Profilometri

Profilometrs Ir īpaša ierīce atsevišķu detaļu, mehānismu un elementu virsmas raupjuma mērīšanai, kas izgatavoti no dažāda blīvuma materiāliem. Tas palīdz noteikt produkta kvalitāti un papildu apstrādes nepieciešamību. Lietošana un jo īpaši aparāta izvēle ir svarīgi soļi gandrīz jebkurā ražošanas procesā. Tāpēc pirms skaitītāja iegādes un ekspluatācijas uzsākšanas rūpīgi jāizpēta, kādi ir profilometru veidi, to funkcionalitāte un tehnoloģiskās īpašības.

Virsmas raupjuma indekss - tas ir viens no galvenajiem tehniskajiem raksturlielumiem tāda produkta kvalitātei, kas paredzēts darbam skarbos apstākļos, kas saistīti ar nopietnu ražošanas materiāla nodilumu. Nelīdzenuma līmenis noteiks gan kopējo produkta darba kvalitāti – tā darbības parametrus, gan lietošanas ilgumu. Nelīdzenuma indekss ir ļoti svarīgs, piemēram, iekšdedzes dzinējiem un citām līdzīgām sastāvdaļām un mehānismiem ar lielu skaitu kustīgu daļu un elementu.

Darbības laikā uz šādu mehānismu darba virsmām notiek nepārtraukti procesi, kas negatīvi ietekmē materiāla struktūru un integritāti:

• dažāda izmēra šķembu, plaisu un urbumu veidošanās;

• materiāla mehānisks nodilums;

• metāla erozija, tā daļēja saspiešana.

Lai palielinātu produkta tehniskās un ekspluatācijas īpašības, uzlabotu tā darba kvalitāti, kā arī pagarinātu glabāšanas laiku, papildu tehnoloģiskā apstrāde būtiski palīdz - slīpēšana... No tā būs atkarīgs virsmas raupjuma līmenis, ko mēra ar profilometru.

Šādi radušies defekti var pat vairāk ietekmēt mehānisma kvalitāti nekā spēcīga pārkaršana vai triecieni, un attiecīgi izraisīt tā ātrāku deformāciju. Un paša metāla pārkaršana visbiežāk notiek pārmērīgas berzes dēļ, kuras cēlonis ir atsevišķa elementa virsmas pārmērīgais raupjums.

Tāpēc tieši nelīdzenums lielā mērā ietekmē tādus materiālu tehniskos rādītājus kā:

• izturība pret korozijas veidošanos;

• vispārējā izturība;

• pieļaujamais berzes koeficients.

Saskaņā ar darbības principu profilometri ir sadalīti kontaktpersona un bezkontakta ierīces. Kontaktierīces ir aprīkotas ar īpašu tērauda irbuli ar cietu galu. Tas nosaka raupjuma līmeni, pārvietojoties pa izstrādājuma virsmu, un sniedz rādījumus ierīces korpusā uzstādītajam ekrānam.

Bezkontakta jeb optiskie profilometri nosaka detaļas raupjuma līmeni, izmantojot optisko sensoru un lāzeru, kas arī, pētot virsmu, parāda iegūtos datus speciālā miniatūrā monitorā. Ļaujiet mums sīkāk apsvērt abus profilometru veidus, to darbības iezīmes un galvenās tehniskās īpašības.

Kā ilustratīvu piemēru apsveriet vienu no visizplatītākajiem kontaktu profilometriem - ierīci ar 296. modeļa digitālo rādījumu. Tas ir tipisks šīs mērīšanas tehnikas klases ierīču pārstāvis, kuru darbības pamatā ir induktīva signāla pārveidošana.Šis mērītājs ir paredzēts tikai plakanu virsmu raupjuma līmeņa mērīšanai. Strukturāli kontakta profilometrs sastāv no šādiem elementiem:

• tērauda irbulis ar cietu, parasti dimanta galu;

• ierīce zondes pārvietošanai;

• raupjuma līmeņa devējs;

• digitālais pārveidotājs un jaudas signāla pastiprinātājs;

• displejs vai miniatūrs monitors;

• reversie sensori, lai kontrolētu zondi, tās kustības virzienu;

• mērīšanas režīma slēdzis;

• relejs laika intervāla iestatīšanai.

Profilētāja modelis 296, kā arī līdzīgas modifikācijas ierīces, piemēram, profilētāja modelis 130, tiek uzskatītas par stacionārām mērierīcēm. Šīs ierīces galvenokārt tiek izmantotas virsmu raupjuma noteikšanai tikai laboratorijas, darbnīcas apstākļos.

Bet papildus tiem ir arī mobilie vai portatīvie kontaktu profilētāji ar maziem izmēriem. Piemēram, Krievijā ražota mērierīces modelis TR-100 ar pjezoelektrisko devēju.

