Độ nhám và những điều cần biết

Trong gia công cơ khí, độ nhám bề mặt là yếu tố quan trọng trong yêu cầu về thông số chi tiết của sản phẩm gia công. Với mỗi sản phẩm gia công, tuỳ theo ứng dụng, yêu cầu về bề mặt độ nhám sẽ khác nhau. Độ nhám của sản phẩm đóng vai trò quan trọng ảnh hưởng về độ bền và hiệu suất của sản phẩm. Vì vậy tìm hiểu về độ nhám biểu đồ độ nhám bề mặt và tầm quan trọng của nó là vô cùng cần thiết.

Độ nhám bề mặt là gì?

Độ nhám bề mặt tiếng Anh là Surface Roughness, còn gọi là độ nhám hay độ bóng bề mặt.

Độ nhám thường để chỉ mức độ gồ ghề của bề mặt sản phẩm gia công. Qúa trình gia công tạo ra sản phẩm nhìn bằng mắt thường có thể thấy độ bóng, nhưng thực tế vẫn còn những chỗ không bằng phẳng. Độ nhám chính là thước đo tổng số các điểm không đều trên bề mặt.

Nó được định lượng bằng độ lệch của vector pháp tuyến của một bề mặt thực so với yêu cầu về độ bóng. Sai lệch càng lớn thì bề mặt càng gồ ghề. Và ngược lại sai lệch càng nhỏ thì bề mặt càng nhẵn. Sự điều chỉnh độ nhám tuỳ theo yêu cầu và mục đích của sản phẩm gia công.

Những mấp mô này là kết quả của quá trình biến dạng dẻo của lớp bề mặt chi tiết khi cắt gọt lớp kim loại. Là ảnh hưởng của chuyển động khi cắt, là vết lưỡi cắt để lại trên bề mặt gia công và của nhiều nguyên nhân khác nữa…

Tuy vậy, không phải toàn bộ những mấp mô trên bề mặt đều thuộc về nhám bề mặt. Mà nó là tập hợp những mấp mô có bước tương đối nhỏ và được xét trong giới hạn chiều dài chuẩn (là chiểu dài của phần bề mặt được chọn để đo nhám bề mặt).

• Những mấp mô có tỉ số giữa bước mấp mô (p) và chiều cao mấp mô (h) ≤ 50 thuộc nhám bề mặt, mấp mô có chiều cao h3
• Những mấp mô mà 50 ≤ p/h ≤ 1000 thuộc sóng bề mặt, mấp mô có chiều cao h2
• Những mấp mô mà p/h > 1000 thuộc sai lệch hình dạng, mấp mô có chiều cao h1

Tầm quan trọng của độ nhám bề mặt

Độ nhám của bề mặt tương tác lớn tới chất lượng làm việc của yếu tố máy. Đối với những yếu tố trong mối ghép động (ổ trượt, sống dẫn, con trượt…). Bề mặt yếu tố làm việc trượt tương đối với nhau. Nên lúc yếu tố mang độ nhám bề mặt càng to thì càng khó đảm bảo hình thành màng dầu bôi trơn bề mặt trượt.

Dưới tác dụng của trọng tải những đỉnh nhám xúc tiếp với nhau gây ra hiện tượng ma sát. Dẫn tới làm giảm hiệu suất làm việc, tăng nhiệt độ làm việc của mối ghép. Tại những đỉnh xúc tiếp dễ bị biến dạng chảy phá hỏng bề mặt xúc tiếp, bề mặt làm việc nhanh bị mài mòn. Thời kỳ mòn ban sơ càng ngắn thì thời kì phục vụ của yếu tố càng giảm.

Độ nhám bề mặt càng nhỏ thì bề mặt càng nhẵn, điều giúp làm tăng khả năng chống lại sự ăn mòn. Chúng ta dễ dàng nhận thấy bề mặt càng nhẵn thì càng lâu bị gỉ.

