμενο υλικό. Ο Πίνακας 4.2 που ακολουθεί παρουσιάζει το τυπικό εύρος των τιμών τραχύτητας που επιτυγχάνεται με τις διάφορες κατεργασίες και μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως οδηγός στα προκαταρκτικά στάδια της σχεδιομελέτης τεχνολογικών προϊόντων. Σημειώνεται επίσης ότι η πραγματική τραχύτητα των κατεργασμένων επιφανειών, όπως αυτή εμφανίζεται στην πράξη αποτελεί υπέρθεση δύο ανεξαρτήτων συνιστωσών τραχύτητας: της θεωρητικής τραχύτητας που εξαρτάται από την κινηματική της κατεργασίας και το κοπτικό εργαλείο και η οποία μπορεί να υπολογισθεί αναλυτικά και της φυσικής τραχύτητας που δημιουργείται από τις πραγματικές συνθήκες κατεργασίας (φθορά κοπτικού, ταλαντώσεις, ανομοιογένεια υλικού κ.λπ) και είναι μέγεθος στοχαστικό. Επισημαίνεται τέλος, ότι η ύπαρξη της τραχύτητας εισάγει αβεβαιότητα στη μέτρηση των διαστάσεων των κατεργασμένων τεμαχίων από τις οποίες εξαρτάται και η κανονική λειτουργία μιας ενδεχόμενης συναρμογής. Το γεγονός αυτό οδηγεί στην απαίτηση για τον καθορισμό συσχέτισης ανοχών διάστασης τραχύτητας. Μέχρι σήμερα η συσχέτιση τραχύτητας ανοχών δεν προδιαγράφεται από συγκεκριμένο διεθνές πρότυπο. Οριακά, θα πρέπει η τραχύτητα να μην υπερβαίνει το αντίστοιχο πεδίο ανοχής ενώ ημιεμπειρικές σχέσεις που συσχετίζουν την ακρίβεια διαστάσεων με επιθυμητές τιμές τραχύτητας (R a ή R t ) δίδονται στην βιβλιογραφία, βλέπε ενδεικτικά, Πετρόπουλος, Α.Σ.ΠΑΙ.Τ.Ε./Τμήμα Εκπαιδευτικών Μηχανολογίας 1 η Έκδοση 11/2006 Σελ. 4-10

11 Πίνακας 2: Τιμές τραχύτητας επιφάνειας για τις συνηθέστερες κατεργασίες κοπής. (προέλευση: Kalpakjian and Schmid, 2003) Α.Σ.ΠΑΙ.Τ.Ε./Τμήμα Εκπαιδευτικών Μηχανολογίας 1 η Έκδοση 11/2006 Σελ. 4-11

