本文是学习GB-T 2523-2022 冷轧金属薄板和薄带表面粗糙度、峰值数和波纹度测量方法. 而整理的学习笔记,分享出来希望更多人受益,如果存在侵权请及时联系我们
本文件规定了冷轧金属薄板和薄带表面粗糙度、峰值数和波纹度的原理、试样、测量要求、测量程
序、测量结果数值的修约和测试报告。
本文件适用于冷轧金属薄板和薄带表面粗糙度、峰值数和波纹度的测量。也适用于具有表面金属
镀层的冷轧金属薄板和薄带。
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本文件。
GB/T 3505—2009 产品几何技术规范(GPS) 表面结构 轮廓法
术语、定义及表面结构参数
GB/T 6062—2009 产品几何技术规范(GPS) 表面结构 轮廓法
接触(触针)式仪器的标称
特性
GB/T 8170 数值修约规则与极限数值的表示和判定
JJF 1105 触针式表面粗糙度测量仪校准规范
GB/T 3505—2009界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
表面平均粗糙度 roughness average
Ra
在一个取样长度内粗糙度轮廓纵坐标值Z(x) 绝对值的算术平均值,见图1。
style="width:8.56664in;height:2.06668in" />
标引序号说明:
lr— 取样长度。
图 1 表面平均粗糙度示意图
GB/T 2523—2022
3.2
粗糙度轮廓最大高度 maximum height of profile
R×
在一个取样长度内,最大轮廓峰高与最大轮廓谷深之和,见图2。
style="width:10.23988in;height:4.6266in" />
标引序号说明:
1 ——第一个取样长度内的粗糙度轮廓最大高度;
2——第二个取样长度内的粗糙度轮廓最大高度;
3 ——第三个取样长度内的粗糙度轮廓最大高度;
4 —第四个取样长度内的粗糙度轮廓最大高度;
5 ——第五个取样长度内的粗糙度轮廓最大高度;
6 ——五个取样长度中粗糙度轮廓最大高度的最大值,Rx;max;
lr——取样长度;
ln- 评定长度。
图 2 粗糙度轮廓最大高度的算术平均值 Rz
和粗糙度轮廓最大高度的最大值Rz;max 示意图
3.3
带宽 peak count level
与粗糙度轮廓中线等间距的上下边界线间的垂直距离。
注1:单位为微米(μm)。
注2:上下边界线是与轮廓中线等间距的两条平行线。
3.4
峰 peak
粗糙度轮廓中, 一对相邻的超出带宽边界线的峰和谷。
3.5
峰值数 peak count
RPc ( 或PPI)
粗糙度轮廓中,每单位长度内峰的个数。
注:单位长度为厘米时峰值数表示为RPc
[单位长度为英寸(in)时表示为PPI],见图3。
GB/T 2523—2022
style="width:10.01332in;height:4.34016in" />
标引序号说明:
1——计数的峰;
2——带宽上边界线;
3——带宽下边界线;
图 3 峰值数示意图
3.6
测量长度 travel length
lt
仪 器 在 X 轴方向测量的长度。
3.7
波纹度轮廓 waviness profile
对原始轮廓连续应用 λf 和 λc 两个轮廓滤波器以后形成的轮廓。
注:采用 λf 轮廓滤波器抑制长波成分,而采用 λc 轮廓滤波器抑制短波成分。
3.8
波纹度轮廓的算术平均偏差 arithmetical mean deviation of waviness
profile
Wa
在 一 个取样长度内波纹度轮廓纵坐标值 Z(x)
绝对值的算术平均值,按照公式(1)计算。
style="width:2.87999in;height:0.82676in" /> ………………………… (1)
3.9
波纹度轮廓的算术平均值 arithmetical meanof waviness profile
Wao.s 、Wsa1s
在 一 个评定长度内波纹度轮廓纵坐标值 Z(x)
绝对值的算术平均值,按照公式(2)计算。
style="width:4.4401in;height:0.82676in" /> (2)
