Ruwheid Ra¶
Samenvatting¶
Ra staat voor Roughness Average en is de meest gebruikte maat voor de oppervlakteruwheid van een materiaal. De Ra-waarde geeft aan hoe glad of ruw een oppervlak is en wordt uitgedrukt in micrometer (µm).
Binnen de machinebouw en procestechniek is oppervlakteruwheid van groot belang. Een glad oppervlak is vaak eenvoudiger te reinigen, beter bestand tegen corrosie en minder gevoelig voor productaanhechting. Daarom worden in de voedingsmiddelen-, farmaceutische en chemische industrie vaak maximale Ra-waarden voorgeschreven.
Bij Jongia speelt de oppervlakteruwheid een belangrijke rol bij productcontactoppervlakken, lasafwerking en oppervlaktebehandelingen zoals slijpen, polijsten en elektropolijsten.
Theorie¶
Wat is oppervlakteruwheid?¶
Geen enkel oppervlak is volledig vlak. Ook een spiegelglad ogend stuk metaal bevat onder een microscoop kleine pieken en dalen.
Deze microscopische oneffenheden ontstaan tijdens het productieproces, bijvoorbeeld door:
- draaien;
- frezen;
- slijpen;
- lassen;
- polijsten;
- walsen.
De oppervlakteruwheid beschrijft hoe groot deze oneffenheden gemiddeld zijn.
Wat betekent Ra?¶
Ra is de afkorting van Roughness Average.
De waarde geeft het gemiddelde hoogteverschil weer tussen de pieken en dalen van een oppervlak, gemeten over een bepaalde meetlengte.
Hoe lager de Ra-waarde:
- hoe gladder het oppervlak;
- hoe minder product zich kan hechten;
- hoe eenvoudiger het oppervlak te reinigen is.
Een hogere Ra-waarde betekent juist een ruwer oppervlak.
Eenheid: micrometer (µm)¶
Ra wordt uitgedrukt in micrometer (µm).
Ter vergelijking:
- 1 millimeter = 1000 micrometer.
- Een menselijke haar is ongeveer 50 tot 100 µm dik.
- Een Ra-waarde van 0,8 µm is dus zeer klein en alleen met speciale meetapparatuur nauwkeurig vast te stellen.
Waarom is Ra belangrijk?¶
Een glad oppervlak biedt verschillende voordelen.
Betere reinigbaarheid¶
Productresten blijven minder gemakkelijk achter in kleine groeven.
Hierdoor zijn gladde oppervlakken eenvoudiger te reinigen.
Dit is vooral belangrijk bij:
- voedingsmiddelen;
- farmaceutische producten;
- cosmetica;
- biotechnologie.
Hogere corrosiebestendigheid¶
Een ruw oppervlak bevat meer kleine holtes waarin vocht, chemicaliën of vuil kunnen achterblijven.
Deze plaatsen kunnen het begin vormen van:
- putcorrosie;
- spleetcorrosie;
- bacteriegroei.
Een lagere Ra-waarde verkleint deze kans.
Minder productaanhechting¶
Bij kleverige producten zoals:
- chocolade;
- yoghurt;
- siroop;
- crèmes;
blijft op een glad oppervlak minder product achter.
Dit vermindert productverlies en verkort de reinigingstijd.
Typische Ra-waarden¶
Onderstaande waarden zijn indicatief.
| Bewerking | Typische Ra-waarde |
|---|---|
| Warmgewalst staal | 6,3 – 25 µm |
| Gedraaid oppervlak | 1,6 – 6,3 µm |
| Gefreesd oppervlak | 0,8 – 3,2 µm |
| Fijn geslepen | 0,4 – 1,6 µm |
| Mechanisch gepolijst | 0,2 – 0,8 µm |
| Elektropolijst | 0,1 – 0,4 µm |
De exacte waarde hangt af van het materiaal, de bewerking en de kwaliteit van de uitvoering.