Izvades daudzuma vai indikācijas rādījuma regulēšana modelis TR-100 tiek veikta uz īpašas vienības rēķina, kas papildus iebūvēta ierīces galvenajā darbības ķēdē. Turklāt profilometram TR-100 ir plašāks mērījumu diapazons - no 0,05 līdz 50 mikrometriem (μm). Tās būtisks trūkums salīdzinājumā ar laboratorijas vai darbnīcas ierīcēm ir zemāka noteikšanas precizitāte (modeļu atšķirība ir aptuveni 10-12%).

Atšķirībā no kontaktu modeļiem, bezkontakta profilometriem ir vairāk iespēju. Tāpēc šodien tie ir daudz izplatītāki, biežāk tiek izmantoti ražošanā. To galvenās priekšrocības ir attālinātās skenēšanas iespēja, kā arī tiešsaistes datu pārsūtīšanas funkcija un automātiska informācijas izvade uz datora monitoru vai printeri turpmākai drukāšanai. Pieļaujamais attālums vai attālums no pētāmās virsmas būs atkarīgs no konkrētā skaitītāja modeļa. Tāpat kā kontaktu modeļu gadījumā, arī bezkontakta ierīcēm ir divi galvenie veidi - stacionārās un pārnēsājamās.

Bezkontakta stacionārais profilometrs ar iegūtā rezultāta reģistrēšanas funkciju ietver šādus elementus:

• nosēšanās plāksne ar īpašām rievām, kurās ir fiksēts testa materiāls vai izstrādājums;

• īpaša lāzera galva virsmas skenēšanai;

• optiskā ierīce ar primārajiem mērīšanas pārveidotājiem - īpašs sensors vai sensors;

• vadošais kanāls viļņu pārraidei - viļņvads;

• datorizēts mezgls ar atbilstošu lietotāja interfeisu ierīces vadīšanai un papildu ierakstīšanas ierīču pievienošanai tai.

Pārdomāta bezkontakta optiskā profilometra funkcionalitāte ļauj noteikt un monitorā attēlot ļoti lielu un vairumā gadījumu izsmeļošu nepieciešamās informācijas apjomu. Detalizēti dati palīdz pēc iespējas precīzāk noteikt virsmas raupjuma līmeni un turpmākās apstrādes nepieciešamību. Iegūtā informācija ietver tādus svarīgus rādītājus kā:

• skenēšanas zonas profils - gareniski un šķērsvirzienā;

• maksimālā pieļaujamā mērījumu precizitāte konkrētai virsmai;

• ierīces mērīšanas posma diskrētums (pārtraukums);

• lasīšanas kļūda skenēšanas brīdī, kā arī iespējamā kopējā kļūda.

Papildus galvenajai funkcionalitātei šādi profilometri nodrošina iespēju iegūtos rezultātus ierakstīt uz speciāla termodrukas ruļļpapīra. Pats ieraksts tiek veikts profilogrammas veidā, lai ierīci varētu izmantot arī kā pilnvērtīgu profilogrāfu. Skenēšanas kontrole un uzraudzība tiek veikta atsevišķā dialoga režīmā, kas ļauj atkārtoti izmērīt nelīdzenuma līmeni nevis visam izstrādājumam, bet tikai nepieciešamajās vietās.

Kā portatīvā vai mobilā bezkontakta profilometra piemēru apsveriet vienu no populārākajiem šāda veida ierīču modeļiem - metrs vācu ražošanas Mahr MarSurf PS1. Šajā kompaktajā ierīcē vadības signāls tiek pārraidīts uz atbilstošo ķēdi, izmantojot īpašu optisko sensoru. Attāluma starp pētāmo virsmu un aparāta nolasīšanas uztvērēju nejaušas netīšas svārstības (periodiskas daļējas izmaiņas) kompensē automātiska mērīšanas soļa kalibrēšanas sistēma.

Profilometrs ir aprīkots ar ērtu digitālo displeju un īpašu izvelkamu bezkontakta irbuli. Nelīdzenuma līmeņa mērīšanas diapazons collās portatīvais modelis Mahr MarSurf PS1 svārstās no 5 līdz 15 mikrometriem.

Skaitītāja izvēle būs tieši atkarīga no pētāmās virsmas veida un mērķa, pārbaudāmā objekta sarežģītības. Stacionārie kontakta un bezkontakta profilometri nodrošina precīzāku un detalizētāku materiāla raupjuma līmeņa novērtējumu. Cietu virsmu raupjumu, piemēram, tērauda daļas ar augstu oglekļa saturu, vislabāk var izmērīt ar dimanta irbuli. Ērtāk ir veikt operatīvu vai daļēju materiālu apstrādes kvalitātes novērtējumu ar portatīvo pārnēsājama ierīce.

Optiskie bezkontakta skaitītāji ir paredzēti tikai notīrītu materiālu skenēšanai – putekļi un netīrumi var būtiski izkropļot rezultātu.