徕卡课堂 | 表面计量学简介（下）

2022-03-02 15:54:50, 徕卡显微系统徕卡显微系统(上海)贸易有限公司

上一期为大家介绍了什么是表面计量学及其用途、表面表征技术，本期让我们来了解一下几种常见的表面形貌参数和表面形貌的国际和区域标准吧！

常见表面形貌参数

粗糙度

表面不规则性，其在表面上形成主要粗糙度图案。较小的表面粗糙度值表示较小和/或较少的不规则性。下表1提供了表面粗糙度的指示参数示例^[1,2,5,6]。另见图2和图3。

Line Profile (2D) 谱线轮廓(2D)	Surface Area (3D) 表面区域(3D)	Parameter Description 参数说明
R_a	S_a	Arithmetic mean height: 算术平均高度：
R_q or RMS R_q或RMS	Sq	Root mean square height: 均方根高度：
R_man R_z, or R_t R_man、R_z或R_t	Sz	Maximum height difference between highest (RH) and lowest (RL) points along the profile: 轮廓中最高（RH）和最低（RL）点之间的最大高度差： Rmax = RH-RL
R_sk	Ssk	Skewness: the asymmetry of the shape of the profile or area with respect to its mean: 偏斜度：轮廓或区域形状相对于其平均值的不对称性：
R_ku	Sku	Kurtosis: how much the tails of the profile or edges of the area differ from a normal distribution: 峰度：轮廓的尾部或区域边缘与正态分布的偏差度：

表1：用于表征表面粗糙度的常用参数。

图2：使用假想表面的轮廓来计算表1中参数R_max（A）、R_a（B）和R_q（C）的示例。对于R_a，B中的|Z|值取平均值。对于R_q，C的Z2值取平均值，并取平均值的平方根。

波纹度

一种测量表面不规则性的量度，其间距大于测量粗糙度的主要图案的间距（空间频率范围更低）^[1,2,5,6]。图3中显示了了任意表面形貌的波纹度。

层次

通常由材料制造方法确定的主要表面图案的方向^[1,2,5,6]。纹理纵横比（S_tr）^[7]表示表面是各向同性还是各向异性的空间参数，可用于确定表面的层次。图3显示了任意表面形貌的层次示意图。

图3：比较表面粗糙度、波纹度和层次的任意表面形貌示意图。

缺陷

特定原因（如划痕、裂纹等）引起的表面上罕见、孤立的不规则性^[1,2,5,6]。

表面形貌表征的国际和区域标准

对于产品质量的表面检查，以确保所制造部件和组件的可靠性和寿命，特别是对于表面形貌（也称为纹理或光洁度）等方面，这促进了国际和区域标准的发展^[3,5,6]。早期标准是具有已知形貌的参考表面，其可以与其他表面进行定性比较。后来开发了带触针的仪器，可在扫描表面时测量峰值和谷值，^[3]催生了基于平均粗糙度（R_a）测量值的第一标准。

电子电路的进一步创新和模拟输出的数字化导致了可采集和记录高分辨率形貌的2D和3D测量。这些进步有助于开发用于定义形貌/纹理参数的各种标准。表2显示了目前在全球范围内使用的一些表面纹理标准示例^[5,6]。

标准	标题	链接
ISO 4287	表面结构：轮廓法——术语、定义和表面结构参数	https://www.iso.org/ standard/10132.html
ISO 4288	表面结构：轮廓法——表面轮廓评定规则和程序	https://www.iso.org/ standard/2096.html
ISO 8785	表面缺陷——术语、定义和参数	https://www.iso.org/ standard/16210.html
ISO 12085	表面结构：轮廓法——图形参数	https://www.iso.org/ standard/20867.html
ISO 12780	直线度——第2部分：规范操作集	https://www.iso.org/ standard/53623.html
ISO 12781	平面度——第2部分：规范操作集	https://www.iso.org/ standard/53625.html
ISO 13565	表面结构：轮廓法；具有分层功能特性的表面——第1至3部分	https://www.iso.org/ standard/22279.html
		https://www.iso.org/ standard/22280.html
		https://www.iso.org/ standard/26280.html
ISO 25178	表面结构：区域法——第1至607部分	https://www.iso.org
ASME B46.1	表面结构（表面粗糙度、波纹度和层次）	https://www.asme.org/codes-standards/find-codes-standards/b46-1-surface-texture

表2：表面形貌/纹理和表征的一些国际和区域标准

总结

表面计量学是科学和工程的一个重要领域，涉及表面形貌（也称为纹理或光洁度）的精确、代表性表征。其涉及表面的微米级和亚微米级特性测量。表面形貌对用于制造组件、部件和产品的材料的机械、热、光学和电气性能具有关键影响。本报告讨论了几种重要的表面计量技术和常用的形貌或纹理参数，例如粗糙度、波纹度和层次。此外，还概述了表面形貌或纹理的国际和区域标准。

相关产品