Dalga boyu parametreleri

Ortalama dalga boyu, frekans ve genliklerin dikkate alındığı lokal tepe ve çukurlar arasındaki aralığın bir ölçüm değeridir ve λa parametresiyle gösterilir. Bu parametre, (4.17) nolu denklemle hesaplanabilir [22].

a a a

R

.

2

∆

π

λ

=

Ortalama karekök dalga boyu, frekans ve genliklerin dikkate alındığı lokal tepe ve çukurlar arasındaki aralığın ortalama karekökünün bir ölçüm değeridir ve λq parametresiyle gösterilir. Bu parametre, (4.18) nolu denklemle hesaplanabilir.

q q q

R

.

2

∆

π

λ

=

Kayma oranı, belli bir yükseklikte uzayan profilin katı malzemesinin oranıdır ve tp sembolüyle gösterilir. Mühendislik yüzeylerinde aşınmayı en aza indirmek için iki parça arasında eş zamanlı hareket eden bir kayma yüzeyinin oluşturulması gereklidir. tp parametresi, yüzeylerde aşınmanın etkisini gösterir ve (4.19) nolu denklemle hesaplanabilir. Burada; “L” profilin değerlendirme uzunluğu ve “li” profilin i. sayısındaki çizgi uzunluğudur [23].













=

L

1

t

59

4.5.3.5. Dalgalılık faktörü

Dalgalılık faktörü, ortalama pürüzlülük ile bir profilin toplam aralığı arasındaki oran olarak tanımlanır ve Wf sembolüyle gösterilir. Dalgalılık faktörü, (4.20) nolu denklemle hesaplanabilir [24].

















=

∑

W

Yüzey pürüzlülük ölçüm cihazlarının yapısını incelemeden önce bu cihazların doğruluğu, ölçüm belirsizliği ve ölçümlerin sayısı hakkında bilgi verilmesi gereklidir. Çünkü ölçüm cihazlarının doğruluğu ve ölçüm sayısı doğrudan cihazın çalışma sistemiyle ilişkilidir.

4.6.1. Cihazların doğruluğu

Ölçme metrolojisinde, doğruluk ve çözünürlüğün genellikle % 0.1 ile % 0.001 aralığında olduğu düşünülür. Örnek olarak, maksimum uzunluğun % 0.02’sini sergileyen bir çözünürlükteki basit bir mikrometre 0.005 ile 25 mm arasında her türlü ölçümü yapabilir [21,26].

Yüzey pürüzlülük ölçümünde herhangi bir yüzeydeki parametrelerin hepsi bir noktadan diğer bir noktaya % 10’dan daha fazla değişebilir. Uçak motoru üreticileri tarafından tespit edilmiş bir durum oldukça dikkat çekicidir: Uçak motoru parçalarının sürekli imalatı sırasında parçaların yüzey dokusunun bir gün boyunca % 50 civarında değiştiği, fakat bu değişimlerin performans üzerinde % 30 civarında etkisi olduğu gözlenmiştir [22-23]

60

Ölçüm doğruluğuna etki eden diğer bir durum da, kontrol edilen ölçümlerin çok küçük olmasıdır. Örnek olarak, Rt değeri 0.25 µm olan bir profildeki % 1’lik hata atom boşluğunun 10 katı civarındaki bir tepe-çukur yüksekliğine karşı gelmektedir.

Cihaz doğruluğu, elde edilen gerçek okuma değerini göstermez, aksine ölçüm aralığının tam ölçekli değerinin bir yüzdesidir. Dijital göstergelere sahip cihazların kullanımında bahsedilen bu ayrım çok önemlidir. Pürüzlülük cihazları seçilen ölçüm aralığının tam ölçekli bir değerini anında sergilemezler. Örnek olarak, 1.8 µm’lik bir Ra değerine sahip bir yüzey 1.3 µm ölçülmüş ise pürüzlülük cihazı % 25’lik bir doğruluğa sahiptir ve muhtemelen hatalıdır. Çünkü üretici cihaz doğruluğunu % 3 olarak belirlemiştir. Buna rağmen; ölçüm aralığı 0-25 µm ise tanımlanan bu doğruluk yapılan her ölçümde 0.8 µm’nin en büyük izin verilebilir sapmasını gösterir [66].

4.6.2. Ölçüm belirsizliği

Bazı üreticiler cihazın doğruluğunu istatiksel standart sapma olarak bilinen Ф sembolüyle gösterirler. ISO’nun ölçmede belirsizlik kılavuzlarına göre % 95 güvenirlik seviyesindeki tipik ölçüm belirsizliği % 4 ile % 5 arasındadır. Bir cihaz için ölçüm belirsizliğine neden olan faktörler şunlardır: Oda sıcaklığı, nem, yüzeydeki tozlar, cihazın kalibrasyonu ve cihazın ölçme biçimdir [23,26].

