ความหยาบผิว (Roughness) คืออะไร สามารถวัดได้อย่างไร

เพื่อน ๆ เคยสงสัยไหมครับว่า ความหยาบผิว (Roughness) หรือ ความเรียบผิว คืออะไร มีความสำคัญอย่างไร แล้วมีวิธีการวัดค่าอย่างไร ใช้มือลูบเพื่อตรวจสอบค่าได้ไหม ? หรือใช้สายตาในการคาดคะเนได้หรือเปล่า ? แล้วถ้าไม่ใช้สองวิธีข้างต้น จะมีเครื่องมือวัดที่สามารถวัดความหยาบผิวได้ไหมนะ เรามาหาคำตอบกันในบทความนี้กันครับ

ความหยาบผิว (Roughness) คือ ?

Roughness คือ ความหยาบของผิวชิ้นงาน หรือบางคนก็อาจจะเรียกกันว่า ความเรียบผิว ก็ได้เช่นกัน ที่เกิดจากการแปรรูปงานรูปแบบหนึ่ง ซึ่งเกิดจากรูปร่างของเครื่องมือที่ใช้ขึ้นรูปชิ้นงาน และกระบวนการขึ้นรูป ความหยาบของผิวมีความสำคัญต่อการใช้งาน ตัวอย่าง เช่น ความแม่นยำ ความสามารถในการป้องกันการรั่วซึม (Seal property) ความสวยงาม ความรู้สึก โดยมีเครื่องมือที่ใช้ในการวัดความหยาบผิวเรียกว่า Roughness tester

ตัวอย่าง เครื่องมือวัด ความหยาบผิว (Roughness tester)

เครื่องมือวัดความหยาบผิว มีด้วยกันหลายรูปแบบ ซึ่งค่าความหยาบผิวที่ได้ออกมาก็จะมีความละเอียดแม่นยำที่แตกต่างกันออกไป ในบทความนี้เราจะยกตัวอย่างเครื่องมือวัดความหยาบผิวที่นิยมใช้ในโรงงานอุตสาหกรรมกันครับ

รูปภาพ	วิธีการใช้งาน ข้อดีและข้อเสีย
แผ่นตัวอย่างวัดความหยาบผิว	นำแแผ่นตัวอย่างวัดความหยาบผิวมาทำการวัดเปรียบเดียวกับชิ้นงานจริงโดยใช้สายตาคาดคะน ข้อดี -ใช้งานง่าย, พกพาสะดวก ข้อเสีย – ค่าที่ได้เป็นการประมาณ – มีข้อผิดพลาดสูง – รูปแบบการวัดมีข้อจำกัด เช่น วัดได้แค่ Ra และ Rz

รูปภาพ	วิธีการใช้งาน ข้อดีและข้อเสีย
Portable Surface Roughness tester	ใช้หัวโพรบลากไปบนชิ้นผิวของงานเพื่อทำการวัด สามารถแสดงผลการทดสอบได้หลังจากการวัด ผ่านทางกระดาษปริ้นและหน้าจอของเครื่องอ่านค่า ข้อดี -ใช้งานง่าย, พกพาสะดวก -รูปแบบการวัดมีให้เลือกใช้มากขึ้น เช่น Ra, Ry ,Rz เป็นต้น -ระยะในการวัดชิ้นงานค่อนข้างจำกัด -ราคาไม่สูง ข้อเสีย – ไม่สามารถจัดเก็บไฟล์ในรูปแบบดิจิทัล ตัวอย่างเช่น กราฟในรูปแบบ Excel เพื่อนำไปวิเคราะห์ข้อมูลเพิ่มเติมในครั้งต่อไปได้

รูปภาพ

วิธีการใช้งาน ข้อดีและข้อเสีย

Surface Roughness tester station

ใช้หัวโพรบลากไปบนชิ้นผิวงานเพื่อทำการวัด สามารถแสดงผลการทดสอบได้หลังจากการวัด ผ่านทางกระดาษปริ้นและหน้าจอของเครื่องคอมพิวเตอร์ ข้อดี – รูปแบบการวัดมีให้เลือกใช้มากขึ้น เช่น Ra, Ry ,Rz ,Rrms, Rmax และอื่น ๆ – สามารถวัดชิ้นงานที่มีความยาวมากได้ เช่น ท่อ เป็นต้น – ข้อมูลที่ได้สามารถวิเคราะห์ค่าของได้หลายค่าพร้อม ๆ กันในการวัดเพียงครั้งเดียว ข้อเสีย – ผู้ใช้งานต้องมีความชำนาญและพื้นฐานระดับหนึ่ง – ราคาสูง

หลักการทำงานของ เครื่องวัดความหยาบผิว (Surface Roughness tester

1. เมื่อหัวโพรบแตะลงบนผิวของชิ้นงาน หัวโพรบจะถูกลากไปตามระยะที่เรากำหนดในโปรแกรม
2. ในขณะที่หัวโพรบลาก คอมพิวเตอร์ก็จะประมวลผลเป็นกราฟ (roughness profile)ออกมา

