Phương pháp đo độ nhám bề mặt

Độ nhám bề mặt có thể được đo lường và đánh giá bằng nhiều phương pháp khác nhau, mỗi phương pháp có các ưu điểm và ứng dụng riêng. Các phương pháp này có thể được chia thành ba loại chính: 

• So sánh chủ quan với các bề mặt thử nghiệm tiêu chuẩn (Bề mặt chuẩn làm mẫu so sánh)
• Dụng cụ đo điện tử gọi là stylus (thường gọi là đầu đo, đầu dò, bút đo, mũi đo, kim đo, chốt đo, chốt dò, máy đo độ nhám v.v.)
• Kỹ thuật quang học (quan sát phóng đại dưới các thấu kính, kính hiển vi….)

Bề mặt thử nghiệm tiêu chuẩn

• Bộ khối bề mặt tiêu chuẩn gồm nhiều mẫu có sẵn, mỗi mẫu được gia công với một giá trị độ nhám cụ thể và đã được xác định trước. Các khối này thường được sản xuất từ cùng loại vật liệu và kỹ thuật gia công tương tự với mẫu thử để đảm bảo tính tương đồng. Ví dụ mỗi khối trong bộ có một giá trị độ nhám khác nhau, chẳng hạn như Ra 0.8 µm, Ra 1.6 µm, Ra 3.2 µm,... Các khối này dùng để so sánh với bề mặt của sản phẩm gia công để đánh giá độ nhám.
• Người dùng quan sát bề mặt mẫu thử và bề mặt chuẩn dưới ánh sáng tốt. Bằng mắt thường, họ so sánh các đặc điểm bề mặt như mức độ mịn, sự đều đặn của các đỉnh và đáy, và các đặc điểm khác. Bề mặt của mẫu thử được đánh giá là giống với bề mặt chuẩn nào nhất về các đặc điểm độ nhám.
• Sau đó người dùng nhẹ nhàng làm trầy xước bề mặt của mẫu thử và bề mặt chuẩn bằng móng tay hoặc một dụng cụ có độ cứng tương đương. Cảm giác khi móng tay di chuyển qua các đỉnh và đáy của bề mặt sẽ giúp người dùng đánh giá độ nhám. Rồi so sánh cảm giác khi trầy xước bề mặt mẫu thử với bề mặt chuẩn để xác định giá trị độ nhám tương ứng.
• Các bề mặt thử nghiệm tiêu chuẩn là một cách thuận tiện cho người vận hành máy sử dụng để ước tính được độ nhám bề mặt sản phẩm gia công. Chúng cũng hữu ích cho các kỹ sư thiết kế trong việc đánh giá giá trị của độ nhám bề mặt nhằm chỉ định trên bản vẽ chi tiết.

Dụng cụ đo STYLUS– Đầu đo(Còn gọi là đầu dò, bút đo, mũi đo, kim đo, chốt đo, chốt dò … )

• Dụng cụ đo stylus là thiết bị sử dụng một đầu đo (stylus) để di chuyển trên bề mặt cần đo. Đầu đo này ghi lại các độ lệch từ bề mặt, cho phép tạo ra một biểu đồ chi tiết về độ nhám và độ gợn sóng.
• Có nhiều thiết bị đo stylus có sẵn trên thị trường, từ các thiết bị cầm tay đơn giản đến các hệ thống đo phức tạp hơn. Một số thương hiệu nổi tiếng bao gồm Mitutoyo, Taylor Hobson, và Zeiss.
• Thiết bị sử dụng một mặt phẳng riêng biệt làm tham chiếu danh nghĩa để đối chiếu với các độ lệch được đo. Điều này giúp xác định chính xác các điểm nhô và lõm trên bề mặt.
• Đầu đo di chuyển theo đường ngang trên bề mặt cần đo. Khi đầu đo di chuyển, nó ghi lại các độ lệch theo chiều dọc so với mặt phẳng tham chiếu danh nghĩa.
• Dữ liệu từ đầu đo được sử dụng để tạo ra biểu đồ của đường viền (đường bao) bề mặt. Biểu đồ này cho thấy chi tiết các đỉnh và đáy của bề mặt dọc theo đường di chuyển của đầu đo.
• Độ nhám được xác định bằng cách đo các độ lệch nhỏ, thường là các điểm nhô và lõm nhỏ trên bề mặt. Độ nhám là yếu tố quyết định đến cảm giác khi chạm vào bề mặt.
• Độ gợn sóng được xác định bằng cách đo các độ lệch lớn hơn, thường là các biến dạng lớn và rộng hơn so với độ nhám. Độ gợn sóng ảnh hưởng đến hình thức tổng thể của bề mặt.
• Các thiết bị đo stylus sử dụng giá trượt để di chuyển trên bề mặt. Giá trượt này thiết lập mặt phẳng tham chiếu danh nghĩa bằng cách làm giảm ảnh hưởng của độ gợn sóng lớn hơn.
• Giá trượt hoạt động như một bộ lọc cơ học, loại bỏ các biến dạng lớn để tập trung vào các độ lệch nhỏ hơn, giúp xác định chính xác độ nhám.
• Các thiết bị đo stylus trung bình bằng điện tử sẽ thực hiện các tính toán để giảm độ lệch độ nhám xuống một giá trị duy nhất, thường là Ra (Roughness Average).
• Phương pháp này cung cấp độ chính xác cao, cho phép đo lường chi tiết các đặc điểm bề mặt nhỏ nhất.
• Có thể đo lường cả độ nhám và độ gợn sóng, giúp đánh giá toàn diện chất lượng bề mặt.
• Phù hợp cho nhiều loại bề mặt và vật liệu khác nhau, từ kim loại đến nhựa, và từ các bề mặt phẳng đến các hình dạng phức tạp.
• Đầu đo stylus có thể thiết lập một tham chiếu rõ ràng để so sánh các mẫu thử khác nhau, giúp kiểm soát chất lượng hiệu quả.

