最新消息 / 資訊分享
粗糙度量測
表面粗糙度：品質與性能的關鍵
一、 什麼是表面粗糙度 (Surface Roughness)?
表面粗糙度，又稱表面光潔度或表面織構，是指零件加工表面上具有的較小間距和微小峰谷所組成的幾何特性。它是由加工方法（如切削、磨削、拋光等）以及其他因素（如摩擦、振動）所遺留的痕跡。
核心影響： 粗糙度是評估產品品質和功能性能的重要指標。它直接影響零件的配合性、耐磨性、疲勞強度、耐腐蝕性以及密封性能等。
想像一個放大鏡下的表面：
即使是看起來光滑的表面，在顯微鏡下也會呈現出高低不平的波峰和波谷。粗糙度就是量化這些微小起伏程度的指標。
二、 粗糙度如何量測？常見儀器與原理
1. 接觸式量測 (Stylus Profilometer)
- 原理： 使用一個極細小的鑽石針尖（如半徑 2μm）沿著被測表面移動。
- 運作： 針尖的上下位移被感應器轉換為電訊號，經放大和數位化處理後，形成表面輪廓曲線。
- 優點： 量測準確度高，是目前應用最廣泛、最具權威性的方法。
- 缺點： 量測過程可能輕微損傷或劃傷軟質表面。
2. 非接觸式量測 (Optical Methods)
- 原理： 利用光學干涉或雷射三角測量原理，通過光線反射來分析表面輪廓。
- 運作： 常見的有白光干涉儀 (White Light Interferometry) 和共軛焦顯微鏡 (Confocal Microscopy)。
- 優點： 不會損壞表面，量測速度快，適合高精度或軟質材料。
- 缺點： 某些材料（如透明或高反射）可能需要特殊處理。
三、 量測數值代表意義：主要粗糙度參數
粗糙度參數眾多，但以下三個是工程中最常用和最關鍵的指標：
Ra (算術平均粗糙度 Arithmetic Average Roughness)
定義： 這是最常見、應用最廣泛的參數。它是在取樣長度內，輪廓偏距絕對值的算術平均值。
意義： Ra 數值越小，表示表面越接近理想平面，即表面越光滑。它主要反映了表面整體粗糙程度的平均概念。
例如：Ra 0.8 μm 比 Ra 3.2 μm 的表面要光滑得多。
Rz (最大高度粗糙度 Maximum Height Roughness)
定義： 在取樣長度內，最大的輪廓峰高與最大的輪廓谷深之和。
意義： Rz 著重於捕捉表面上最突出的單個峰或谷，反映了表面極端的起伏狀況。對於需要考慮單個尖峰可能導致磨損或失效的應用（如密封），Rz 非常重要。
Rq (均方根粗糙度 Root Mean Square Roughness)
定義： 輪廓偏距值的均方根。
意義： 類似於統計學上的標準差，Rq 對輪廓曲線上的極端值（高波峰、深波谷）比 Ra 更敏感。在科學研究和特定材料分析中，Rq 常用於更精確地描述表面紋理的變化性。
粗糙度的應用總結
選擇合適的粗糙度等級，是確保零件在預期環境下達到最佳性能的基礎。
精密配合件 (軸承、導軌)
需要極低的 Ra 值，以減少摩擦和磨損。
受動態載荷作用的零件 (曲軸、連桿)
需要較低的 Rz 或 Rq 值，以避免表面缺陷成為疲勞裂紋的起點。
裝飾性表面
可能需要特定的紋理或光澤度，Ra 值並非唯一考量。
