표면 거칠기: 제조 분야 종합 가이드

I. 개요

처리 방법에 따라 그림 1과 같이 처리된 표면의 평탄도 수준이 달라집니다.

사용된 가공 방법에 관계없이 부품의 표면에는 항상 작은 간격과 봉우리와 계곡으로 구성된 미세 요철의 흔적이 남게 되며, 이러한 봉우리와 계곡의 높이와 간격 상태를 설명하는 것이 표면 거칠기입니다. 이러한 미세한 기하학적 특성을 표면 거칠기라고 합니다. 가공 후 부품 표면의 미세한 기하학적 형상 오차를 반영할 수 있습니다. 표면 거칠기와 부품의 성능 간의 관계는 다음과 같습니다:

1. 호환성 속성에 미치는 영향

다음과 같은 부품 표면의 경우 피팅 요구 사항에 따라 표면 거칠기에 따라 호환성 속성이 영향을 받습니다. 예를 들어 클리어런스 맞춤에서 표면 거칠기 값이 너무 높으면 마모가 발생하기 쉬워 클리어런스가 급격히 증가하여 호환성 특성이 변경되며, 특히 부품 크기와 공차가 작은 경우 이 영향이 더욱 두드러집니다.

마찬가지로 간섭 맞춤에서 표면 거칠기 값이 너무 높으면 실제 유효 간섭량이 감소하여 연결 강도가 감소합니다. 따라서 부품의 표면 품질을 개선하면 클리어런스 핏의 안정성이나 간섭 핏의 연결 강도가 향상되어 부품의 사용 요구 사항을 더 잘 충족할 수 있습니다.

2. 마찰과 마모에 미치는 영향

고르지 않은 두 표면이 접촉하면 표면 피크가 먼저 닿아 실제 유효 접촉 면적이 줄어들고 접촉 부품에 가해지는 압력이 증가하며 피크가 눌리거나 변형되거나 파손될 수 있습니다. 클리어런스 핏의 경우, 피크 사이의 작용이 마찰 저항을 형성하여 부품이 마모될 수 있습니다. 일반적으로 표면이 거칠수록 마찰 계수가 커지고 마찰 저항이 커지며 마찰에 의해 더 많은 에너지가 소비되고 부품이 더 빨리 마모됩니다.

그러나 일부 경우(예: 슬라이딩 베어링 및 유압 가이드 표면의 피팅)에는 표면이 너무 매끄럽지 않으면 윤활유 저장에 도움이 되지 않고 반건식 마찰 또는 건식 마찰을 형성하며 때로는 부품 접촉 표면의 접착력을 증가시켜 마찰 계수를 높이고 마모를 악화시킬 수도 있습니다. 따라서 적절한 표면 거칠기를 선택하면 부품의 마찰과 마모를 효과적으로 줄일 수 있습니다.

3. 내식성에 미치는 영향

부품의 표면이 거칠면 부식성 물질이 계곡에 축적되어 금속 재료의 표면층에 서서히 침투하여 표면 부식을 형성할 가능성이 높습니다. 따라서 부품의 표면 거칠기 값을 줄이면 내식성을 향상시킬 수 있습니다.

4. 부품의 피로 강도에 미치는 영향

부품이 교대로 하중을 받으면 표면에 홈이 쉽게 응력 집중 현상을 형성하여 부품에 가해지는 하중이 증가하고 피로 강도가 감소하며 응력 집중으로 인해 피로 파손이 발생할 수 있습니다. 따라서 부품의 피로 강도를 높이기 위해 가공 중 홈과 스텝 필렛의 표면 품질을 개선하는 데 특별한 주의를 기울여야 합니다.

5. 접촉 강성에 미치는 영향

부품의 표면이 거칠수록 표면 사이의 실제 접촉 면적이 작아지고 단위 면적당 힘이 커지며 피크 상단에서 소성 변형이 커져 접촉 강성이 감소하여 기계의 작업 정확도와 진동 저항에 영향을 미칩니다.

