ความหยาบผิวแหวนซีลกราไฟต์: การวิเคราะห์ครบทุกมิติจาก Ra ถึง Rz

การปรับปรุงความหยาบผิวหน้าจาก Ra 0.4 μm เป็น 0.05 μm ช่วยลดการรั่วซึมได้ถึง 90% — ซึ่งเป็นเหตุผลที่ความหยาบผิวเป็นรายการตรวจสอบภายนอกที่จำเป็นสำหรับแหวนซีลคาร์บอนกราไฟต์ ความต้องการแตกต่างกันตามภูมิภาค: ผิวหน้าซีลกลต้องมี Ra ≤ 0.1 μm พร้อมการประเมิน Rz เพื่อความต้านทานการสึกหรอ ขณะที่รูบุชชิ่งตรวจสอบเพื่อหารอยขีดข่วนเป็นหลัก บทความนี้กำหนดเป้าหมายความหยาบผิวตามชิ้นส่วน วิธีการวัด และการควบคุมกระบวนการ — รวมถึงเกณฑ์การสึกหรอของเครื่องมือตัดที่ต้องเปลี่ยน

1. คำอธิบายพารามิเตอร์ความหยาบผิว

1.1 Ra (ค่าเฉลี่ยเลขคณิตของความหยาบผิว)

Ra เป็นพารามิเตอร์ที่ใช้บ่อยที่สุด — คือค่าเฉลี่ยเลขคณิตของการเบี่ยงเบนสัมบูรณ์ของโปรไฟล์ผิวในช่วงความยาวตัวอย่าง Ra สะท้อนความเรียบโดยรวมของผิวหน้าแต่ไม่สามารถแยกแยะยอดสูงสุดจากหุบลึก และไม่ไวต่อยอดสูงสุดที่ผิดปกติ ผิวหน้าซีลกราไฟต์มักต้องการ Ra ≤ 0.1 μm

1.2 Rz (ความหยาบผิวสูงสุดเฉลี่ย)

Rz คือค่าเฉลี่ยของยอดสูงสุด 5 จุดและหุบลึกสุด 5 จุดภายในช่วงความยาวตัวอย่าง มีความไวต่อยอดสูงสุด จึงสะท้อนความต้านทานการสึกหรอได้ดีกว่า ที่ค่า Ra เท่ากัน Rz อาจแตกต่างกันมาก ซีลคุณภาพสูงอาจต้องการ Rz ≤ 0.5 μm

1.3 Rq (ค่า Root-Mean-Square ของความหยาบผิว)

Rq มีความไวต่อการเบี่ยงเบนขนาดใหญ่กว่า มักใช้ในการวิเคราะห์ทางสถิติ โดยทั่วไปจะสูงกว่า Ra ประมาณ 10~25%

1.4 Rmax (ความลึกความหยาบผิวสูงสุด)

Rmax คือความแตกต่างสูงสุดระหว่างยอดและหุบลึกในช่วงความยาวตัวอย่างเดียว มีความไวต่อจุดบกพร่อง มักใช้เพื่อตรวจจับรอยขีดข่วน

1.5 Rt (ความลึกความหยาบผิวรวม)

Rt คือความแตกต่างสูงสุดระหว่างยอดและหุบลึกในช่วงความยาวการประเมิน สะท้อนความไม่เรียบสูงสุดของผิวหน้า

1.6 การเลือกพารามิเตอร์

• ผิวหน้าซีล: Ra + Rz (ความเรียบโดยรวม + ความต้านทานการสึกหรอ)
• รูบุชชิ่งเลื่อน: Ra + Rmax (ตรวจจับรอยขีดข่วน)
• ผิวหน้าไม่ทำงาน: Ra เท่านั้น
• งานสำคัญ: Ra + Rz + Rmax (นิวเคลียร์ อวกาศ)

2. ข้อกำหนดความหยาบผิวตามภูมิภาค

2.1 ผิวหน้าซีลกล

ผิวหน้าเป็นพื้นผิวหลักที่ทำงาน ต้องการความเรียบและความเรียบเนียนสูง

• งานทั่วไป: Ra 0.05~0.1 μm
• ของเหลวความหนืดสูง: Ra 0.1~0.2 μm (ความหยาบบางส่วนช่วยกักเก็บน้ำมัน)
• ของเหลวความหนืดต่ำ (เช่น LPG): Ra ≤ 0.05 μm
• ความเรียบผิวหน้า: ≤ 0.6 μm (ตรวจสอบด้วยสารเรืองแสง)