Kỹ thuật quang học (quan sát phóng đại dưới các thấu kính, kính hiển vi….)

• Kỹ thuật này dựa trên cách ánh sáng phản xạ từ bề mặt cần đo. Khi ánh sáng chiếu vào bề mặt, các phần gồ ghề sẽ phản xạ ánh sáng theo các hướng khác nhau. Bằng cách phân tích ánh sáng phản xạ, có thể đánh giá độ nhám bề mặt. Khi ánh sáng chiếu vào bề mặt gồ ghề, nó sẽ tán xạ theo nhiều hướng khác nhau. Đo lường sự tán xạ này giúp xác định các đặc điểm của bề mặt.
• Ánh sáng chiếu vào bề mặt không phẳng sẽ bị khuếch tán, tạo ra một mô hình ánh sáng phức tạp, kỹ thuật này sử dụng các thiết bị để phân tích mô hình này và xác định độ nhám.
• Sử dụng ánh sáng hồng ngoại hoặc tia laze để chiếu lên bề mặt và phân tích phản xạ. Tia laze cung cấp độ chính xác cao và có thể tạo ra hình ảnh ba chiều của bề mặt.
• Sử dụng kính hiển vi để phóng đại bề mặt, giúp quan sát chi tiết các điểm gồ ghề. Kính hiển vi quang học cho phép nhìn thấy các đặc điểm nhỏ mà mắt thường không thể nhận ra. Bên cạnh đó sử dụng tia điện tử để tạo ra hình ảnh có độ phân giải rất cao của bề mặt. Kỹ thuật này giúp phân tích các chi tiết cực nhỏ. Không những thế sử dụng ánh sáng laze và hệ thống quang học để quét bề mặt và tạo ra hình ảnh ba chiều, giúp đánh giá độ nhám và các đặc điểm bề mặt khác.

• Kỹ Thuật Quang Học không cần tiếp xúc trực tiếp với bề mặt, giảm thiểu rủi ro làm hỏng bề mặt và cho phép đo lường các bề mặt mềm hoặc nhạy cảm.

• Một số kỹ thuật quang học cho phép đo lường nhanh chóng, thậm chí có thể kiểm tra 100% sản phẩm trong quá trình sản xuất mà không làm chậm quá trình, kỹ thuật quang học có thể cung cấp độ chính xác rất cao. 
• Có thể phân tích chi tiết các đặc điểm bề mặt, bao gồm cả các khuyết tật nhỏ và độ gợn sóng.
• Kỹ thuật quang học không phải lúc nào cũng mang lại các giá trị tương quan tốt với các phép đo độ nhám được thực hiện bởi dụng cụ đo stylus. Điều này có thể gây khó khăn khi cần so sánh kết quả từ các phương pháp khác nhau.
• Thiết bị quang học thường đắt tiền và yêu cầu kỹ thuật viên có trình độ cao để vận hành và phân tích kết quả.
• Một số bề mặt có thể phản xạ ánh sáng kém hoặc có tính chất quang học đặc biệt, gây khó khăn trong việc đo lường chính xác.