6. 씰링 무결성에 미치는 영향

표면이 고르지 않으면 표면 접촉의 틈새로 가스나 액체가 누출될 수 있습니다. 표면이 거칠수록 조인트 표면의 밀봉이 나빠집니다. 따라서 표면 거칠기 값을 줄이면 부품의 밀봉 성능을 향상시킬 수 있습니다.

요약하면, 표면 거칠기는 기계 부품의 성능과 수명에 직접적인 영향을 미치므로 부품의 표면 거칠기 값을 합리적으로 선택하고 결정해야 합니다.

II. 표면 거칠기의 형상 특성 및 처리 방법

표면 거칠기의 모양 특성과 처리 방법은 표 1에 나와 있습니다.

표 1 표면 거칠기의 형상 특성 및 처리 방법

III. 표면 거칠기의 기호와 의미

1. 표면 거칠기의 그래픽 기호 및 의미

표 2와 같이

표 2 표면 거칠기의 그래픽 기호 및 의미

기호	의미 및 설명
	지정된 표면을 나타내는 기본 기호는 어떤 공정을 통해 얻을 수 있습니다. 표면 거칠기 매개 변수 또는 관련 설명(예: 표면 열처리, 국부 열처리 조건)이 주석으로 표시되지 않은 경우 간소화된 코드 표시에만 적용되며 보충 설명 없이 단독으로 사용할 수 없습니다.
	재료 제거를 위한 확장 기호, 기본 기호에 대시를 추가하여 선삭, 밀링, 드릴링, 연삭과 같은 재료를 제거하여 지정된 표면을 얻었음을 나타냅니다, 전단연마, 에칭, EDM, 가스 절단 등입니다.
	비재료 제거를 위한 확장 기호, 기본 기호에 원이 추가되어 지정된 표면이 주조, 단조, 스탬핑 변형, 열연, 냉연, 분말 야금 등과 같은 비재료 제거 방법으로 얻었거나 표면의 원래 공급 상태를 유지(이전 공정의 상태 유지 포함)하는 데 사용됨을 나타냅니다.
	완전 기호, 표면 구조에 대한 추가 정보를 표시해야 하는 경우 위의 세 가지 그래픽 기호의 긴 면에 수평선을 추가해야 합니다.
	공작물 프로파일의 표면에 대한 그래픽 기호, 도면의 특정보기에서 닫힌 프로파일을 형성하는 표면이 동일한 표면 구조 요구 사항을 갖는 경우 전체 그래픽 기호에 원을 추가하고 도면에서 공작물의 닫힌 프로파일 라인에 표시해야합니다. 마킹으로 인해 모호성이 발생할 수 있는 경우 각 표면을 별도로 표시해야 합니다.

2. 표면 구조에 대한 전체 그래픽 심볼의 구성

표 3과 같습니다.

표 3 표면 구조에 대한 전체 그래픽 심볼의 구성

	a	표면 구조의 단일 요구 사항을 주석으로 표시합니다. 표면 구조 파라미터 코드, 한계값, 전송 대역 또는 샘플링 길이를 표시합니다. 오류를 방지하려면 파라미터 코드와 한계값 사이에 공백을 삽입해야 합니다. 전송 대역 또는 샘플링 길이 뒤에 슬래시 "/"가 있어야 하고, 그 뒤에 표면 구조 파라미터 코드가 있어야 하며, 마지막에는 값
	b	두 개 이상의 표면 구조 요구사항에 주석을 달 때는 첫 번째 표면 구조 요구사항은 a 위치에, 두 번째 표면 구조 요구사항은 b 위치에 작성합니다. 세 번째 이상의 표면 구조 요구사항에 주석을 달 때는 그래픽 기호를 세로로 확장하여 충분한 공간을 남겨야 합니다. 그래픽 기호를 확장할 때 a와 b의 위치는 그에 따라 위로 이동합니다.
	c	가공 방법에 주석을 달아요. 가공 방법, 표면 처리, 코팅 또는 기타 가공 요구 사항(선삭, 연삭, 도금 등), 표면 처리 방법을 작성합니다.
	d	"=", "X", "M" 등과 같이 표면 텍스처와 방향에 주석을 달 수 있습니다.
	e	가공 여유량을 주석으로 표시합니다. 필요한 가공 여유량을 작성하고 밀리미터 단위로 값을 입력합니다.