选 择Wao 时,λs=8μm 、λc=0.8mm; 选 择 Wsais 时,λs=8μm 、λc=1mm 和
λf=5mm。
3.10
滤波波纹曲线 filtered waviness curve
在原始轮廓中采用 λc 抑制短波部分后得到的曲线。
GB/T 2523—2022
3.11
中心线 centre line
具有几何轮廓形状在取样长度内与轮廓走向一致的基准线。在取样长度内由该线划分轮廓使上下
两边的面积相等。
[来源:GB/T 3505— 1983,定义1.21]
3.12
滤波中心线波纹曲线 filtered centre line waviness curve
从滤波波纹曲线中采用 λf 抑制长波部分得到的曲线。
3.13
滤波中心线波纹度 filtered centre line waviness
WeA
沿滤波中心线波纹曲线采集长度为 l 的一部分,滤波中心线波纹曲线用Z=f(x)
表示,将取样部
分的中心线作为 X 轴,其垂直放大的方向作为 Z
轴,则用公式(3)来定义滤波中心线波纹度 Wcx, 单位
为微米(μm):
式中:
[(f(x)]c—
![]() |
…… |
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滤波中心线波纹曲线上对应X 位置的Z 值。
本文件使用的符号和相应的说明见表1。
表 1 符号和说明
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GB/T 2523—2022
表 1 符 号 和 说 明 ( 续 )
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将一个具有一定角度和针尖半径的金刚石触针,以规定的接触力垂直放置在试样表面上并按规定
的速率作直线移动。触针随试样表面轮廓形状作垂直起伏运动,这种运动产生的微小位移通过电路转
换成电信号并加以处理,即可得到Ra、Rz、Rz₁max、RPc(PPI)、Wa、Wao.s 和
Wsa15。
6.1
取样位置应按相关产品标准或者协议的规定。未规定时在能代表整个金属薄板和薄带的粗糙度、
波纹度状态的位置上截取, 一般位于板带宽度的二分之一处。
6.2 Ra、Rx、Rz₁max、RPc (或 PPI)、Wa 以及不需冲制成 Marciniak 杯测量
Wao, 和 Wsa 的试样,
推荐采用边长(或直径)为100 mm 的正方形(或圆形)。
6.3 需冲制成 Marciniak杯测量 Waos 和 Wsa 时,样坯边长至少为220 mm×220
mm。Marciniak 杯 底两个方向的塑性伸长率(A。 和 A)
和试样数量按相关产品标准或者协议的规定。 Marciniak 杯试样
加工方法应符合附录 A 的规定。
6.4
样坯和试样应平坦、无擦伤、无划痕。试样表面不应有锈斑、污点和其他表面缺陷。
6.5 测量前应用丙酮或酒精擦洗试样的测量区域,并立即测量。
7.1.1 粗糙度仪器应按照JJF 1105 的要求进行校准。
7.1.2
用接触(触针)式仪器直接测量轮廓的仪器来进行轮廓曲线的数据采集和处理。仪器应具备高
斯滤波(参见 GB/T 26958.21)和指数滤波。
注: 指数滤波的公式如下:
Y(λ)=2-(a²/a²)-2-[(a²+a²)²a ………………………… (4)
GB/T 2523—2022
式中,λ为波长。
7.1.3 触针角度的公称值及公差的相关信息见表2。
表 2 触针角度的公称值及公差
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1.05 rad(60°) | 1.57 rad(90°) |
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7.1.4 触针的针尖半径(ri)
及公差的相关信息见表3,触针的最大测量力不应超过表3所示数值,最小
测量力要足以使触针与试样表面连续地接触。
表 3 触针的针尖半径及公差
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7.1.5 测 量 Ra 、Rx 、Rx;max 和 RPc ( 或 PPI)
