表面地形与其处理和性能之间的关系

功能相关性被认为是表面计量研究中的主要目标,并被称为表面与现象之间的关联,这些现象影响或受其地形影响。特别是在机械和制造工程(ASME B46.1,2009)中,表面地形被称为纹理,通常称为粗糙度。功能相关性有两种类型:

  • 第一个(“第一类”的相关性)是在改变或产生表面及其地形的处理现象之间。
  • 第二或(“第二种”的相关性)是在表面性能/行为和地形之间。

工程设计得到了这两种功能相关性的支持,这些相关性由表面分析和测量通过激光扫描共聚焦显微镜实现。

当涉及制造过程的设计时,有关第一种功能相关性的信息非常有用。使用第一类的功能相关性,以更好地了解考古文物上的“使用服装生产的表面”类型,以检测法医研究中的武器,并检测哪种食物产生牙齿微磨损。

第一类的功能相关性甚至可以用于跟踪和调节文化遗产保存中的恶化,而第二种功能相关性则有助于设计产品。这些功能相关性可能有助于发展表面科学并获得对生物和物理表面的更好洞察力。欧洲杯线上买球例如,这种生物学和物理表面分析可以帮助开发在制造应用中应用的生物模拟。

目前,许多现象都可以在地形上相关,而不是文献中指定的功能相关性。关于第二种功能相关性尤其如此。用于产品的表面地形设计以及用于开发这些产品的生产过程的逻辑方法可以基于第一类和第二种产品的功能相关性。

产品和过程设计中应用功能相关性的水平可以专有,公众无法访问。然而,可以通过正确表征所考虑的地形来确定定量功能相关性。

地形表征除了进行良好的测量外,还必须发现两个方面,必须找出功能相关性。这些方面包括表征的几何特性和表征程度。同样,对量化表面的正确表征依赖于适当的规模进行测量。在粗糙表面(功能相关)上与地形相关的现象是由相互作用共同产生的。这些相互作用发生在某些相互作用范围内,必须在测量量表中考虑发现功能相关性(图1)。

量表在确定第一类和第二种功能相关性方面的重要性。

图1。量表在确定第一类和第二种功能相关性方面的重要性。

方法

通过加工提供了一种更简单的第一种相关性,并具有实验性和假设的基础,这也可以为不规则或粗糙和平滑的地形之间的过渡提供一个明确的例子。这是通过旋转峰值到谷状粗糙度(RT或RZ)和工具鼻radius(R)之间的传统加工中的馈电(F)之间的关联来实现的。前者是指给定表面上最高和最低测量高度之间的变化。该关系显示为:

rt≈f2/8r

This equation is developed based on the tool (r)’s spherical nose, scraping out an arc-shaped groove in the surface and creating a helix around a cylindrical work piece, as illustrated in cross-section in Figure 2. When these arcs are observed in cross-section, they possess the highest cord length equivalent to the feed (f).

建模变为表面粗糙度,以在饲料和工具鼻半径的尺度上与第一类相关。

图2。建模变为表面粗糙度,以在饲料和工具鼻半径的尺度上与第一类相关。

图3显示了一个图像,该图像是从转弯表面的测量中获得的。使用具有400 µm鼻半径的工具旋转表面,每次革命的饲料为150 µm。一个明显的LEXT OLS4000激光扫描共聚焦显微镜配备50倍物镜用于进行测量。在此图像内部,可以清楚地看到从工具鼻子的形状上的大规模凹槽。还可以看到公式1所示的通常的峰到谷状粗糙度。

表面的图像,饲料为150 µm和400 µm的工具鼻半径(由用明显的LEXT OLS4000激光扫描共共聚焦显微镜制成的测量呈现)。

图3。表面的图像,饲料为150 µm和400 µm的工具鼻半径(由用明显的LEXT OLS4000激光扫描共共聚焦显微镜制成的测量呈现)。

此外,有一些细节在细尺度上是不规则粗糙度的细节,这些尺度未记录由公式1所示的峰值到谷状粗糙度记录的。方程式1将以细尺度应用,前提是该工具的鼻子左侧的凹槽内的不规则粗糙度小于方程式所示的粗糙度。同样,在大饲料中,只要饲料小于脐带,该方程是适用的。

第一个类型的功能相关性如图4所示。每次革命的馈电由转弯时的峰值到谷状粗糙度恢复。实际和假设的粗糙度之间的明显偏差可以看作是两条曲线之间的空间。大约1.5 µm的RT似乎是可以获得的最小粗糙度,而凹槽的不规则粗糙度可能占主导地位。

第一类功能相关性,显示了理论和测量的pak-to-to-valley粗糙度(RZ)。

图4。第一类功能相关性,显示了理论和测量的峰值到谷状粗糙度(RZ)。

但是,当应用RT和方程1以表征转弯表面的地形时,它们无法在更细的尺度上捕获地形的特征。

这方面可能是一个主要的监督,因为在这些量表下,现象倾向于与地形相互作用并影响表面性能。虽然第二种的功能相关性可以应用于产品设计中,但不能仅使用RT作为粗糙度表征的参数来获得它们。

取决于地形等地形之类的现象可能依赖于更细的尺度,即在工具鼻子留下的更常规的凹槽内的不规则粗糙度。

功能相关的示例

将疲劳极限与粗糙度曲率,粗糙度与钣金摩擦以及底物粗糙度与热喷涂涂层的粘附强度有关,这是第二种功能相关性的示例,这些示例是经过实验发现的。对这些功能相关性的假设支持将与粗糙表面相互作用的机制相关联,这又影响了与地形特征参数。如果检测到正确的尺度范围,则已证明不同形式的地形特征参数与摩擦相关。

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