Chropowatość powierzchni

Chropowatość lub chropowatość powierzchni – cecha powierzchni ciała stałego, oznacza rozpoznawalne optyczne (choć niekoniecznie gołym okiem) lub wyczuwalne mechanicznie nierówności powierzchni, niewynikające z jej kształtu, a charakteru obróbki i użytego narzędzia i przynajmniej o jeden rząd wielkości drobniejsze. Chropowatość, w przeciwieństwie do innej podobnej cechy – falistości powierzchni, jest pojęciem odnoszącym się do nierówności o relatywnie małych odległościach wierzchołków. Wielkość chropowatości powierzchni zależy od rodzaju materiału i przede wszystkim od rodzaju jego obróbki^[1].

W budowie maszyn stosuje się zwykle dwa parametry (używa się więcej parametrów – te dwa można uznać za podstawowe) określające:

Średnie arytmetyczne odchylenie profilu od linii średniej – Ra

${\displaystyle Ra\approx {\frac {1}{n}}\sum |y_{n}|}$

Linia średnia jest teoretyczną linią, przy której suma kwadratów odległości wzniesień i zagłębień jest najmniejsza^[1]. Pomiaru dokonuje się na odcinku elementarnym (Le/λc/lr) określanym przez Polską Normę PN-ISO 4288:1998 (DIN EN ISO 4288:1998) oraz DIN EN ISO 3274:1998— długość odcinka elementarnego zależy od wartości parametru chropowatości i może być równa jednej z sześciu wartości wyrażonych w milimetrach: 25; 8; 2,5; 0,8; 0,25; 0,08^[1][2][3][4].

Wysokość chropowatości według dziesięciu punktów profilu – R_z

Suma średniej arytmetycznej wysokości pięciu najwyższych wzniesień ponad linię średnią i średniej głębokości pięciu najniższych wgłębień poniżej linii średniej.

Parametr R_z został usunięty z norm ISO, nie został zastąpiony żadnym innym. Obecnie symbolem Rz oznacza się największą wysokość profili (wcześniej R_y) [EN ISO 4287]

_{${\displaystyle R_{z}={\frac {W_{1}+W_{2}+W_{3}+W_{4}+W_{5}}{5}}+{\frac {|D_{1}+D_{2}+D_{3}+D_{4}+D_{5}|}{5}}}$}^[1]

Chropowatość mierzona jest specjalnymi urządzeniami pomiarowymi zwanymi profilometrami. Większość z produkowanych obecnie urządzeń jest w stanie zmierzyć obydwa parametry^[5].

Klasy chropowatości

Nieaktualna już Polska Norma PN-58/M-04252 (obecnie PN-EN ISO 1302:2004) wyróżniała 14 klas chropowatości. Każdej z nich odpowiadał zakres chropowatości Ra lub Rz^[6].

Klasa chropowatości	Ra	Rz	Rodzaj obróbki[7]
1	80	320	zgrubna obróbka skrawaniem
2	40	160	zgrubna obróbka skrawaniem
3	20	80	dokładna obróbka skrawaniem
4	10	40	dokładna obróbka skrawaniem
5	5	20	wykończeniowa obróbka skrawaniem
6	2.5	10	wykończeniowa obróbka skrawaniem
7	1.25	6.3	szlifowanie zgrubne
8	0.63	3.2	szlifowanie dokładne
9	0.32	1.6	szlifowanie wykończeniowe
10	0.16	0.8	docieranie
11	0.08	0.4	docieranie pastą diamentową
12	0.04	0.2	honowanie
13	0.02	0.1	polerowanie
14	0.01	0.05	polerowanie

Chropowatość w rysunku technicznym

Na rysunkach technicznych chropowatość pokazuje się, stosując znak chropowatości wraz z pożądanymi informacjami (norma PN-ISO 1302:1996):^[8]

a – wartość chropowatości poprzedzona symbolem skali (np. Ra, Rz)

b – wartość reprezentująca naddatek materiału na obróbkę

c – symbol kierunkowości struktury powierzchni

d – informacja o metodzie wykonania, rodzaju obróbki

e – wartość reprezentująca wysokość falistości, poprzedzona odpowiednim symbolem lub długość odcinka elementarnego jeżeli nie jest wyszczególniony w normie (ISO 4288)

f – wartość parametru chropowatości innego niż Ra poprzedzona symbolem skali.

Wszystkie parametry liczbowe podawane są w mikrometrach.

Dodatkowo znak chropowatości umieszcza się w prawym, górnym rogu nad ramką (odnosi się wtedy do wszystkich powierzchni elementu)^[9] oraz za nim w nawiasie malejące symbole dla chropowatości wyszczególnionych na rysunku.

Kryteria akceptacji dla pomiarów chropowatości w instalacjach higienicznych

Chropowatość powierzchni jest parametrem istotnie wpływającym na skuteczność jej czyszczenia. W instalacjach higienicznych (branża spożywcza, branża kosmetyczna, branża farmaceutyczna) chropowatość jest często jednym z kryteriów odbiorowych dla nowo budowanej instalacji. Dla powierzchni wewnętrznych często stosowanym kryterium akceptacji jest chropowatość Ra ⩽ 0,8 μm (rzadziej Ra ⩽ 0,4 μm)^[10].