Utvärdering av ytjämnhetsmätningsmetoder för mätning av stålband
2024 (Swedish)Independent thesis Basic level (professional degree), 10 credits / 15 HE credits
Student thesis
Abstract [en]
High precision grinding of steel belts demands precise measurements. One parameter that can be measured with high accuracy and is vital is the surface roughness. Surface roughness measurements with a stylus tip can cause scratches on the surface when the stylus force is large. The aim of the thesis is to determine if the current stylus tip instrument can be replaced by an automated non-contact method. The objective of the thesis is to determine if non-contact surface roughness measurement is possible in the steel belt grinding machine by doing data analysis, identify a suitable measurement technology, and to investigate if stylus tip measurements cause scratches on the surface of the steel belts. To investigate if stylus tip measurements cause scratches on the surface of the steel belts an experiment was conducted. A test sample of a steel belt that had the Ra-value 0,08 µm on one side and the other side had the Ra-value of 0,2 µm was used. A statistical analysis was conducted with measurements from a previous experiment performed by the client. Twelve data samples were available from measurements in production, three when their current non-contact confocal measuring device where vibration and UV-light isolated, three when their current non-contact confocal measuring device was not vibration and UV-light isolated and six when the current stylus tip measuring device was used. An analysis of the oscillation of the steel belts was performed. Two velocities where used, 20 m/min and 40 m/min. A market research was conducted to identify a suitable non-contact measuring device. Scratches were visible on the side with Ra-value of 0,08 µm but no scratches could be seen on the side with Ra-value of 0,2 µm. This indicates that the stylus tip can affect the surface of the steel belts. The statistical analysis shows that the measuring results from the stylus tip differs from the measuring results from the non-contact confocal measurements. The distance from the starting point also affects the measuring results from the stylus tip and the non-contact confocal measuring devices. The steel belt was influenced by people walking nearby. The amplitude slowly decreased when no one was walking around the steel belt but when people were walking around the steel belt the amplitude remained high. The following products wererecommended from the market research: IF-Sensor R25/Infinite Focus XL, Optosurf OS-500 and Nanoeva JR100. Operators where walking around the steel belt when measuring vibrations with 20 m/min, this can have affected the measurement results. The thesis also contributes to UN: s global goals for resource usage because the resource usage decreases when optical measurement method is used instead of a contact method that destroys the steel belt surface. Based on the statistical analysis, it appears that the stylus instrument measures more reliably than the confocal instrument as the variation is lower. Factors that can affect surface roughness measurements are vibrations, dirt, shape, and stylus radius.
Abstract [sv]
Högprecisionsmätning av slipade stålband kräver exakta mätningar. Ett mått som måste valideras och mätas noggrant är ytjämnheten. Ytjämnhetsmätning med släpnål kan orsaka repor på ytan om nålkraften är för hög. När mätningarna ska automatiseras kan kontaktfria metoder vara av intresse då data kontinuerligt kan överföras och repeterbarheten förbättras. Syftet med arbetet är att ersätta befintligt släpnålsinstrument för ytjämnhetsmätning med en automatiserad beröringsfri teknik. Målet är att utreda om beröringsfri mätning är möjligt i stålbandsslipmaskinen genom att analysera mätdata samt att identifiera en lämplig kontaktfri mätteknik. Dessutom att se om släpnålsmätning orsakar repor på bandet och om formen på bandet påverkar mätningar med kontaktfritt instrument.För att undersöka om släpnålsmätning orsakar repor på stålbandens yta utfördes ett experiment. En provbit som slipats till Ra-värdet 0,08 µm på ena sidan och den andra sidan slipades till Ra-värdet 0,2 µm användes. En statistiskanalys utfördes med mätdata från ett tidigare utfört experiment av uppdragsgivaren. Tolv mätgrupper var tillgängliga, tre då den nuvarande kontaktfria mätaren var vibrations och UV-ljus isolerat, tre när den nuvarande kontaktfria mätaren inte var vibrations och UV-ljus skyddat samt sex när det nuvarande släpnålsinstrumentet användes. En vibrationsanalys utfördes på stålbandet. Två bandhastigheter användes 20 m/min och 40 m/min. En marknadsundersökning utfördes för att identifiera en lämplig mätutrustning som kan fungera i slipmaskinen. Repor var synliga på sidan med Ra-värdet 0,08 µm men inga synliga repor kunde ses på sidan med Ra-värdet 0,2 µm. Resultatet från den statistiska analysen indikerar attmätresultaten från släpnålsmätning skiljer sig från mätresultatet med konfokalytjämnhetsmätare vid mätningar som utförts av uppdragsgivaren. Distansen från utgångsläget påverkar mätresultatet, både med konfokalytjämnhetsmätning och släpnålsmätning. Bandet påverkades av att operatörer befann sig och rörde sig intill bandet under mätning. När inga operatörer befann sig i maskinlinjen minskade amplituden gradvis däremot när operatörer rörde sig i maskinlinjen var amplituden fortsatt hög under mätprocessen. Följande produkter rekommenderades ur marknadsundersökningen: IF-Sensor R25/Infinite Focus XL, Optosurf OS-500, InterferoMETER IMS5400-DS, InterferoMETER IMS5400-TH, ConfocalDT IFD2411 och Nanoeva JR100. Operatörer rörde sig i lokalen under mätningen där bandet kördes med 20 m/min vilket kan ha påverkat mätresultat. Arbetet anses även bidra till FN:s globala mål för resursanvändning materialåtgången minskar vid ersättning av kontaktinstrument. Utifrån den statistiska analysen framkommer det att släpnålsinstrumentet mäter tillförlitligare än det konfokala instrumentet då spridningen är lägre. Faktorer som kan påverka ytjämnhetsmätning i industrimiljö är vibrationer, smuts, form och släpnålsradie.
Place, publisher, year, edition, pages
2024. , p. 42
National Category
Mechanical Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:hig:diva-45370OAI: oai:DiVA.org:hig-45370DiVA, id: diva2:1891732
External cooperation
Etteplan
Subject / course
Mechanical engineering
Educational program
Högskoleingenjör
Supervisors
Examiners
2024-08-272024-08-232025-10-02Bibliographically approved