Rauheitsmessung. Lexikon Pharmatechnologie - prozesstechnik online

Lexikon Pharmatechnologie

Rauheitsmessung

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Auch: 2-D-Rauheitsmessung.

Siehe auch: Rauheit, Tastschnittverfahren.

Messung der Rauheitswerte Ra, Rz und Rmax.

Bei der Rauheitsmessung wird das Rauheitsmessgerät unmittelbar vor einer Messreihe mittels eines zum Messgerät gehörenden Messnormals kalibriert (Kalibrierung). Dann wird das Messgerät bzw. die Fühlereinheit auf die zu prüfende (gereinigte) Oberfläche aufgesetzt und der Messvorgang (Fühlertranslationsbewegung) automatisch ausgelöst, wobei darauf zu achten ist, dass die Fühlereinheit während des Messvorgangs (ca. 30–60 sec) ruhig und vibrationsfrei gehalten wird. Unmittelbar nach automatischer Rückführung der Fühlerspitze werden die Messwerte mittels des Geräte-PC auf die gewünschten Rauheitsdefinitionen Ra, Rz, Rmax berechnet und erscheinen im LCD-Display des Gerätes, sofern nicht bedingt durch einen Messvorgangsfehler der Messvorgang wiederholt werden muss.

Anschließend kann das Messprotokoll mit den diversen messtechnisch relevanten Prüfdaten samt dem Prüfprotokoll (Messverlaufsdiagramm = Rauhtiefenprofil) ausgedruckt werden.

Jedes Messprotokoll ist betreffend des Oberflächenzustandes und des Messortes (Messplanorientierungsgrößen) zu bezeichnen und als Dokumentationsbestandteil zu protokollieren.

Zur Prüfflächenvorbereitung für die Rauheitsmessung ist noch anzufügen, dass die Oberfläche trocken, fettfrei und hinsichtlich Partikel sorgsam vorgereinigt werden muss, um Messfehler zu vermeiden und das Messgerät zu schonen.

Nach Abschluss der Messreihe ist erneut eine Kalibrierungsmessung durchzuführen, um die Funktion des Gerätes über die gesamte Messoperation zu garantieren. Kalibrierungsmessungen sind im Messprotokoll ebenfalls zu dokumentieren.

Betreffend der verwendeten Messnormale ist anzufügen, dass die Ra- / Rz- / Rmax-Messgröße der Normalen in etwa in dem Rauheitsbereich sein sollte, in dem die Messung der Originalrauheit erwartet wird.

Speziell bei weichen Werkstoffen, wie z. B. Thermoplasten ist zu beachten, dass die ermittelten Rauheitswerte Ra, Rz, Rmax etc. bei berührenden Messverfahren nicht das wahre mikrogeometrische Profil der Oberfläche wiedergeben, sondern infolge plastisch / elastischer Verformung durch die Messfühlerspitze (Rillenbildung) nur einen entsprechenden Näherungswert. Für weiche Oberflächen eignen sich deshalb v. a. berührungslose Rauheitsmesstechniken. Die Messung der Rauigkeit erfolgt im sogenannten Tastschnittverfahren, wobei eine Messspitze (Auflagekraft der Nadel ca. 1 mN) mit einer diamantenen Kugelkalotte (Kugelradius 2, 5 oder 10 µm) über eine Messlänge lt (1,5–15 mm) über die Prüfoberfläche gleitet und dabei die Waagrechtkenngrößen als Abstandskenngrößen von der idealen Geraden aufzeichnet. Der Vorschub der Messbewegung, mit der die Tastspitze über die Oberfläche gleitet, ist konstant und die Auslenkung der Tastspitze (hoch / tief) erzeugt ein Trägerfrequenzsignal, das von einem Signalumwandler über Messverstärker und Digitalfilter mittels PC zum Messwert führt. Betreffend der Messlängen (lt) und der Einzelmesslänge (lR) ist noch anzuführen, dass der Quotient aus lt/lR als Cut-off bezeichnet wird, der zur Ausfilterung von Welligkeitseinflüssen im Messbereich führt, damit exakt nur die Mikrorauigkeit beurteilt werden kann.

Beim Vergleich der Rauheitswerte Ra, Rz und Rmax ist es von fundamentaler Bedeutung, das Messgerät, den Kugelkalottendurchmesser, die Fühleranpresskraft sowie die Auswertlänge und den Cut-off zu kennen. Grundsätzlich gilt, dass mittels kürzerer Mess- oder Auswertestrecken auch entsprechend geringere Ra- / Rz- / Rmax-Werte gemessen werden können. Die DIN EN ISO 4288 regelt in Abhängigkeit von der erwarteten Rauheit die Anwendung der entsprechenden Parameter wie etwa lt. Der Kugelkalottendurchmesser und die Anpresskraft der Nadel sind in der Regel Gerätekonstanten.

Neben den üblichen zweidimensionalen Messungen (2-D) kennt man zwischenzeitlich auch sogenannte 3-D-Rauheitsmessungen, wobei die Messfühlerspitze nicht nur eine Längsbewegung macht, sondern einen Flächenbereich lt x bt abtastet und in diesem pro Flächenpunkt die Amplitudenwerte hoch / tief aufzeichnet und dadurch ein typisches 3-D-Oberflächenprofil (Reliefmodell) erstellt. Diese Form der räumlichen Darstellung verstärkt auf sehr anschauliche Weise den typisch topographischen Charakter einer elektrochemisch polierten Edelstahloberfläche im Vergleich zu einer mechanisch geschliffenen. Neben berührenden Fühlertechniken zur Rauheitsbestimmung sind zwischenzeitlich auch berührungslose Abtasttechniken verfügbar, was speziell bei der Rauheitsmessung von Kunststoffoberflächen von Bedeutung ist.

© 2013 – ECV – Lexikon der Pharmatechnologie

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