时,如果没有其他规定,应采用针尖角度公称值为60°的 触针,按照GB/T
6062—2009 中4 .4的规定,针尖半径(r) 的标准值与对应于截止波长( λc
和λs)标 准 值之间的关系应符合表4给出的特征值。
表 4 针尖半径与对应于截止波长标准值之间的关系
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7.1.6 测量 Wa、Waos 和 Wsas 时,推荐采用针尖角度公称值为90°半径(r) 为
5 μm 的触针,也可采
用其他针尖角度和半径(r) 更小的触针。
滤波选择依据如下:
GB/T 2523—2022
— 测 量Ra、Rz、Rz₁max、RPc ( 或 PPI) 和 Wa 采用高斯滤波;
- 测量 Wao, 采用五次多项式回归后再高斯滤波; ——测量Wsa
采用指数滤波或高斯滤波。
7.2.2.1 测量冷轧金属薄板和薄带的Ra、RPc(PPI
以及Rz、Rxmax 的标准取样长度(lr=λc) 和评
定长度一般宜符合表5和表6给出的技术特征值,或按相关产品标准或者协议的规定。
表 5 测量Ra 和RPc(PPI)
的标准取样长度和评定长度选用
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表 6 测量Rz、Rz₁max 的标准取样长度和评定长度选用
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7.2.2.2
测量峰值数的带宽应按相关产品标准或者协议的规定。
7.2.2.3
测量长度应不小于7lr,其中评定长度应不小于5lr。
测量冷轧金属薄板和薄带波纹度的截止波长、取样长度、评定长度和测量长度应符合表7给出的
技术特征值。
表 7
测量波纹度的截止波长、取样长度、评定长度和测量长度选用
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GB/T 2523—2022
测量时,触针移动速率应不大于1 mm · s'。
8.1 测量应在(20±10)℃的温度下进行,否则应在测试报告中注明。
8.2 测量前应采用标准块对仪器进行检查,Ra 测量值的相对误差应不超过±5%。
8.3 测量台应平稳,测量应在干燥、无震动和无腐蚀性气氛的条件下进行。
8.4 测量Ra、Rx、Rz₁max、RPc ( 或 PPI)
时,将试样平放在测量台上。测量面和触针行程方向应按照
相关产品标准或协议的规定,未规定时触针行程方向应垂直于轧制方向。每块试样的测量面至少应测
量三次,测量结果取其算术平均值。
注:附录 B 给出了验证Ra 和RPe (或 PPI) 测量结果的示例。
8.5 测量Wa、Wao.s和 Wsais
时,将试样平放在测量台上,触针行程方向应按照相关产品标准或协议的
规定,未规定时触针行程方向应平行于轧制方向。每个试样至少应进行三次间隔约为15
mm 的相互平 行的测量;对于Marciniak 杯试样,测量位置应在Marciniak
杯试样顶部中心区域,如图4所示。测量结 果取三次测量的算术平均值。
8.6 滤波中心线波纹度(Wca) 的测量见附录 C。
style="width:4.02663in;height:4.90006in" />
标引序号说明:
1——测量轨迹;
2——测量间隔;
3——轧制方向。
图 4 Marciniak 杯试样上波纹度测量位置示意图
测量结果数值应按照相关产品标准或协议的规定进行修约。如未规定具体要求,应按照如下要求
进行修约,修约的方法按照GB/T 8170。
——Ra、R×、Rx₁max、Wa、Wao.s和 Wsais 修约至0.01μm;
RPc(PPI) 修约至1。
GB/T 2523—2022
如适用,测试报告至少应包括下列内容:
a) 本文件编号;
b) 试样编号;
c) 材料的名称、牌号;
d) 触针角度及针尖半径;
e) 测量方向;
f) 测量选择的λs、λc 和 λf 长度(采用时);
g) Ra、Rz、Rz₁max、Wa、Waos 和Wsa 的测量结果(需要测量时)及 Waos 和