Hoe wordt Ra gemeten?¶
De meest gebruikte methode is met een oppervlakteruwheidsmeter (profilometer).
Een fijne meetnaald beweegt over het oppervlak en registreert de hoogteverschillen.
Op basis van deze meting berekent het instrument de gemiddelde ruwheid.
Bij optische meetmethoden wordt gebruikgemaakt van licht in plaats van een meetnaald.
Ra is niet de enige ruwheidsparameter¶
Hoewel Ra de bekendste parameter is, bestaan er ook andere meetwaarden.
Bijvoorbeeld:
- Rz – gemiddelde hoogte van de hoogste pieken en diepste dalen.
- Rt – totale hoogte van het gemeten profiel.
- Rq – wortelgemiddelde van de ruwheid.
In veel technische specificaties wordt uitsluitend de maximale Ra-waarde vermeld, maar voor kritische toepassingen kunnen ook andere parameters worden voorgeschreven.
Hoe wordt een lage Ra-waarde bereikt?¶
Afhankelijk van de gewenste oppervlaktekwaliteit kunnen verschillende bewerkingen worden toegepast.
Voorbeelden zijn:
- fijn slijpen;
- mechanisch polijsten;
- elektropolijsten;
- beitsen (voor reiniging, niet voor verlaging van de Ra-waarde);
- passiveren (voor verbetering van de corrosiebestendigheid).
Het is belangrijk om te weten dat niet iedere oppervlaktebehandeling de Ra-waarde verlaagt. Beitsen en passiveren verbeteren vooral de chemische toestand van het oppervlak.
Welke Ra-waarde is nodig?¶
Dat hangt af van de toepassing.
| Toepassing | Indicatieve maximale Ra |
|---|---|
| Algemene machinebouw | 3,2 µm |
| Procesindustrie | 1,6 µm |
| Voedingsmiddelenindustrie | ≤ 0,8 µm |
| Farmaceutische industrie | ≤ 0,4 µm of lager |
De vereiste waarde wordt meestal vastgelegd in de productspecificatie of klanteneisen.
Praktijk bij Jongia¶
Binnen Jongia speelt oppervlakteruwheid een belangrijke rol bij onderdelen die in direct contact komen met het product. Vooral in de voedingsmiddelen-, zuivel-, farmaceutische en biotechnologische industrie kunnen klanten een maximale Ra-waarde voorschrijven.
Om aan deze eisen te voldoen worden onderdelen zorgvuldig afgewerkt. Afhankelijk van de toepassing kunnen lasnaden worden geslepen, oppervlakken mechanisch worden gepolijst of elektropolijst, waarna eventueel nog een beits- en passiveringsbehandeling volgt.
Tijdens kwaliteitscontroles kan de oppervlakteruwheid worden gemeten om te controleren of aan de afgesproken specificaties wordt voldaan.
Voor engineers is de gevraagde Ra-waarde een belangrijk onderdeel van de productspecificatie, omdat deze invloed heeft op de productiemethode, de benodigde bewerkingen en uiteindelijk ook op de kostprijs.
Veelgemaakte fouten¶
- Denken dat een glanzend oppervlak automatisch een lage Ra-waarde heeft. Glans en oppervlakteruwheid zijn niet hetzelfde.
- Beitsen verwarren met polijsten. Beitsen verwijdert vervuiling en oxidatie, maar verlaagt de oppervlakteruwheid nauwelijks.
- Aannemen dat een lagere Ra-waarde altijd beter is. Een zeer glad oppervlak brengt extra bewerkingen en kosten met zich mee en is niet voor iedere toepassing noodzakelijk.
- Ra en Rz door elkaar halen. Dit zijn verschillende meetmethoden die niet rechtstreeks met elkaar vergeleken kunnen worden.
- Geen rekening houden met de invloed van lassen. Ook wanneer een plaat een lage Ra-waarde heeft, kan een las de oppervlaktekwaliteit lokaal veranderen. Daarom worden lasnaden bij kritische toepassingen vaak nabehandeld.