Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

The importance of technological surfaces in everyday life and the possibilities of their measurement

Adamczak Stanisław, Świderski Jacek, Dobrowolski Tomasz

Mechanik

|

2023

|

R. 97, nr 12

6--13

EN

In the paper a practical examples of objects from everyday life were presented with different meanings of form deviations for their functioning, such as: roundness deviation, cylindricity deviation, and the surface texture. For some of them, form deviations and the state of the surface texture are only of aesthetic importance, for others they determine their proper and reliable functioning.

PL

Przedstawiono praktyczne przykłady przedmiotów z życia codziennego o różnym dla ich funkcjonowania znaczeniu odchyłek kształtu, takich jak: odchyłka okrągłości i odchyłka walcowości, oraz struktury geometrycznej powierzchni. Dla niektórych z nich odchyłki kształtu oraz stan struktury geometrycznej powierzchni mają znaczenie wyłączenie estetyczne, w przypadku innych decydują o ich prawidłowym i niezawodnym funkcjonowaniu.

2

Investigation of the Surface Topography of Titanium Alloys Applied to Friction Components

Gawłowski Grzegorz, Niemczewska-Wójcik Magdalena

Advances in Science and Technology. Research Journal

|

2022

|

Vol. 16, no 2

150--158

EN

The subject of this study and analysis was titanium alloy, applied among others to the friction components of orthopaedic (artificial hip joint) implants. This material was subjected to abrasive finishing using a synthetic diamond as a tool. The properties of the studied titanium alloy were characterised. The processing technology and the research methods are discussed. The surfaces, after being subjected to abrasive machining, were studied using three research instruments – an interference microscope, a scanning electron microscope, and an atomic force microscope. Advanced metrology software was used to analyse the measurement data. The aim of the research was to present the changes taking place in the forming of the surface of the studied titanium alloy, in particular those occurring in the final sequential processing. A characterisation of the machined surfaces was prepared based on parametric (surface topography – parameters and functions) and non-parametric (surface morphology – images) analysis. The significant influence of the sequence and the tool (diamond grain and micro-grain) on the surface topography shaped during the technological process is presented. Improvement in the surface quality and features was observed. Parametric analysis showed no significant differences between TA-III and TA-IV surfaces, while these differences were visualised by non-parametric analysis. Moreover, the hereditary features of the surface topography (isotropy and pits/valleys) and their influence on the potential functional properties (place/area for accumulation/retaining of the lubricant in the friction zone) of the titanium alloy were analysed.

3

A low-cost, simple optical setup for a fast scatterometry surface roughness measurements with nanometric precision

Kucharski D., Zdunek H.

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2020

|

Vol. 68, nr 3

485--490

EN

We present a prototype of a simple, low-cost setup for a fast scatterometric surface texture measurements. We used a total integrated scatter method (TIS) with a semiconductor laser (λ = 638 nm) and a Si photodiode. Using our setup, we estimated the roughness parameters Rq for two reference surfaces (Al mirrors with flatness λ/10) and seven equal steel plates to compare. The setup is easily adaptable for a fast, preliminary manufacturing quality control. We show is possible to construct a low-cost measurement system with nanometric precision.

4

The cross-correlation function in assessment of surface topography shaping by hybrid milling and burnishing

Dudzińska Sara, Grochała Daniel, Bachtiak-Radka Emilia

Mechanik

|

2019

|

R. 92, nr 12

798-801

EN

In world literature much attention is devoted not only to the conscious surface shaping, but also to many problems that can be encountered during surface measurement. The development of surface metrology tries to respond to many industrial needs and keep up with sophisticated production techniques. Nevertheless the estimation and comparison of surfaces after several successive treatments is still complicated. For this purpose, the authors proposed the use of a correlation function to evaluate milled and then burnished surfaces, which is an alternative instrument to the parametric evaluation of the surface topography. This method can directly give an answer, whether the technological process has been carried out as expected. The measurements were carried out using a multi-sensor AltiSurf A520 instrument, manufactured by Altimet, according to its own developed methodology.

PL

W literaturze światowej wiele uwagi poświęca się nie tylko świadomemu kształtowaniu powierzchni, lecz także licznym problemom, jakie można napotkać przy jej pomiarach. Choć rozwój metrologii powierzchni niezaprzeczalnie stara się odpowiadać na potrzeby środowiska przemysłowego i nadążać za coraz bardziej wyrafinowanymi technikami produkcyjnymi, to oszacowanie i porównanie powierzchni po kilku następujących po sobie zabiegach wciąż wydaje się skomplikowane. Właśnie dlatego autorzy zaproponowali wykorzystanie funkcji korelacji do oceny chropowatości 3D powierzchni frezowanych, a następnie nagniatanych, która może stanowić doskonałe uzupełnienie oceny parametrycznej. Funkcja korelacji wzajemnej może w sposób bezpośredni dać odpowiedź, czy proces technologiczny został przeprowadzony zgodnie z oczekiwaniami i wymaganym stanem chropowatości 3D. Pomiary przeprowadzono za pomocą wieloczujnikowego instrumentu AltiSurf A520, wyprodukowanego przez firmę Altimet, według własnej metodologii.