4.6.3. Ölçümlerin sayısı

Çeşitli imalat işlemlerinden geçmiş yüzeylerin dokusu hiçbir zaman homojen değildir ve bu sebepten dolayı ölçümler değişkenlik gösterebilir. Tek bir ölçümden alınan değer düşük ya da yüksek olabilir ve parametrelere bağlı olarak % 100’e yakın değişimler meydana gelebilir. Bir yüzeyin tamamını mekanik ölçüm cihazlarıyla ölçme imkanı yoktur, fakat yüzeyin sınırlarını tarayan ve yüzeyin çeşitli bölgelerinden alınan 25 ölçüm değeri yeterlidir. Bu sayı, zaman kaybının önlenmesi amacıyla bazen 8-10 arasında olabilir. Her ölçümün en az üç kez tekrarlanması da ISO tarafından tavsiye edilen önemli bir ayrıntıdır [21-23,66].

61

4.6.4. Stylus cihazları

Stylus cihazları, yüzey pürüzlülük ölçümlerinin mekanik yöntemle yapıldığı ve elektriksel filtreleme mantığına dayalı taşınabilir veya sabit cihazlardır. Stylus cihazları tarihsel gelişim sürecine göre farklı isimler almıştır. Bunlar; Schmaltz

kaydedici, Kontograph, Tomlinson yüzey kaydedici, Talysurf ve

Profilometredir. Günümüzde, profilometre ve Talysurf yaygın bir kullanım alanı bulmuştur. Her iki cihazın çalışma sistemi, ölçme mantığı ve temel elemanları aynıdır [65].

4.6.5. Stylus ölçümü

Stylus (temas iğnesi), cihazı ismini cihazın ucunda yer alan ve yüzeyle sürtünme esasına dayalı olarak çalışan farklı çaplardaki sert metal ya da malzemeden alır. Bir ölçümü yapabilmek için Stylus cihazının uyguladığı adımlar, Şekil 4.16’da şematik olarak gösterilmiştir. Başlangıçta, Stylus yüzeyin bir ucundan diğer bir ucuna doğru izleme yapar ve izleme ünitesinde yer alan toplayıcı, Stylusun dikey hareketlerini kaydediciyi çalıştırmak için gerekli olan elektrik sinyaline dönüştürür. Elektrik sinyali bir filtreden geçer ve bu sinyal filtredeki ölçme ayıracı vasıtasıyla Ra değerine dönüştürülür. Sonuçta, Ra değeri bir dijital metre veya ekranda gösterilen ilk çıkıştır.

Ayrıca, kaydedici ünitesinde bulunan kalem ünitesi yüzeyden alınan pürüzlülük bilgisini profil grafiğine dönüştüren ikinci çıkıştır. Şekil 4.17 ise Stylus ölçüm cihazlarından olan bir profilometrenin temel bileşenlerini göstermektedir.

62

Birçok cihazda olduğu gibi Stylus cihazlarının da kalibrasyona ihtiyacı vardır. Bir yüzey pürüzlülük cihazı, Stylus-ölçüm metresi ya da Stylus-kaydedici aralığında kontrol amacıyla kalibre edilmedir. Kalibrasyon standardı, bir çizginin doğru bilinen yüksekliği veya tek bir adıma sahip tipik bir yüzeyden oluşur. Yüzey pürüzlülük kalibrasyon standardı, bilinen bir Ra değerine sahip imalat işlemiyle şekillendirilmiş herhangi bir yüzeyin çok küçük mesafesidir.

Şekil 4.17: Stylus cihazının temel bileşenlerinin gösterilmesi

4.7. Diğer Pürüzlülük Ölçüm Yöntemleri

Buraya kadar incelenen ve bu tez çalışmasında da kullanılan pürüzlülük ölçüm yönteminin mekanik sisteme dayandığı daha önce belirtilmiştir. Ancak, bu yöntemin dışında Optik ölçüm yöntemleri, Tarama Problu mikroskobik ölçüm yöntemi, Atomik Kuvvetli mikroskobik ölçüm yöntemi, Elektron mikroskobik ölçüm yöntemi ve Yüksek Dağılım Analizi gibi ölçme yöntemleri bulunmaktadır.

Mekanik ölçüm yöntemi dışında en yaygın kullanılan yöntemler, optik ve mikroskobik ölçüm yöntemleridir. Avantajları, parçalar hareket esnasında kolaylıkla ölçülebilir ve ölçüm esnasında parça yüzeylerinde herhangi bir çizik veya iz oluşmaz.

63

Bu yöntemlerin en belirgin dezavantajları, maliyetlerinin yüksek olması ve her yere kolayca taşınamamalarıdır. Sonuç olarak, optik ölçüm yöntemlerinin birçok bakımdan hala geliştirilmeye ihtiyacı vardır.