Oberflächenrauheit testen

Einführung

Die Oberflächenrauheit ist ein wichtiger Parameter in der Tribologie, da sie direkten Einfluss auf Reibung, Verschleiß und Schmierung von Materialien hat. Um die Oberflächenrauheit zu bestimmen, werden verschiedene Testverfahren eingesetzt, die es ermöglichen, die Mikrotopographie einer Oberfläche zu quantifizieren. In diesem Artikel werden verschiedene Methoden zur Messung der Oberflächenrauheit vorgestellt.

Kontaktprofilverfahren

1. Stylusprofilometer

Das Stylusprofilometer ist eine der ältesten und einfachsten Methoden zur Messung der Oberflächenrauheit. Ein feiner Stylus fährt über die Oberfläche und misst die vertikalen Abweichungen. Durch die Bewegung des Stylus können Profile erstellt werden, aus denen Rauheitsparameter wie Rz, Ra und Rq berechnet werden können.

2. Optisches Interferenzverfahren

Das optische Interferenzverfahren nutzt die Interferenz von Lichtwellen, um die Oberflächenrauheit zu bestimmen. Durch die Messung der Phasenverschiebung des reflektierten Lichts können hochauflösende 3D-Oberflächenprofile erstellt werden. Diese Methode eignet sich besonders für glatte Oberflächen mit geringer Rauheit.

Oberflächenabbildungsverfahren

1. Rasterkraftmikroskopie (AFM)

Das Rasterkraftmikroskop nutzt eine mikromechanische Spitze, um die Oberfläche abzutasten. Durch die Messung der Kräfte zwischen Spitze und Oberfläche können hochauflösende 3D-Bilder erstellt werden. Mit der AFM können Rauheitsparameter auf nanoskaliger Ebene gemessen werden.

2. Rasterelektronenmikroskopie (REM)

Das Rasterelektronenmikroskop erzeugt hochauflösende Bilder der Oberfläche durch Abtasten mit einem Elektronenstrahl. Durch die Analyse der zurückgestreuten Elektronen können Rauheitsparameter auf mikroskopischer Ebene bestimmt werden. Die REM eignet sich besonders für die Untersuchung von strukturierten Oberflächen.

Streulichtverfahren

1. Streulichttopographie

Die Streulichttopographie nutzt die Streuung von Licht an der Oberfläche, um das Relief zu messen. Durch die Analyse des gestreuten Lichts können Rauheitsparameter wie Rz und Ra bestimmt werden. Diese Methode eignet sich besonders für die schnelle und zerstörungsfreie Messung großer Oberflächen.

2. Streulichtinterferometrie

Die Streulichtinterferometrie kombiniert Streulicht und Interferenz, um hochauflösende 3D-Bilder der Oberfläche zu erstellen. Durch die Messung der Phasenverschiebung des gestreuten Lichts können Rauheitsparameter auf submikroskopischer Ebene bestimmt werden. Diese Methode eignet sich besonders für die Charakterisierung von feinen Oberflächenstrukturen.

Fazit

Die Messung der Oberflächenrauheit ist ein wichtiger Schritt in der tribologischen Forschung und Industrie. Durch die Verwendung verschiedener Testverfahren können Rauheitsparameter auf unterschiedlichen Skalen gemessen werden, was ein besseres Verständnis der Oberflächeneigenschaften ermöglicht. Die Wahl der geeigneten Methode hängt von der Art der Oberfläche, der geforderten Genauigkeit und der Skala der zu untersuchenden Strukturen ab.