表面粗糙度测量—参数

显微镜解决方案

轮廓法

轮廓法(线粗糙度)参数

幅度参数(峰和谷)
(ISO4287:1997)
符号
等效面积参数
最大高度
Pz, Rz, Wz
Sz
最大轮廓峰高
Pp, Rp, Wp
Sp
最大轮廓谷深
Pv, Rv, Wv
Sv
平均高度
Pc, Rc, Wc
总高度
Pt, Rt, Wt
幅度平均参数
(ISO4287:1997)
符号
等效面积参数
算术平均偏差
Pa, Ra, Wa
Sa
均方根偏差
Pq, Rq, Wq
Sq
偏斜度
Psk, Rsk, Wsk
Ssk
陡峭度
Pku, Rku, Wku
Sku
混合参数
(ISO4287:1997)
符号
等效面积参数
均方根斜率
Pdq, Rdq, Wdq
Sdq
支承长度率曲线和相关参数
(ISO4287:1997)
符号
等效面积参数
支承长度率
Pmr (c), Rmr (c), Wmr (c)
Smr (c)
轮廓截面高度差
Pdc, Rdc, Wdc
Sxp*
相对支承比率
Pmr, Rmr, Wmr
具有复合加工特征表面的参数 (ISO13565-2:1996)
符号
等效面积参数
核心粗糙度深度
Rk
Sk
去除的峰值高度
Rpk
Spk
去除的谷值深度
Rvk
Svk
支承率
Mr1
Smr1
支承率
Mr2
Smr2

* 轮廓与三维方法之间可能存在计算条件差异。

幅度参数(峰和谷)

最大高度(Rz)

表示一个取样长度内最大轮廓峰高Zp与最大轮廓谷深Zv之和。

  • 在JIS” 94内以Ry表示
  • 轮廓峰:轮廓中线(X轴)上方(从材料开始)的轮廓部分
  • 轮廓谷:轮廓中线(X轴)下方(从周围介质开始)的轮廓部分

Pz  原始轮廓的最大高度
Wz  波纹度的最大高度

要点
最大高度尽管经常使用,但因其与峰值相关,受划痕、污染及测量噪声的影响很大。

最大轮廓峰高 (Rp)

一个取样长度内最大的轮廓峰高Zp。

Pp  原始轮廓的最大峰高
Wp  波纹度轮廓的最大峰高

最大轮廓谷深(Rv)

一个取样长度内最大的轮廓谷深Zv。

Pv  原始轮廓的最大谷深
Wv  波纹度轮廓的最大谷深

平均高度(Rc)

一个取样长度内轮廓单元高度Zt的均值。

  • 轮廓单元:相邻的一组轮廓峰和轮廓谷
  • 需要辨别峰(谷)的最小高度和最小长度

最小高度区分:Rz值的10%
最小长度区分:取样长度的1%

Pc  原始轮廓单元的平均高度
Wc  波纹度轮廓单元的平均高度

总高度(Rt)

在评定长度(非取样长度)内最大轮廓峰高Zp与最大轮廓谷深Zv之和。

  • 关系Rt≧Rz适用于所有轮廓

Pt  原始轮廓的总高度(在JIS’82中为Rmax)
Wt  波纹度轮廓的总高度

要点
在针对评定长度进行测量时,Rt是比Rz更严格的标准。
应当指出的是,该参数由于使用了峰值,因此受划痕、污染、和测量噪声的影响很大。

十点平均粗糙度(Rzjis)

一个取样长度内五个最大轮廓峰高的平均值和五个最大轮廓谷深的平均值之和。

  • 在JIS’94内以Rz表示

要点
Rzjis等效于旧JIS标准B0601 :1994中的参数Rz。尽管十点平均粗糙度已从当前ISO标准中删除,但其在日本得到普遍使用并作为参数Rzjis保留在JIS标准内。

幅度平均参数

算术平均偏差(Ra)

一个取样长度内的纵坐标Z(x)绝对值的算数平均值。

Pa  原始轮廓的算数平均偏差
Wa  波纹度轮廓的算术平均偏差

要点
平均表面平均高度差的平均值是使用最广泛的参数之一。由于不受划痕、污染、和测量噪声的显著影响,该参数可提供稳定的结果。

均方根偏差(Rq)

一个取样长度内Z(x)的均方根值。

Pq  原始轮廓的均方根偏差
Wq  波纹度轮廓的均方根偏差

要点
使用最广泛的参数之一,也被称为RMS值。参数Rq与高度分布的标准差对应。该参数易于进行统计处理,且由于受划痕、污染、和测量噪声影响不显著,可以获得稳定的结果。

偏斜度(Rsk)

一个取样长度内Z(x)三次方的平均值与Rq的三次方的比值。

Rsk = 0 :相对于中线对称(正态分布)
Rsk> 0 :偏向中线下方
Rsk <0 :偏向中线上方

Psk  原始轮廓的偏斜度
Wsk  波纹度轮廓的偏斜度

要点
该参数与高度分布有关。适用于评估磨损和润滑油油槽的滑动面。

陡峭度(Rku)