5

Nowe metody geometryczne w wieloskalowej analizie topografii powierzchni: nachylenie i krzywizna

Bartkowiak T.

Mechanik

|

2018

|

R. 91, nr 11

966--969

PL

Przedmiotem artykułu jest przedstawienie nowych, geometrycznych metod wielkoskalowych w opisie topografii powierzchni. Istotnym zagadnieniem w inżynierii powierzchni jest znalezienie zależności funkcyjnych między procesem wytwarzania a uzyskaną topografią lub między topografią a zjawiskami występującymi w trakcie jej oddziaływania z otoczeniem (np. tarciem, wytrzymałością zmęczeniową czy refleksyjnością). Właściwości geometryczne chropowatych powierzchni zmieniają się wraz ze skalą obserwacji, wynikającą z pomiaru lub obliczeń. Skoncentrowano się na dwóch nowych metodach analizujących nachylenie i krzywiznę. Krzywizna jest przedstawiana jako tensor, którego komponenty opisują maksymalną i minimalną krzywiznę, w tym ich wartości i kierunki. Nachylenie jest rozumiane jako orientacja w przestrzeni wektora normalnego do powierzchni. Przedstawiono przykładowe korelacje między nachyleniem i krzywizną a parametrami opisującymi ich oddziaływanie z otoczeniem i proces wytwarzania, wskazując na ich duży potencjał w rozwoju wieloskalowego opisu topografii powierzchni.

EN

The aim of this paper is to demonstrate the use of novel geometric multiscale methods in the characterization of surface topographies with a view to establishing functional relations between formation processes and resulted topography or between topography and its performance during interaction with the environment (e.g. friction, fatigue or gloss reflectance). Geometric properties of rough surfaces change with the scale of observation, i.e., measurement or calculation. In this paper, I focus on two novel method, which analyse slope and curvature in multiple scales. The digital nature of measured surfaces is recognized and is not smoothed to fit a continuous function to the measured heights. Curvature is represented as a second order tensor, which components describe maximal and minimal curvatures and their directions. In order to describe curvature distributions for analyzed regions, statistical parameters, such as: mean and standard deviation, are used. Those measures are utilized to find correlations between them and certain formation or performance parameters. The other method described here bases on slope. In this work, two calculation techniques are presented using orientation normal vectors estimated through covariance matrix method or cross product. As a result of further processing, 3D distributions of direction cosines are obtained, based on which multivariate statistical parameters are calculated (incl. measures of dispersion and higher statistical moments). This paper also presents the sample strong correlations between slope or curvature, for actual measured textures, and manufacturing or performance parameters. This indicates a great potential of those two methods in the development of multiscale characterization of surface topographies.

6

Metrological Aspects of Surface Topographies Produced by Different Machining Operations Regarding Their Potential Functionality

Żak K., Grzesik W.

Metrology and Measurement Systems

|

2017

|

Vol. 24, nr 2

325--335

EN

This paper presents a comprehensive methodology for measuring and characterizing the surface topographies on machined steel parts produced by precision machining operations. The performed case studies concern a wide spectrum of topographic features of surfaces with different geometrical structures but the same values of the arithmetic mean height Sa. The tested machining operations included hard turning operations performed with CBN tools, grinding operations with Al2O3 ceramic and CBN wheels and superfinish using ceramic stones. As a result, several characteristic surface textures with the Sa roughness parameter value of about 0.2 μm were thoroughly characterized and compared regarding their potential functional capabilities. Apart from the standard 2D and 3D roughness parameters, the fractal, motif and frequency parameters were taken in the consideration.

7

Multi-scale curvature tensor analysis of machined surfaces

Bartkowiak T., Brown C.

Archives of Mechanical Technology and Materials

|

2016

|

Vol. 36

44--50

EN

This paper demonstrates the use of multi-scale curvature analysis, an areal new surface characterization technique for better understanding topographies, for analyzing surfaces created by conventional machining and grinding. Curvature, like slope and area, changes with scale of observation, or calculation, on irregular surfaces, therefore it can be used for multi-scale geometric analysis. Curvatures on a surface should be indicative of topographically dependent behavior of a surface and curvatures are, in turn, influenced by the processing and use of the surface. Curvatures have not been well characterized previously. Curvature has been used for calculations in contact mechanics and for the evaluation of cutting edges. In the current work two parts were machined and then one of them was ground. The surface topographies were measured with a scanning laser confocal microscope. Plots of curvatures as a function of position and scale are presented, and the means and standard deviations of principal curvatures are plotted as a function of scale. Statistical analyses show the relations between curvature and these two manufacturing processes at multiple scales.

