Шероховатость поверхности: Ra, Rz и грамотное назначение требований к отделке

Что такое Ra на самом деле

Ra — это среднее арифметическое абсолютных отклонений профиля поверхности от его средней линии, измеренное на определенной базовой длине (в соответствии с практикой ISO 4287 / ASME B46.1). Это среднее по высоте: оно описывает величину шероховатости, но ничего не говорит о том, является ли поверхность остроконечной, волнистой, пористой или гладко-платообразной, — две поверхности с одинаковым Ra могут очень по-разному уплотнять, скользить и сопротивляться усталости.

Rz — это мера от пика до впадины (среднее значение наибольших высот от пика до впадины на нескольких базовых длинах). Rz реагирует на изолированную глубокую царапину или высокий пик, которые Ra усредняет, поэтому уплотняющие поверхности и детали, критичные к усталости, часто задаются с указанием и Ra, и Rz (или максимального Rz). Только в качестве грубой ориентировки: Rz обычно в несколько раз превышает значение Ra на той же поверхности — соотношение сильно варьируется в зависимости от процесса и не является пересчетом.

Единицы измерения: микрометры (µm) в метрической практике; микродюймы (µin) в практике США — 1 µm ≈ 40 µin. Путаница между ними на чертеже завышает или занижает отделку в 40 раз.

Какую шероховатость обеспечивают распространенные процессы

Типичные достижимые диапазоны (при исправном оборудовании; у отдельных производств они варьируются):

Process	Typical Ra (µm)
Газовая резка / распиловка	12.5–50
Фрезерование / точение (черновое)	3.2–12.5
Фрезерование / точение (чистовое)	0.8–3.2
Шлифование (плоское/круглое)	0.2–1.6
Хонингование	0.1–0.8
Притирка / суперфиниширование	0.025–0.2
Полирование (декоративное)	Достижимо 0.05–0.4, в зависимости от марки

Обратите внимание, что поверхности стали в состоянии поставки имеют собственные значения: горячекатаный лист намного шероховатее этих значений механической обработки, а холоднокатаный лист обычно находится на уровне около Ra 0.8–1.6 µm от завода.

Грамотное назначение требований

• Более тонкая отделка стоит денег нелинейно. Переход от Ra 3.2 к 0.8 и к 0.2 µm добавляет процессы (шлифование, затем хонингование или притирку), каждый со своей наладкой. Задавайте самую грубую отделку, которую допускает функция.
• Соотносите обозначение с функцией: скользящие и уплотняющие поверхности, галтели, критичные к усталости, и посадочные места подшипников оправдывают тонкую отделку и, возможно, ограничения по Rz; поверхности с зазором и подготовки под сварку — нет.
• Указывайте направление, где это важно, — направление следов обработки (направление рисунка поверхности) влияет на уплотнение и трение; на чертежах для этого используются стандартные символы направления следов обработки.
• Частая ошибка — общее примечание «Ra 0.8 везде», унаследованное от другого чертежа: оно незаметно превращает каждую поверхность в операцию шлифования. Ограничивайте тонкую отделку теми поверхностями, которые в ней нуждаются.
• Для нержавеющей стали и коррозионной эксплуатации помните, что шероховатость также является переменной коррозии: более гладкие, правильно пассивированные поверхности лучше сопротивляются зарождению питтинга, а более шероховатая отделка удерживает загрязнения — это функциональная, а не косметическая причина для отделки зон, прилегающих к сварным швам.