Độ nhám bề mặt là gì? Tiêu chuẩn và quy định độ nhám bề mặt

Độ nhám bề mặt (Surface Roughness) là một thuật ngữ tương đối quen thuộc đối với những ai đã từng tìm hiểu về lĩnh vực gia công, sản xuất. Trong gia công cơ khí, độ nhám bề mặt là yếu tố quan trọng để đáp ứng yêu cầu về thông số chi tiết của sản phẩm, bởi mỗi loại sản phẩm sẽ cần có độ nhám bề mặt khác nhau. Hãy cùng VTECH tìm hiểu về thuật ngữ này qua bài viết sau đây.

Độ nhám bề mặt là gì?

Độ nhám bề mặt (hay còn được gọi tắt là độ nhám) là một yếu tố thể hiện kết cấu bề mặt. Yếu tố này thể hiện cùng tính chất so với độ bóng bề mặt). Trên thực tế, mọi bề mặt sản phẩm sau khi thi công đều có những mấp mô dù có thể là rất nhỏ. Những mấp mô này là kết quả từ quá trình biến dạng dẻo của lớp vật liệu trên bề mặt chi tiết gia công hoặc nhiều nguyên nhân khác. 

Mặc dù những mấp mô bề mặt này là rất nhỏ nhưng chúng cũng có thể ảnh hưởng đến hiệu quả sử dụng sản phẩm. Vì vậy, việc xác định tiêu chuẩn và tuân thủ quy định về độ nhám bề mặt sản phẩm gia công là rất quan trọng.

Tại sao cần phải xác định thông số độ nhám bề mặt?

Mỗi sản phẩm với độ nhám bề mặt khác nhau thì sẽ phù hợp với những mục đích sử dụng khác nhau. Vì vậy, trong sản xuất, gia công, người ta thường phải kiểm định độ nhám bề mặt thật kỹ càng nhằm:

• Dự báo hiệu suất của sản phẩm gia công: Tùy vào tính chất của sản phẩm mà người ta có thể lựa chọn thi công bề mặt nhám hay nhẵn. Sản phẩm có bề mặt nhám thì khả năng ma sát sẽ cao hơn. Ngược lại, những sản phẩm có bề mặt nhẵn thì sẽ ít ma sát hơn.
• Kiểm tra chất lượng sản phẩm: Những vết lõm, lồi bất thường trên bề mặt sản phẩm có thể là nguyên nhân gây ra hư hỏng, nứt vỡ trong quá trình sử dụng. Vì vậy, sử dụng máy đo kích thước dòng nhỏ Micro Vu để kiểm tra các vết mấp mô bất thường trong quá trình kiểm định và hiệu chỉnh sẽ giúp thành phẩm đạt chuẩn.
• Ảnh hưởng đến khả năng ăn mòn và tốc độ tác dụng với hóa chất: Sản phẩm có bề mặt nhám sẽ nhanh ăn mòn và tác dụng với hóa chất cũng nhanh hơn.
• Quyết định khả năng kết dính của lớp phủ và sơn: Bề mặt nhẵn sẽ ít khả năng kết dính hơn so với bề mặt có độ nhám.
• Xác định được khả năng tạo ma sát của bề mặt sản phẩm.
• Quyết định đến tính thẩm mỹ của sản phẩm: Bề mặt càng nhẵn thì sẽ càng sáng bóng, đẹp mắt.

Ngoài ra, trong gia công khuôn mẫu thì độ nhám của khuôn sẽ quyết định đến chất lượng bề mặt mịn của sản phẩm sau khi đúc.

>> Tham khảo ngay: Máy đo tọa độ CMM dùng để đo kích thước

Các thông số và thuật ngữ liên quan đến độ nhám bề mặt

Để tìm hiểu rõ hơn về độ nhám, bạn cần hiểu thêm các thông số chỉ độ nhám Ra và Rz, Rmax,… cùng một số thuật ngữ liên quan.