8

Product quality assessment – measurement and analysis of surface topography

Niemczewska-Wójcik M., Sładek J., Tabaka M., Wójcik A.

Metrology and Measurement Systems

|

2014

|

Vol. 21, nr 2

271--280

EN

This paper concerns the issues of measurement techniques, analysis and assessment of the machined surface geometric structure. The aim of this work was to show the application of surface analysis in diagnosing the causes of discrepancies occurring in the manufacturing process, which may result from ill-matched (poorly fitting) process parameters. An appropriate system of control and interpretation of results may allow early reaction to unfavorable trends (for example blunting of the tool) and prevention of undesirable defects. The subject of research was a waste basket used in the construction of retaining sewer systems. In this paper, the quality of the waste basket as well as its manufacturing process were analyzed and assessed. The research was carried out with the use of three measurement stands, i.e. optical microscopy (OM), scanning electron microscopy (SEM) and white light interferometer (WLI). The surface analysis proved to be important from the viewpoint of outlining the production process as well as improving the product quality. The software used for topographical analysis appeared to be significant for the success of the analysis, providing notable economic effects, namely the lack of defects.

9

Measurement techniques used for analysis of the geometric structure of machined surfaces

Niemczewska-Wójcik M., Mathia T., Wójcik A.

Management and Production Engineering Review

|

2014

|

Vol. 5, No. 2

27--32

EN

The quality of machined surfaces, resulting from the manufacturing process and conditioning their functionality, is determined by the surface geometric structure (SGS). There is a close relationship between surface properties, shape, qualitative imagining of the surface topography, technique and technology employed for machining purposes [1, 2]. If a given surface is to have practical applications in engineering, the correct technological process needs to be chosen. In the paper, various techniques used for measuring the surface geometric structure were described. The results of the study, which were obtained from different measuring devices like Atomic Force Microscopy (AFM), Scanning Electron Microscopy (SEM) and Optical Interferometer (WLI), were presented. Optical Microscopy (OM) was shown as a helpful device to analyse some aspects of surface topography. Each measuring technique provided different, yet complementary data on the topography of the machined surfaces. Owing to this, a full characterization of the geometric surface structure of the machined surfaces was enabled, including surface properties resulting from the applied technological process. Based on the measurements made, the characteristics of chosen devices (measurement techniques) were defined with an indication of how they can be applied to the analysis of the surface geometric structure (SGS). The devices which are considered to give the best view of examined surfaces and allow a thorough analysis of their irregularities were then indicated.

10

Machinability of high-strength low-alloy steel D38MSV5S forged crankshafts

Pereira A., Riveiro E., Martínez J., Pérez J. A.

Archives of Mechanical Technology and Automation

|

2014

|

Vol. 34, no. 4

45--57

EN

The high strength low steel alloy (HSLA) denominated D38MSV5S, is a steel material widely used by forging companies, especially in the automotive industry, as crankshaft material due to its high fatigue resistance when is subjected to torsion. The aim of the following work verifies the machining conditions with two different cutting inserts. Moreover, it must be an initial step for comparison of the machinability of current crankshafts’ steel to new micro-alloyed steel used in forging in the purpose of future study. To verify the cutting conditions and tools’ behaviors, it was necessary to take into consideration the roughness measurements at different stages of machining operations. Also, surface wear measurements for tools and specimens were included. The next three different machining operations: facing, turning and drilling in lathe were studied both for roughing and finishing. And finally, determining the way to optimize the machine’s electric consumption, the surface’s characterization, the insert’s wear and the process time were included in the study.

11

Badania porównawcze chropowatości powierzchni gładkich za pomocą skaterometrii, interferometrii i mikroskopii sił atomowych

Synak R., Pawełczak M., Lipiński W., Gocman K.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2013

|

Vol. 54, nr 1

46-53

PL

Opisano aparaturę służącą do badania chropowatości powierzchni działającą na następujących zasadach: rozpraszania światła (skaterometrii metodą TIS), interferometrii światła białego oraz mikroskopii sił atomowych. Głównym celem prac było porównanie wyników pomiarów parametru chropowatości Sq powierzchni gładkich uzyskanych za pomocą nowego układu TIS, tj. integratora fotodiodowego z wynikami otrzymanymi przy użyciu wymienionych przyrządów. Badania przeprowadzono przy wykorzystaniu próbek wykonanych z płytek krzemowych, zwierciadeł optycznych, płytek wzorcowych i innych płytek metalowych. Próbki charakteryzowały się wartościami chropowatości Sq z zakresu od ok. 0,5 do ok. 25 nm. Badania wykazały dużą zgodność wyników pomiaru chropowatości uzyskanych za pomocą integratora i wymienionej aparatury.