Wsais 的塑性伸长 率(采用Marciniak 杯试样时);
h) RPc (或 PPI) 的测量结果及所用带宽(需要测量时);
i) 所有不同于本文件规定的测量条件。
style="width:6.77336in;height:3.77322in" />class="anchor">GB/T 2523—2022
(规范性)
Marciniak 杯试样加工
A.1 试样加工设备
采用薄板成形试验设备。 Marciniak模具和试样的横截面示意图见图 A.1。
凸模直径d≥120 mm,凹
模内径建议取120%的凸模直径。除非产品标准或协议中另有规定,Marciniak
杯试样底部的塑性伸长
应采用相机支持的位移测量系统测量,位移测量应准确到±0.02 mm。
标引序号说明:
2——试样杯底产生塑性变形的平坦区域;
3——试样;
5——压边圈;
d — 凸模直径;
d₁— 试样杯底产生塑性变形的平坦区域的直径;
d₂— 凹模内径;
h - Marciniak 杯的高度。
图 A.1 Marciniak 模具和试样的横截面示意图
A.2 试样加工
将边长至少为220 mm×220 mm
的样坯放置到薄板成形试验设备上,施加合适的压边力(确保试
样在压边圈内不产生径向变形),凸模以0.3 mm · s-¹~1.0mm · s⁻ ¹
之间的冲制速率,将样坯冲制成
Marciniak 杯试样。试样底部平坦区域的直径(d₁) 应不小于100 mm,
杯底两个方向的塑性伸长率(Apx
和 A) 应符合双方的商定值。当杯底两个相互垂直方向的塑性伸长率(A 和 A )在
5 % ~ 1 0 % 时 ,
Marciniak 杯的高度(h) 通常在10 mm~20mm 之间。 Marciniak 杯试样形貌见图
A.2。
style="width:6.3399in;height:3.71338in" />
图 A 2 Marciniak 杯试样形貌
GB/T 2523—2022
(资料性)
应用标准块验证测量结果的示例
B.1 本附录给出了验证Ra 和 PRc ( 或 PPI) 测量结果的示例。
B.2 本示例采用的 Ra
标准块,其表面具有三角波轮廓,波形角度为150°,峰谷高度差为12.192μm
(480 μin)(见图B.1),该标块的标称值Ra=3.035 μm(119.5 μin),没有给出 RPc 或
者PPI 的标称值。
根据Ra 和RPc ( 或 PPI) 的定义,可计算得到该标准块的理论值Ra=3.048 μm(120
μin),RPc=110
(或 PPI=279)。 验证时的实际测量值Ra=3.048μm(120
μin),PPI在279~281之间波动。对比该
标准块的理论值、标称值和实际测量值,可以判断该标准块Ra
的标称值可信度较高,RPc 或者PPI 没
有标称值,但是可以用理论值作为标称值使用。
style="width:8.83332in;height:1.69994in" />
图 B.1 标准块三角波轮廓波形示意图
GB/T 2523—2022
(资料性)
滤波中心线波纹度(Wcx) 的测量
C.1 概述
本附录给出了滤波中心线波纹度(WcA) 相关的定义和测量参数。
注:部分冷轧汽车板用户要求测量此项指标。
C.2 测试参数设置
滤波中心线波纹度的测量采用以下参数设置:
a) 采用2RC75 滤波器;
b) 用于抑制短波部分的波长 λc 一般为0.8 mm;
c) 用于抑制长波部分的波长 λf 一般为8 mm;
d) 用于测试Wca 的测量长度一般为25 mm。
C.3 测 量
试样一般为边长(或直径)100 mm
的正方形(或圆形)。测量时,宜采用针尖角度公称值为90°、半 径(rmp)为 5 μm
的触针,将试样平放在测量台上,触针行程方向按照相关产品标准或协议的规定,未规
定时触针行程方向垂直于轧制方向。每块试样的测量面至少测量三次,测量结果取其算术平均值。
C.4 测量结果数值的修约
测量结果WcA 修约至0.01 μm, 修约的方法按照GB/T 8170。
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