Wyjaśnienie wykończenia powierzchni: Ra, Rz i rozsądne określanie wykończeń

Czym naprawdę jest Ra

Ra jest średnią arytmetyczną bezwzględnych odchyleń profilu powierzchni od jego linii średniej, mierzoną na określonej długości pomiarowej (zgodnie z praktyką ISO 4287 / ASME B46.1). Jest to średnia wysokości: opisuje wielkość chropowatości, ale nic nie mówi o tym, czy powierzchnia jest spiczasta, falista, porowata czy gładko-plateauowa — dwie powierzchnie o identycznym Ra mogą uszczelniać, ślizgać się i ulegać zmęczeniu w bardzo różny sposób.

Rz jest miarą od szczytu do doliny (średnią największych wysokości od szczytu do doliny na kilku długościach pomiarowych). Parametr Rz reaguje na pojedynczą głęboką rysę lub wysoki szczyt, które Ra uśrednia, dlatego powierzchnie uszczelniające i części krytyczne pod względem zmęczeniowym często określa się zarówno przez oba parametry, Ra i Rz (lub maksymalną wartość Rz). Jedynie orientacyjnie, Rz na tej samej powierzchni jest zazwyczaj kilkakrotnie większe od wartości Ra — stosunek ten znacznie różni się w zależności od procesu i nie stanowi przeliczenia.

Jednostki: mikrometry (µm) w praktyce metrycznej; mikrocali (µin) w praktyce amerykańskiej — 1 µm ≈ 40 µin. Pomylenie tych jednostek na rysunku zawyża lub zaniża wykończenie o współczynnik 40.

Co zapewniają typowe procesy

Typowe osiągalne zakresy (dobrze prowadzony sprzęt; poszczególne warsztaty różnią się):

Proces	Typowe Ra (µm)
Cięcie płomieniowe / piłowanie	12.5–50
Frezowanie / toczenie (zgrubne)	3.2–12.5
Frezowanie / toczenie (wykańczające)	0.8–3.2
Szlifowanie (płaskie/cylindryczne)	0.2–1.6
Honowanie	0.1–0.8
Docieranie / dogładzanie	0.025–0.2
Polerowanie (dekoracyjne)	0.05–0.4 osiągalne, w zależności od gatunku

Należy zauważyć, że powierzchnie stali w stanie dostawy mają własne wartości: blacha walcowana na gorąco jest znacznie bardziej chropowata niż powyższe wartości obróbki skrawaniem, a blacha walcowana na zimno zwykle mieści się w obszarze Ra 0.8–1.6 µm z walcowni.

Rozsądne określanie

• Drobniejsze kosztuje nieliniowo więcej. Przejście z Ra 3.2 do 0.8 do 0.2 µm dodaje procesy (szlifowanie, a następnie honowanie lub docieranie), z których każdy ma własne ustawienie. Należy określać najgrubsze wykończenie, na jakie pozwala funkcja.
• Należy dopasować oznaczenie do funkcji: powierzchnie ślizgowe i uszczelniające, zaokrąglenia krytyczne pod względem zmęczeniowym oraz gniazda łożysk uzasadniają drobne wykończenia i ewentualnie limity Rz; powierzchnie luzowe i przygotowania spoin tego nie wymagają.
• Należy podać kierunek tam, gdzie ma to znaczenie — kierunek struktury powierzchni (lay) wpływa na uszczelnienie i tarcie; rysunki używają standardowych symboli kierunku struktury, gdy ma to znaczenie.
• Częstym błędem jest ogólna uwaga "Ra 0.8 wszędzie" odziedziczona z innego rysunku: po cichu zamienia każdą powierzchnię w operację szlifowania. Drobne wykończenia należy ograniczać do powierzchni, które ich potrzebują.
• W przypadku stali nierdzewnej i zastosowań korozyjnych należy pamiętać, że chropowatość jest również zmienną korozji: gładsze, prawidłowo pasywowane powierzchnie lepiej opierają się inicjacji korozji wżerowej, a bardziej chropowate wykończenia zatrzymują zanieczyszczenia — to funkcjonalny, a nie kosmetyczny powód wykańczania obszarów przyległych do spoin.