一个取样长度内Z(x)四次方的平均值与Rq四次方的比值。

Rku=3:正态分布
Rku>3 :高度分布尖锐
Rku<3 :高度分布平坦

Pku  原始轮廓的陡峭度
Wku  波纹度轮廓的陡峭度

要点
该参数与峰和谷尖端几何形状有关,适合用于分析两个物体之间的接触程度。

间距参数

平均宽度(RSm)

一个取样长度内轮廓单元宽度Xs的平均值。

  • 在JIS’94内以Sm表示
  • 需要辨别峰(谷)的最小高度和最小长度

最小高度区分:Rz值的10%
最小长度区分:基准长度的1%

Psm  原始轮廓单元的平均宽度
Wc  波纹度轮廓单元的平均宽度

要点
该参数代替高度参数,用于评估平行沟槽和颗粒的水平尺寸。

混合参数

均方根斜率(Rdq)

一个取样长度内纵坐标斜率dz/dx的均方根值。

Pdq  原始轮廓的均方根斜率
Wdq  波纹度轮廓的均方根斜率

要点
该参数用于以数值表示表面的陡度。

支承长度率曲线和相关参数

支承长度率曲线和概率密度曲线

支承长度率曲线表示轮廓支承率随水平位置c而变的关系曲线,其中,c代表特定样品的分离高度。其也被称为Abbott曲线。
概率密度曲线代表发生高度Zx的概率。该参数相当于高度分布直方图。

支承长度率(Rmr(c))

在给定水平位置c(%或μm)上,轮廓的实体材料长度Ml(c)与评定长度的比率。

Pmr (c)  原始轮廓的支承长度率(原来的tp)
Wmr (c)  波纹度轮廓的支承长度率

轮廓截面高度差(Rdc)

Rdc表示在给定支承比率的两个水平截面之间的垂直距离。

Pdc  原始轮廓的截面高度差
Wdc  波纹度轮廓的截面高度差

相对支承比率(Rmr)

Rmr表示由参考水平截面C0和轮廓水平截面之间的差Rδc确定的相对支承比率。

Pmr  原始轮廓的相对支承比率
Wmr  波纹度轮廓的相对支承比率

具有复合加工特征表面的参数

具有复合加工特征表面的参数

Rk、Mr1和Mr2值由梯度最小的相当于40%的支承率曲线的分割线(线性曲线)计算得出。
绘制面积等同于被参数Rk宽度分割的支承率曲线突出部分的三角形,并计算参数Rpk和Rvk。

Rk  核心粗糙度深度
Rpk  去除的峰值高度
Rvk  去除的谷值深度
Mr1, Mr2  支承率

要点
该函数用于评估摩擦和磨损。也可用于评估发动机气缸表面的润滑性。

图形参数

图形参数

图形参数用于评估基于样品表面包络特征的表面接触状态。

AR  粗糙度图形的平均间距:在评定长度内,粗糙度图形ARi的算术平均值
R  粗糙度图形的平均深度:在评定长度内,粗糙度图形深度Hj的算术平均值
Rx  粗糙度图形的最大深度:在评定长度内Hj的最大值
AW  波纹度图形的平均间距:在评定长度内,波纹度图形长度AWi的算术平均值
W  波纹度图形的平均深度:在评定长度内,波纹度图形深度HWj的算术平均值
Wx  波纹度图形的最大深度:在评定长度内,HWj的最大值

要点
这些参数适合用于评估润滑机构和垫圈等接触表面的滑动性。

Motif parameters 2

区域法参数

高度参数
(ISO25178-2:2030)
符号
单位(默认)
最大高度
Sz
μm
最大峰高
Sp
μm
最大谷深
Sv
μm
算术平均高度
Sa
μm
均方根高度
Sq
μm
偏斜度
Ssk
(无单位)
陡峭度
Sku
(无单位)
空间参数
(ISO25178-2:2030)
符号
单位(默认)
自相关长度
Sal
μm
结构方位比
Str
(无单位)
混合参数
(ISO25178-2:2030)
符号
单位(默认)
均方根梯度
Sdq
(无单位)
展开表面面积比
Sdr
功能和相关参数
(ISO25178-2:2030)
符号
单位(默认)
核心高度
Sk
μm
去除的峰值高度
Spk
μm
去除的谷值深度
Svk
μm
支承率
Smr1
%
支承率
Smr2
%
峰极大高度
Sxp
μm
谷区空体积
Vvv
ml/m2 (=μm3/μm2)
核空体积
Vvc
ml/m2 (=μm3/μm2)
峰区支承体积
Vmp
ml/m2 (=μm3/μm2)
核支承体积
Vmc
ml/m2 (=μm3/μm2)
其他参数
(ISO25178-2:2030)
符号
单位(默认)
结构方向
Std
特征参数
(ISO25178-2:2030)
符号
单位(默认)
峰密度
Spd
mm-2
峰曲率的算术平均值
Spc
mm-1
表面的十点高度
S10z
μm
五点峰高
S5p
μm
五点谷深
S5v
μm

高度参数

最大高度(Sz)