2.2 รูบุชชิ่ง

รูจับคู่กับเพลาขับ — เป็นพื้นผิวทำงานของแบริ่งเลื่อน

• งานทั่วไป: Ra 0.4~0.8 μm
• งานความเร็วสูง: Ra 0.2~0.4 μm
• งานความเร็วต่ำ น้ำหนักมาก: Ra 0.8~1.6 μm (ความหยาบปานกลางช่วยกักเก็บน้ำมัน)

2.3 ผิวด้านนอกบุชชิ่ง

ผิวด้านนอกจับคู่กับตัวเรือน ใช้สำหรับการจัดตำแหน่งเป็นหลัก

• การยึดแบบรัดแน่น (interference fit): Ra 0.8~1.6 μm
• การยึดแบบมีช่องว่าง (clearance fit): Ra 0.4~0.8 μm

2.4 ผิวหน้าของแหวนแยกแบบแบ่งส่วน

ผิวหน้าแยกเป็นพื้นผิวซีลสำคัญของแหวนแยก ต้องการความเรียบสูง

• ความเรียบ: ≤ 0.01 มม.
• ความหยาบ: Ra 0.4~0.8 μm

2.5 รัศมีโค้งบริเวณเปลี่ยนผิวหน้าเป็นผิวด้านนอก

บริเวณนี้เกิดความเค้นสูง ต้องการการเปลี่ยนผ่านที่เรียบเนียน

• ความหยาบ: Ra 0.4~0.8 μm
• รัศมีโค้ง: R 0.5~1.0 มม.

3. วิธีการและอุปกรณ์วัด

3.1 เครื่องวัดโปรไฟล์แบบสัมผัส

เครื่องวัดโปรไฟล์แบบสัมผัส (เช่น Mitutoyo SJ-210, Taylor Hobson Surtronic) ใช้ปลายเพชรถูกลากผ่านพื้นผิว ข้อดี: วัดค่า Ra, Rz, Rmax ได้อย่างเสถียร ข้อเสีย: ปลายสัมผัสอาจทำให้วัสดุนุ่มเป็นรอยขีดข่วนได้ จึงควรใช้ปลายสัมผัสแรงต่ำ (0.75 mN) สำหรับกราไฟต์

3.2 เครื่องวัดโปรไฟล์แบบออปติคัล

เครื่องวัดโปรไฟล์แบบออปติคัล (เช่น กล้องจุลทรรศน์เลเซอร์คอนโฟคอล Keyence VK-X) สแกนพื้นผิวด้วยเลเซอร์โดยไม่สัมผัส ข้อดี: ไม่ทำลายชิ้นงาน แสดงภาพสามมิติของพื้นผิว ข้อเสีย: ต้องเคลือบผิวสำหรับกราไฟต์ที่สะท้อนแสงต่ำ

3.3 เครื่องวัดโปรไฟล์แบบอินเทอร์เฟอโรมิเตอร์

การวัดด้วยอินเทอร์เฟอโรมิเตอร์ใช้การแทรกสอดของคลื่นแสงเพื่อวัดพื้นผิวด้วยความแม่นยำระดับนาโนเมตร เหมาะสำหรับการตรวจสอบหน้าซีลที่ต้องความแม่นยำสูงมาก

3.4 ตัวอย่างเปรียบเทียบ

ใช้ตัวอย่างมาตรฐานความหยาบ (GB/T 6060.2) เปรียบเทียบด้วยสายตากับชิ้นงาน เหมาะสำหรับการตรวจสอบอย่างรวดเร็วในโรงงาน แต่มีความแม่นยำน้อย

3.5 การตรวจสอบด้วยสารเรืองแสง

ทาสารเรืองแสงบนหน้าซีลและส่องด้วยแสงยูวี เพื่อตรวจหารอยแตกร้าวขนาดเล็กและรูพรุน มักใช้ร่วมกับการตรวจสอบความเรียบ