표면 구조 코드 마킹의 예

표 3-7에 나와 있습니다.

표 4 표면 구조 코드 마킹의 예

기호	의미 설명
	재료 제거 없음, 단방향 상한값, 기본 컨베이어 벨트, R 프로파일, 표면 거칠기 최대 높이 0.4μm, 평가 길이 5샘플링 길이(기본값), "16% 규칙"(기본값)을 표시합니다.
	재료 제거, 단방향 상한값, 기본 컨베이어 벨트, R 프로파일, 표면 거칠기 최대값의 최대 높이를 나타냅니다. 0.2μm, 평가 길이 5샘플링 길이(기본값), "최대 규칙"
	재료 제거, 단방향 상한값, 컨베이어 벨트 0.008~0.8mm, R 프로파일, 산술 평균 편차 3.2μm, 샘플링 길이 5개의 평가 길이(기본값), "16% 규칙"(기본값)을 표시합니다.
	재료 제거, 단방향 상한값, 컨베이어 벨트: 샘플링 길이 0.8μm(λ s 기본값 0.0025mm), R 프로파일, 산술 평균 편차 3.2μm, 평가 길이에는 3개의 샘플링 길이, "16% 규칙"(기본값)이 포함됩니다.
	재료 제거가 허용되지 않음을 나타내며, 양방향 한계값, 두 한계값 모두 기본 컨베이어 벨트, R 프로파일을 사용합니다. 상한값: 산술 평균 편차 3.2μm, 평가 길이는 5샘플링 길이(기본값), "최대 규칙", 하한값: 산술 평균 편차 0.8μm, 평가 길이는 5샘플링 길이(기본값), "16% 규칙"(기본값).

4. 이전과 새로운 표준 표면 구조 그래픽 심볼 비교

표 3-8과 같습니다.

표 5 이전과 새로운 표준 표면 구조 그래픽 심볼 비교

일련 번호GB/T 131 버전1983년(초판) ①1993 (2판) ②2006(3판) ③주요 문제를 설명하는 예시1Ra는 "16% 규칙"만 채택합니다.2Ra의 "16% 규칙" 이외의 매개변수3④최대 규칙4Ra + 샘플링 길이5④④컨베이어 벨트6Ra 및 샘플링 길이 이외의 파라미터7Ra 및 기타 매개변수8④평가 길이의 샘플링 길이가 5가 아닌 경우9④④하한값10상한값 및 하한값

기본값이 정의되어 있지 않으며, 특히 기본 평가 길이, 기본 샘플링 길이, '16% 규칙' 또는 '최대 규칙' 등 다른 세부 사항도 정의되어 있지 않습니다.

GB/T 3505-1983 및 GB/T10610-1989에 정의된 기본값과 규칙은 파라미터 Ra, Ry, Rz(10포인트 높이)에만 사용됩니다. 또한 GB/T 131-1993의 파라미터 표기법에 불일치가 있는데, 표준 텍스트에서는 파라미터 코드의 두 번째 문자를 소문자로 표기해야 하지만 모든 표에서 두 번째 문자는 소문자로 표기하는 반면, 당시 다른 모든 표면 구조 표준에서는 소문자를 사용했습니다.

새로운 Rz는 원래의 Ry로 정의되며, 원래 Ry의 기호는 더 이상 사용되지 않습니다.

항목이 존재하지 않음을 나타냅니다.

IV. 다양한 처리 방법으로 달성 가능한 표면 거칠기

다양한 처리 방법으로 달성할 수 있는 표면 거칠기는 표 6에 나와 있습니다.

표 6 다양한 처리 방법으로 달성 가능한 표면 거칠기