该参数将轮廓(线粗糙度)参数Rz扩展到三维。
最大高度Sz等于最大峰高Sp和最大谷深Sv之和。

要点
尽管经常使用,但因该参数使用峰点值之故,受划痕、污染及测量噪声的影响很大。

最大峰高(Sp)

该参数将轮廓(线粗糙度)参数Rp扩展到三维。
即峰高的最大值。

最大谷深(Sv)

该参数将轮廓(线粗糙度)参数Rv扩展到三维。
即谷深的最大值。

算术平均高度(Sa)

该参数将轮廓(线粗糙度)参数Ra扩展到三维。

表示一个定义区域内绝对坐标Z (x, y)的算术平均值。

要点
使用最广泛的参数之一,即平均平面高度差的平均值。该参数不受划痕、污染、和测量噪声的显著影响,可提供稳定的结果。

均方根高度(Sq)

该参数将轮廓(线粗糙度)参数Rq扩展到三维。表示一个定义区域内Z(x, y)的均方根值。

要点
使用最广泛的参数之一,也被称为RMS值。参数Rq与高度分布的标准差对应。 该参数可产生良好的统计数据,并且因受划痕、污染、和测量噪声的影响不显著,可以获得稳定的结果。

偏斜度(Ssk)

该参数将轮廓(线粗糙度)参数Rsk扩展到三维; 参数Rsk,用于评估高度分布偏差。

Ssk=0: 相对于中线对称
Ssk>0: 偏向中线下方
Ssk<0: 偏向中线上方

要点
该参数与高度分布有关,适用于评估磨损和润滑油油槽的滑动面。

陡峭度(Sku)

该参数将轮廓(线粗糙度)参数Rku扩展到三维; 参数Rku,用于评估高度分布锐利度。

Sku=3: 正态分布
Sku>3: 高度分布尖锐
Sku<3: 高度分布平坦

要点
该参数与峰和谷尖端几何形状有关,适合用于分析两个物体之间的接触程度。

空间参数

自相关长度(Sal)

自相关函数衰减到一个规定值s(0≤s<1)的最短距离。除非另有说明,该参数指定为= 0.2。

结构方位比(Str)

自相关函数衰减到一个规定值s(0≤s<1)的最短距离与最长距离的比值。代表表面的各向同性/各向异性的强度。

Str的取值范围为0至1; 通常Str> 0.5表示强各向同性,而Str<0.3表示强各向异性。

要点
这些参数代替高度参数,用于评估平行沟槽和颗粒的水平大小和复杂性。

混合参数

均方根梯度(Sdq)

该参数将轮廓(线粗糙度)参数Rdq扩展到三维。
其代表表面局部梯度(斜率)的平均幅度。
参数值Sdr越大,表面倾斜越陡峭。

要点
该参数用于以数值方式表示表面的陡峭程度。

展开表面面积比(Sdr)

表示表面面积增加的比率。增加率由投影面积A0导出的表面面积A1计算得出 。

要点
Sdr值随着表面结构变精细和粗糙而增大。

功能和相关参数

该参数将轮廓参数的支承长度率曲线参数(Rk, Rpk, Rvk, Mr1, 和Mr2)扩展到三维。

Sk  核心高度:核心表面上下水平之间的距离
Spk  去除的峰值高度:高于核心表面的峰平均高度
Svk  去除的谷值深度:低于核心表面的谷平均深度
Smr1  分割核心与突出峰的区域支承率(以百分比表示)
Smr2  分割核心与突出谷的区域支承率(以百分比表示)

要点
该参数适用于评估摩擦和磨损。也可用于评估发动机气缸表面的润滑性

峰极大高度(Sxp)

支承率为p和q时对应的高度差值。除非另有说明,该值应采用P = 2.5%,q = 50%。

支承体积和空体积由支承面积率曲线计算得出,如图中所示。对应于10%和80%支承面积率的位置被视为分割峰点、核心和谷点的阈值。

Vvv  谷区空体积
Vvc  核空体积
Vmp  峰区支承体积
Vmc  核支承体积

要点
该参数通常用于评估磨损和润滑油保持性。

其他参数

结构方向(Std)

该参数表示结构(平行沟槽方向等)的方向角度。其由二维傅里叶变换图像角度频谱最大时的角度得出。

要点
Std代表最强方向角度,但第二和第三强的角度也可在方向图表上定义。

特征参数

峰密度(Spd)

即单位面积上峰的数量。只有超过指定大小的峰才进行计数。除非另有说明,指定大小确定为最大高度Sz的5%。

该参数由峰的数量除以投影面积计算得出。

峰曲率的算术平均值(Spc)

Spc表示峰的主曲率(平均尖锐度)的算术平均值。只有超过指定曲率的峰才会考虑。

除非另有说明,指定大小确定为最大高度Sz的5%。

该参数由定义区域内的曲率的算术平均值得出。

要点
该参数适合用于分析两个物体之间的接触。

表面的十点高度

五个最大峰高平均值与五个最大谷深平均值的和。

五点峰高(S5p)

五个最大峰高的平均值。

五点谷深(S5v)

五个最大谷深的平均值。

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