4. กระบวนการตรวจสอบของ Huahao Sealing

4.1 การตรวจชิ้นงานแรก

ตรวจความหยาบ 100% ของชิ้นงานแรกในแต่ละล็อตเพื่อยืนยันความเสถียรของกระบวนการ

4.2 การสุ่มตรวจระหว่างกระบวนการ

สุ่มตรวจตามมาตรฐาน GB/T 2828.1 AQL 1.0 พารามิเตอร์สำคัญ: Ra, Rz

4.3 การตรวจสอบก่อนส่งมอบขั้นสุดท้าย

ตรวจความหยาบและลักษณะสำคัญ 100% ของแต่ละชิ้นก่อนจัดส่ง พร้อมรายงานผลการตรวจสอบ

4.4 อุปกรณ์

• เครื่องวัดโปรไฟล์ Mitutoyo SJ-410 (ความแม่นยำ 0.01 μm)
• Taylor Hobson Form Talysurf PGI 1240 (ความแม่นยำ 0.001 μm)
• กล้องจุลทรรศน์เลเซอร์คอนโฟคอล Keyence VK-X200
• แผ่นออปติคัลแบน (φ 150 mm, ความแม่นยำ λ/10)

5. ปัจจัยกระบวนการที่มีผลต่อความหยาบ

5.1 ปัจจัยเครื่องมือ

• การสึกหรอ: การสึกหรอบริเวณขอบ VB ≥ 0.2 mm ทำให้ความหยาบเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ
• รูปร่าง: มุมตัด 5~10°, มุมลบ 8~12°, รัศมีมุม 0.4~0.8 mm เป็นที่ต้องการ
• วัสดุ: เครื่องมือเคลือบเพชรทำให้ได้ค่า Ra ≤ 0.1 μm

5.2 พารามิเตอร์การตัด

• ความเร็ว: ความเร็วสูงขึ้น พื้นผิวจะเรียบขึ้น
• อัตราป้อน: อัตราป้อนต่ำ พื้นผิวเรียบขึ้น แต่ประสิทธิภาพลดลง
• ความลึก: 0.1~0.2 mm สำหรับงานเก็บผิว

5.3 ปัจจัยชิ้นงาน

• ความหนาแน่นของกราไฟต์: ความหนาแน่นสูงกว่าทำให้ความหยาบต่ำกว่า
• การอัดซึม: ความพรุนสูงทำให้เกิดรูพรุนหลังการกลึง
• ความไม่สมมาตร: คุณสมบัติต่างกันตามแนวและขวางทิศทางการอัด

5.4 ปัจจัยเครื่องจักร

• การสั่นของแกนหมุน: ≤ 1 μm
• ความแม่นยำการป้อน: ≤ 2 μm
• ความแข็งแรง: ความแข็งแรงสูงลดการสั่นและปรับปรุงพื้นผิว

6. ปัญหาทั่วไปและวิธีแก้ไข

6.1 ลายจุดบนพื้นผิว

อาการ: มีลายเส้นหรือลายจุดเป็นช่วงๆ

สาเหตุ: การสั่นของเครื่องมือ ความแข็งแรงของเครื่องจักรไม่เพียงพอ

วิธีแก้: ลดความลึก เพิ่มความเร็ว ตรวจสอบการติดตั้งเครื่องมือ

6.2 ขอบแตก

อาการ: ขอบแตกหัก

สาเหตุ: มุมลบมากเกินไป แรงกระแทกสูง

วิธีแก้: ลดมุมลบ ใช้การเข้าโค้ง เพิ่มการรองรับ

6.3 รูพรุน

อาการ: รูเล็กๆ บนพื้นผิว

สาเหตุ: การอัดซึมไม่เพียงพอ ความพรุนสูง

วิธีแก้: ปรับปรุงการอัดซึม เพิ่มความดันการอัดซึม

6.4 รอยขีดข่วน

อาการ: รอยขีดข่วนลึกตามทิศทาง

สาเหตุ: น้ำหล่อเย็นปนเปื้อน เครื่องมือสึกหรอ

วิธีแก้: ตรวจสอบเครื่องมือ กรองน้ำหล่อเย็น

บทสรุป

การควบคุมความหยาบผิวสำหรับแหวนซีลกราไฟต์เป็นงานวิศวกรรมระบบที่ครอบคลุมทั้งวัสดุ กระบวนการ อุปกรณ์ และการตรวจสอบ Huahao Sealing Co., Ltd. ได้จัดตั้งระบบรับประกันความหยาบผิวที่ครบถ้วนโดยมีข้อกำหนดกระบวนการที่เข้มงวดในทุกขั้นตอนตั้งแต่การอัดซึมจนถึงการขัดละเอียด เราให้บริการรายงานการตรวจสอบความหยาบผิวและให้คำปรึกษาด้านกระบวนการ กรุณาติดต่อทีมวิศวกรของเราได้โดยตรง