12 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ Αντωνίου, Σ.Σ., Τριβολογία, ΤΕΙ Πειραιά,1994. Βαξεβανίδης, Ν.Μ., Μηχανολογική Σχεδίαση, Ε.Α.Π., Πάτρα, Μάμαλης, Α.Γ., Τεχνολογία των Κατεργασιών των Υλικών: Μεταλλικά Τεχνικά Υλικά, εκδ. Φοίβος, Αθήνα, Πετρόπουλος, Π.Γ., Μηχανουργική Τεχνολογία ΙΙ-1», εκδ. Ζήτη, Θεσσαλονίκη,1991. Χρυσουλάκης, Γ.Δ. και Παντελής, Δ.Ι., Επιστήμη και Τεχνολογία των Μεταλλικών Υλικών, Παπασωτηρίου, Αθήνα, Chryssolouris, G., Manufacturing Systems Theory and Practice, Springer-Verlag, New York, Dagnall, H., Exploring Surface Texture, Rank Taylor Hobson, Leicester, ASME B 46.1 (1995), Surface Texture (Surface Roughness, Waviness, and Lay). DIN 4760 (1982), Form deviations; Concepts; Classification system. DIN 4761(1978), Surface character; Geometric characteristics of Surface Texture Terms, Definitions, Symbols. DIN 4762 (1989), Surface roughness; terminology. DIN Part 2 (1981), Surface roughness associated with types of manufacturing method; Attainable arithmetical mean value R a according to DIN 4768 Part 1. DIN 4768 (1990), Determination of roughness parameters R a, R z, R max by means of stylus instruments; terms, measuring conditions. DIN 4772 (1979), Electrical contact (stylus) instruments for the measurement of surface roughness by the profile method. ISO 3274 (1996), Geometric Product Specification (GPS) - Surface texture: profile method - Nominal characteristics of contact (stylus instruments). ISO 4287 (1997), Geometrical Product Specifications (GPS)-Surface texture: Profile method - Terms, definitions and surface texture parameters. ISO 4288 (1996), Geometric Product Specification (GPS) - Surface texture: profile method - rules and procedures for the assessment of surface texture. ISO (1996), Geometric Product Specification (GPS) - Surface texture: profile method - Metrological characteristics of phase corrected filters. ISO Standards Handbook, Limits, fits and surface properties, 2 nd ed., Kalpakjian, S. and Schmid, S.R., Manufacturing Processes for Engineering Materials, Prentice Hall, 4 th ed., New Jersey, Mamalis, A.G., Vaxevanidis, N.M. and Karafillis, A.P., Surface Integrity and Formability of thin steel sheet, Fortschritt-Berichte der VDI-Zeitshriften, Reihe 2, Nr. 197, Düsseldorf, Προτεινόμενη (προαιρετική) βιβλιογραφία εμβάθυνσης Α) Τριβολογία Αντωνίου, Σ.Σ., Τριβολογία, ΤΕΙ Πειραιά, Hutchings, I.M., Tribology: Friction and Wear of Engineering Materials, Edward Arnold, Stachowiak, G.W. and Batchelor A.W., Engineering Tribology, Elsevier, Amsterdam, Α.Σ.ΠΑΙ.Τ.Ε./Τμήμα Εκπαιδευτικών Μηχανολογίας 1 η Έκδοση 11/2006 Σελ. 4-12

13 B) Μηχανική Επιφανειών (Surface Engineering) ASM Handbook vol. 5: Surface Engineering, ASM International, Ohio, Johnson, K.L., Contact Mechanics, Cambridge University Press, Γ) Επιφανειακές Κατεργασίες (Surface treatments and Coatings) Sudarshan, T.S. (ed.), Surface Modification Technologies, ASM International, Ohio, 1998, Πηγές στο Διαδίκτυο (Internet) Ιστοσελίδα που βρίσκεται στον δικτυακό τόπο κατασκευαστή σχετικού μετρητικού εξοπλισμού (Precision Devices Inc.) και περιέχει ένα πλήρη οδηγό μετρολογίας επιφανειών (Surface Metrology Guide). Ο οδηγός είναι ιδιαίτερα χρήσιμος και αναλυτικός και προτείνεται για μελέτη. Είσοδος στον δικτυακό τόπο ενός από τους παλαιότερους (1886) και πλέον έγκυρους κατασκευαστές μετρητικών οργάνων ακριβείας για αξιολόγηση μορφολογίας επιφανειών. Περιέχεται πλήρης on-line product catalogue. Στην ιστοσελίδα υπό μορφή ερωταποκρίσεων περιέχεται όλη η βασική ανάλυση για την μορφολογία, τα χαρακτηριστικά και τις μεθόδους μέτρησης των κατεργασμένων επιφανειών Η σελίδα εισόδου στον δικτυακό τόπο του «Tribology Research Lab at the University of Sheffield». Ιδιαίτερα χρήσιμη για on-line ενημέρωση σε θέματα τριβολογίας. Περιλαμβάνει επίσης ένα μεγάλο αριθμό από διασυνδέσεις (links) για πανεπιστημιακά τμήματα/εργαστήρια τριβολογίας, συναφείς εμπορικές εταιρίες και φορείς και καταλόγους σχετικής βιβλιογραφίας. Α.Σ.ΠΑΙ.Τ.Ε./Τμήμα Εκπαιδευτικών Μηχανολογίας 1 η Έκδοση 11/2006 Σελ. 4-13