ช่วงของการวิเคราะห์ค่า ความหยาบผิว

ในการวิเคราะห์วัดค่าความหยาบผิวต้องคำนึงถึงสิ่งต่อไปนี้

1. Tracing length หรือ Travel length คือ ระยะความยาวทั้งหมดที่หัวโพรบลากบนผิววัตถุทดสอบ
2. Evaluation Length คือ ระยะความยาวที่นำมาคำนวณหาค่าความหยาบผิว
3. Pre-operation Length คือ ระยะลากเผื่อก่อนการวัดค่าความหยาบผิว ใช้เผื่อหลีกเลี่ยงค่าความคลาดเคลื่อนที่เกิดจากเข็มสัมผัสชิ้นงานครั้งแรก ซึ่งอาจจะเกิดค่าสูงสุดและต่ำสุดขึ้นได้ในจุดนี้ ความยาวตรงส่วนนี้ไม่ได้นำมาใช้ในการคำนวณ
4. Post-operation Length คือ ระยะลากเผื่อหลังการวัดค่าความหยาบผิว ใช้เผื่อหลีกเลี่ยงค่าความคลาดเคลื่อนที่เกิดจากเข็มหยุดการเคลื่อนทันที เมื่อถึงตำแหน่งที่ต้องการวัด ซึ่งอาจจะเกิดค่าสูงสุดและต่ำสุดขึ้นได้ในจุดนี้ ความยาวตรงส่วนนี้ไม่ได้นำมาใช้ในการคำนวณ
5. Sampling length หรือ ระยะ Cut-off เป็นระยะใช้ในการกรองค่าสูงสุดและต่ำสุดที่จะนำมาใช้คำนวณ ระยะที่นิยมใช้กัน ได้แก่ 0.25 mm. 0.8 mm. และ 2.5 mm. เป็นต้น  

ค่าการวัด ความหยาบผิว ที่นิยมใช้งาน

การวัดความหยาบผิวของชิ้นงานนั้น มีมากมายหลายค่าให้เลือกใช้ เช่น Rp, Rt, Ra, Rv, Rc, Rq, Rz, , RSm ,Rsk และอื่น ๆ อีกมากมายวันนี้ทาง MiSUMi จะอธิบายตัวอย่างค่าที่นิยมใช้ในการวัดนั้นก็คือ  Ra และ Rz มาดูกันครับ 2 ค่านี้มีความหายและการคำนวณอย่างไร

1.Ra (Arithmetical Roughness mean)

Ra (Arithmetical Roughness mean) เป็นการวัดค่าความหยาบผิวเฉลี่ยของพื้นที่ผิวที่วัดได้ เป็นค่าที่นิยมใช้กันมากในอุตสาหกรรมการผลิต มีหน่วยเป็น ไมโครเมตร (μm)

สูตรคำนวณค่า Ra

2.Rz (Ten-point mean roughness)

Rz (Ten-point mean roughness) เป็นการวัดค่าความหยาบผิวเฉลี่ยของพื้นที่ผิวที่วัดได้ โดยวิธีการคำนวณนั้นจะพิจารณาจากจุดที่มีค่าสูงสุดของกราฟ จำนวน 5 จุด และจุดที่มีค่าต่ำสุดของกราฟจำนวน 5 จุด สามารถดูสูตรคำนวณได้จากกราฟด้านล่างมีหน่วยเป็น ไมโครเมตร (μm)

สูตรการคำนวณค่า Rz

ปัจจัยพื้นฐานที่ต้องคำนึงถึงเมื่อใช้งาน เครื่องวัดความหยาบผิว

1.พื้นที่การใช้งาน

การใช้งานเครื่องวัดความหยาบผิว ไม่ควรใช้ในพื้นที่ที่มีการสั่นสะเทือนสูง เพราะแรงสั่นสะเทือนจากภายนอกมีผลต่อหัวโพรบของเครื่องวัด ในขณะที่หัวโพรบเคลื่อนที่

2.การตั้งระนาบของเครื่องมือวัด

ควรทำการ  Calibrate ทุกครั้งก่อนการใช้งานเพื่อให้ได้ระนาบที่เหมาะสม ซึ่งทำได้โดยการลองใช้แผ่นวัดความหยาบอ้างอิง (Specimen) ของเครื่องวัด ที่ติดมากับเครื่อง ทำการวัดเพื่อตรวจสอบว่าได้ค่าที่ได้มีความใกล้เคียงกับ Specimen ที่ระบุไว้หรือไม่ จากภาพตัวอย่าง จะเห็นว่า ค่า Ra ของ แผ่นวัดความหยาบอ้างอิงผิว (Specimen) มีค่า 29.7 μm เป็นค่าอ้างอิงที่ใช้ในการตวจสอบการวัด

จบกันไปแล้วนะครับ สำหรับความรู้ที่เรานำมาฝากกันในสัปดาห์นี้ นั้นก็คือเรื่อง ความหยาบผิว (Roughness) หวังว่าเพื่อน ๆ จะได้สาระความรู้เพิ่มเติมมากยิ่งขึ้นจากบทความนี้ สุดท้ายนี้เรามีคำศัพท์ที่น่าสนใจมาฝากกันเหมือนเดิมครับ

คำศัพท์ที่น่าสนใจ