Các thông số trong đo lường độ nhám bề mặt

• Ra – Độ nhám bề mặt trung bình: là giá trị trung bình tuyệt đối của profin (hi) trong chiều dài chuẩn L. Ra có ký hiệu là µm và thường được sử dụng để đánh giá độ nhám từ cấp 5 tới 11.
• Rz – Chiều cao tối đa trung bình: Cũng được đo lường và ký hiệu bằng đơn vị µm. Rz là trị số trung bình của tổng các giá trị tuyệt đối của 5 đỉnh cao nhất (ti) và 5 đáy thấp nhất (ki) trong chiều dài chuẩn L. Rz thường được dùng để đánh gái độ nhám từ cấp 1 đến 5 và cấp 13, 14.
• Rmax: Khoảng cách dọc từ đỉnh đến vị trí đáy thấp nhất.

Một số thuật ngữ liên quan

• Độ chính xác gia công: Là độ chính xác mà sản phẩm đạt được sau khi gia công so với yêu cầu ban đầu trong bản thiết kế.
• Cấp chính xác: Là đặc trưng của phương tiện đo nhằm phản ánh các đặc trưng đo lường có liên quan đến độ chính xác của phương tiện đo. 
• Chất lượng bề mặt: Biểu thị cho tính toàn vẹn của bề mặt, được xác định bởi tính chất cơ lý của lớp kim loại và độ nhám bề mặt.

TCVN và ISO đã chia ra 20 cấp chính xác khác nhau và chúng được đánh số theo thứ tự độ chính xác giảm dần 01, 0, 1, 2, …, 15, 16, 17, 18. Trong đó:

• Cấp 01 ÷ cấp 1 là những cấp siêu chính xác.
• Cấp 01 ÷ cấp 5 là những cấp có sự chính xác cao nên được áp dụng cho các chi tiết cần sự chính xác như máy móc.
• Cấp 6 ÷ cấp 11 là những cấp chính xác thường và áp dụng cho các mối lắp ghép.
• Cấp 12 ÷ cấp 18 là các cấp chính xác thấp dùng cho các kích thước tự do (không lắp ghép).

Bảng phương pháp gia công

Phương pháp gia công	Cấp chính xác	Cấp độ bóng
Tiện trong, tiện ngoài và bào thô	5	3-Jan
Tiện trong, tiện ngoài và bào bán tinh	4	7-Apr
Tiện trong, tiện ngoài và bào tinh	3	9-Jul
Phay thô	4	3-Jan
Phay tinh	3	5-Apr
Khoan, khoét	5	6-Apr
Doa thô	3	7-May
Doa tinh	2	9-Aug
Chuốt thô	2a	8-Jun
Chuốt tinh	2	10-Sep
Mài thô	3a	7-Jun
Mài bán tinh	2	9-Aug
Mài tinh	1	10-Sep
Mài khôn thô	2	12-Oct
Mài khôn tinh	1	13-14
Nghiền thô	2	8-Jun
Nghiền bán tinh	1	9-Aug
Nghiền tinh	1	11-Sep
Xọc răng, phay răng thô	4	6-May
Xọc răng, phay răng tinh	2	7-Jun
Cà răng	2	8

Bảng cấp chính xác và cấp độ bóng của bề mặt đạt được bằng các phương pháp gia công

Tiêu chuẩn đánh giá độ nhám và độ bóng

Theo quy định tại Tiêu chuẩn Quốc gia Việt Nam (TCVN) thì các cấp độ nhám/bóng được chia ra thành 14 cấp khác nhau. Cấp càng thấp thì độ chính xác càng cao, độ nhẵn càng thấp và bề mặt càng thô.

Cụ thể, mời bạn tham khảo qua bảng sau:

BẢNG TIÊU CHUẨN ĐÁNH GIÁ ĐỘ NHÁM VÀ ĐỘ BÓNG BỀ MẶT 

Cấp độ nhẵn (bóng)	Ra (µm)	Rz (µm)	Chiều dài chuẩn L (mm)	Đánh giá chất lượng bề mặt
1 2 3 4	80 40 20 10	320 160 80 40	8	Thô
5 6 7	5 2.5 1.25	20 10 6.3	2.5	Bán tinh
8 9 10 11	0.63 0.32 0.16 0.08	3.2 1.6 0.8 0.4	0.25	Tinh
12 13 14	0.04 0.02 0.01	0.2 0.08 0.05	0.08	Siêu tinh

Qua bảng trên, có thể thấy rằng bề mặt sản phẩm sẽ càng thô, nhám nếu cấp độ nhãn càng thấp và các giá trị của Ra, Rz càng lớn.