EN

Instruments destined for testing smooth surface parameters, based on the following principles: scatterometry (TIS), white light interferometry and atomic force microscopy have been described in the paper. The main purpose of the investigations was comparing measurement results obtained using a novel TIS device, e.g., the photodiode intergrator with results gained from other apparatus. Comparisons have been done by measuring roughness of the following samples: silicon wafers, optical mirrors, size blocks and metal plates. They are characterized by the r.m.s. roughness Sq of 0.5...25 nm. The investigations prove a good agreement of measurement results obtained using the photodiode integrator and other instruments.

12

Badania porównawcze parametrów powierzchni gładkich metodami rozpraszania światła

Jaglarz J., Kapłonek W., Lipiński W., Pawełczak M., Synak R.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2012

|

Vol. 53, nr 12

92-99

PL

Opisano metody i aparaturę służącą do badania parametrów powierzchni opartą na następujących zasadach: pomiaru całkowitej mocy promieniowania rozproszonego przez powierzchnię (TIS), pomiaru kątowego rozkładu natężenia promieniowania rozproszonego (ARS) oraz pomiaru indykatrys promieniowania rozproszonego zmodyfikowaną metodą ARS. Głównym celem prac było porównanie wyników pomiarów chropowatości powierzchni uzyskiwanych za pomocą nowego układu TIS, tj. integratora fotodiodowego i sfery integracyjnej, a także doświadczalne sprawdzenie poprawności założeń przyjmowanych przy projektowaniu integratora. Dokonano tego na podstawie pomiarów za pomocą aparatury ARS rozkładów natężenia promieniowania, pomiarów długości autokorelacji nierówności powierzchni i innych. Badania przeprowadzono przy wykorzystaniu próbek wykonanych z materiałów charakteryzujących się wysokościami nierówności od ok. 0,5 do ok. 25 nm. Badania wykazały dużą zgodność wyników pomiaru chropowatości uzyskanych za pomocą integratora i innej aparatury oraz potwierdziły zasadność przyjętych założeń projektowych.

EN

Methods and instruments destined for testing smooth surface parameters have been described in the paper. They are based on the following principles: total integrated scatter (TIS), angle-resolved scatter (ARS) and modified ARS method. The main purpose of investigations was comparing of roughness measurement results obtained using a novel TIS device, e.g., the photodiode integrator and the integrating sphere, as well as experimental proving validity of assumptions accepted when designing the integrator. They have been accomplished using ARS apparatus for measuring scatter distribution, r.m.s. roughness and autocorrelation length. Investigations have been performed using samples characterized by r.m.s. roughness from 0.5 nm to about 25 nm. They show a good compatibility of results obtained using the integrator and other instruments and confirm correctness of initial assumptions.

13

Metody i aparatura do badania parametrów powierzchni przy wykorzystaniu zjawiska rozpraszania światła

Synak R., Ryżko J.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2011

|

Vol. 52, nr 11

97-100

PL

Scharakteryzowano zwięźle metody pomiarowe stosowane przy określaniu parametrów powierzchni nierównych, głównie wysokości przy wykorzystaniu zjawiska rozpraszania światła. Podano główne zastosowania tych pomiarów. Pokazano zdjęcia i niektóre parametry urządzeń skaterometrycznych wytwarzanych przez przodujących w tej dziedzinie producentów amerykańskich. Przytoczono też informacje o pracach prowadzonych nad taką aparaturą w Polsce.

EN

Measurement methods used for determining rough surfaces parameters, based on light scattering are shortly described. The main applications of this measurements are given. Some photographs and parameters of the scatterometer devices produceded by recognized American companies are shown. Information about works in this area in Poland is also given.

14

Zintegrowana głowica pomiarowa do badania chropowatości powierzchni bardzo gładkich

Synak R., Pawełczak M.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2008

|

Vol. 49, nr 11

266-270

PL

Opisano laserową głowicę służącą do pomiaru chropowatości i reflektancji powierzchni. Działanie przyrządu jest oparte na zasadzie pomiaru parametru TIS, przy czym pomiaru tego dokonuje się za pomocą nowego, specjalnego układu, który umożliwia uzyskanie urządzenia o zwartej budowie i małych rozmiarach. Przytoczono wyniki niektórych badań przyrządu oraz przedstawiono jego główne cechy i parametry.

EN

A handy laser instrument performing non-contact measurements of surface roughness and surface diffuse and specular reflectances is presented. The instrument operates on the principle of measuring the TIS parameter. The distinguishing feature of this scatterometer is the compact measurement head construction, resulting in its small size. Results of some investigations as wellas main features and specifications of the scatterometer are presented.