Về lý thuyết, độ nhám bề mặt lúc gia công tiện chỉ ra giá trị độ nhám tối thiểu từ những điều kiện cắt, thông số gia công và nó được thể hiện bằng công thức như sau, trong đó

• Rz(h): đơn vị tính của độ nhám bề mặt (μm)
• f: tốc độ feed bàn – Feed price(mm/rev)
• RE: bán kính lưỡi dao của mảnh insert tiện – Nook Radius of Insert (mm)

Ngoài ra, nhắc tới độ nhám/độ bóng bề mặt, chúng ta thường nghĩ tới những thông số:

1. Rz: là giá trị trung bình tính bằng micron mét thu được từ khoảng cách của những đỉnh cao nhất và những điểm đáy thấp nhất trong phạm vi lấy mẫu độ dài tham chiếu (“ℓ”) theo hướng đường trung tâm của đường cong bề mặt nhắm.

Rz = Rp + Rv

Công thức tính giá trị Rz

2. Rzjis: RzJIS là giá trị trung bình tính bằng micron mét thu được từ khoảng cách 5 đỉnh cao nhất (Yp) và5 điểm đáy thấp nhất (Yv) được đo từ đường trung tâm của đường cong bề mặt nhám bên trong phạm vi độ dài tham chiếu được lấy mẫu “ℓ”.

Công thức tính giá trị Rzjis

3. Ra: được lấy từ công thức sau trong micron mét, đường cong bề mặt nhám là được biểu thị bởi y = f (x), trục X nằm trong hướng của đường trung tâm và trục Y là độ phóng đại dọc của độ nhám đường cong trong phạm vi tham chiếu được lấy mẫu chiều dài “ℓ”.

Công thức tính giá trị Ra

Những thông số Ra – Rz – Rzjis thường sẽ mang mối tương quan với nhau. Và thực tế trong bản vẽ yếu tố thường sẽ mang kí hiệu về độ nhám/độ bóng bề mặt

Xem bảng dưới đây để thấy mối tương quan và kí hiệu cũng như yêu cầu về độ nhám bề mặt.

Tiêu chuẩn Việt Nam chia độ nhẵn bề mặt ra làm 14 cấp độ.

Trong đó cấp 14 là cao nhất (bề mặt nhẵn bóng nhất) như bảng sau đây:

Các thuật ngữ về tiêu chuẩn độ nhám bề mặt bạn nên biết

Độ chính xác gia công: là mức độ chính xác đạt được sau khi gia công so với yêu cầu ban đầu trong thiết kế mà bạn mong muốn.

Trong thực tế độ chính xác gia công được biểu thị bằng các sai số về kích thước, sai lệch về hình dáng hình học, sai lệch về vị trí tương đối giữa các yếu tố hình học của chi tiết được biểu thị bằng dung sai.

Độ chính xác gia công còn phần nào được thể hiện ở hình dáng hình học lớp tế vi trên bề mặt của chi tiết. Đó là độ bóng hay độ nhẵn bề mặt, còn gọi là độ nhám.

Cấp chính xác: Cấp chính xác được qui định theo trị số từ nhỏ đến lớn theo mức độ chính xác kích thước.

TCVN và ISO chia ra 20 cấp chính xác khác nhau, chúng được đánh số theo thứ tự độ chính xác giảm dần là 01, 0, 1, 2, …15, 16, 17, 18. Trong đó:

•  Cấp 01 ÷ cấp 1 là các cấp siêu chính xác.
•  Cấp 1 ÷ cấp 5 là các cấp chính xác cao. Các cấp này áp dụng cho các chi tiết chính xác, dụng cụ đo.
•  Cấp 6 ÷ cấp 11 là các cấp chính xác thường. Các cấp này áp dụng cho các mối lắp ghép.
•  Cấp 12 ÷ cấp 18 là các cấp chính xác thấp. Các cấp này dùng cho các kích thước tự do (không lắp ghép).