Các yếu tố ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt gia công

Ngoài áp dụng những phương pháp gia công trên thì còn có một số yếu tố tác động khác có thể ảnh hưởng đến độ nhám của bề mặt gia công:

• Kích thước hình học của dụng cụ dùng để cắt, tiện, mài,…
• Tốc độ khi cắt, tiện, mài,…
• Chiều sâu khi cắt.
• Vật liệu được sử dụng để gia công.
• Các yếu tố khách quan như xê dịch, rung động máy móc khi đang gia công,…

Các phương pháp kiểm tra độ nhám bề mặt

Có 2 phương pháp phổ biến được sử dụng để đo độ nhám bề mặt gồm:

• Phương pháp so sánh mẫu: Đây là một phương pháp tương đối đơn giản, giúp kiểm tra một cách nhanh chóng nhưng sẽ không đạt được độ chính xác lên đến chi tiết. Cụ thể, với phương pháp này thì bạn chỉ cần đối chiếu, dò tìm bằng mắt giữa thành phẩm với sản phẩm mẫu. Một bí quyết để so sánh bằng mắt được thuận lợi hơn chính là nhìn đúng góc chiếu của ánh sáng và sử dụng kính lúp.
• Sử dụng thiết bị chuyên dụng để đo độ nhám: Bạn có thể sử dụng máy đo độ nhám hoặc các dòng máy đo kích thước hình học như máy đo 3D bởi chúng mang lại độ chính xác tương đối cao.

Tiêu chuẩn độ nhám bề mặt của một số vật dụng gia công

Như đã trình bày ở trên, tùy vào từng mục đích sử dụng sản phẩm mà nhà sản xuất có thể thi công bề mặt nhám hay bóng. Để dễ hiểu hơn, bạn có thể tham khảo một số quy định chung về độ nhám của các loại vật dụng cơ khí như sau: 

• Các linh kiện, chi tiết máy móc: Với các chi tiết cần được lắp ghép vào nhau để tạo thành sản phẩm thì cần có độ nhám cao để tăng ma sát và bám dính. Nếu là những chi tiết bề mặt, cần đáp ứng tính thẩm mỹ, chống ăn mòn thì cần được gia công nhẵn bóng.
• Các vật dụng nội thất, đồ gia dụng: Có yêu cầu về mặt thẩm mỹ cao nên đòi hỏi phải được xử lý thật bóng, độ Ra càng nhỏ càng tốt để trông đẹp mắt và hạn chế gỉ sét.
• Các vật dụng trong ngành thực phẩm: Cần có độ nhám khoảng ra < 0.4µm để đảm bảo bề mặt dễ làm sạch, chống bám dính.
• Các thiết bị sử dụng trong ngành hóa dầu, hóa chất: Cần có bề mặt đảm bảo chống ăn mòn, chống oxy hóa nên chỉ số Ra ở mức 0,2 – 0,4µm là lý tưởng nhất.
• Vật dụng trong ngành y tế: Cần phải cực kỳ nhẵn để vi khuẩn và bụi bặm không thể bám vào. Do đó, chỉ số Ra của các vật dụng trong ngành y tế thường là 0,2 – 0,4µm.

Độ nhám bề mặt là yếu tố quan trọng trong quá trình gia công sản xuất bởi sẽ ảnh hưởng đến hiệu quả sử dụng. Để kiểm tra độ nhám của sản phẩm, bạn có thể nhìn bằng mắt thường hoặc các thiết bị máy đo độ nhám bề mặt, máy đo quang học để được hỗ trợ chính xác hơn. Ngoài ra, nếu có bất kỳ thắc mắc nào khác về phương pháp đo lường vật thể thì hãy liên hệ với VTECH để được hỗ trợ chi tiết!