تعد خشونة السطح أمرًا بالغ الأهمية بالنسبة لمعظم الأسطح المشاركة في التلامس المنزلق لأن عوامل مثل معدل التآكل الأولي وطبيعته المستمرة تعتمد بشكل كبير على هذه الخاصية. عادةً ما تكون هذه الأسطح محملة بالأحمال-وتتطلب علامات خشونة لضمان ملاءمتها للاستخدام المقصود.
تتطلب العديد من المكونات تشطيبات سطحية محددة لتحقيق وظائفها المطلوبة. تشمل الأمثلة محامل المجلة الموجودة على جسم السيارة قبل الطلاء أو على العمود المرفقي أو عمود الحدبات.
[صورة]
ما هي خشونة السطح؟
يمكن فهم خشونة السطح، كما نشير إليها عادة في القياسات اليومية، على أنها عدم انتظام الفجوات الدقيقة والقمم والوديان الصغيرة أثناء تصنيع المنتج.
يتم تعريفها عادةً على أنها المسافة الدقيقة (الطول الموجي) بين قمتين أو وديان. عادة، يكون الطول الموجي في حدود 1 مم أو أقل. ويمكن تعريفه أيضًا على أنه قياس لملفات التعريف الصغيرة-، والمعروفة عمومًا بقيم الخطأ - الدقيقة.
باختصار، قد يكون لديك الآن فهم عام للخشونة. ويقدم القسم التالي تحليلا أكثر تفصيلا.
بشكل عام، نستخدم خط الأساس لتقييم خشونة السطح. أعلى نقطة فوق خط الأساس تسمى القمة، وأدنى نقطة تحت خط الأساس تسمى القاع. يتم تمثيل الارتفاع بين القمة والقاع بواسطة Z، ويتم تمثيل التباعد بين البنية الدقيقة - للمنتج المعالج بواسطة S.
[صورة]
يتم تعريف قيمة S عادةً في معايير التحقق الوطنية على النحو التالي:
S < 1 مم: يتم تعريفه على أنه خشونة السطح
1 أقل من أو يساوي S أقل من أو يساوي 10 مم: يتم تعريفه على أنه التموج السطحي
تنص معايير التحقق المترولوجية الوطنية الصينية على أن خشونة السطح يتم تقييمها عادةً باستخدام ثلاثة معايير: VDA3400، وRa، وRmax، مع التعبير عن وحدة القياس عادةً بالميكرومتر.
العلاقة بين معلمات التقييم
يتم تعريف Ra على أنه متوسط الانحراف الحسابي للمنحنى (متوسط الخشونة)، ويتم تعريف Rz على أنه متوسط ارتفاع التفاوت، ويتم تعريف Ry على أنه الحد الأقصى للارتفاع. أقصى اختلاف في الارتفاع Ry للملف الشخصي -المصغر يتم تمثيله أيضًا بواسطة Rmax في معايير أخرى.
يرجى الرجوع إلى الجدول أدناه لمعرفة العلاقة المحددة بين Ra وRmax:
[صورة]
الجدول: مقارنة معلمات Ra وRmax (ميكرومتر)
كيف تتكون خشونة السطح؟
خشونة السطح ناتجة عن عملية تصنيع قطعة العمل. طريقة المعالجة، مادة قطعة العمل، والعملية كلها تؤثر على خشونة السطح.
على سبيل المثال، أثناء معالجة التفريغ الكهربائي (EDM)، تظهر نتوءات التفريغ على سطح الجزء المُشكَّل.
تؤدي عمليات التصنيع المختلفة ومواد قطع العمل إلى ظهور علامات مجهرية مختلفة على سطح الجزء المُشكَّل، مثل الكثافة والعمق وتغيرات الشكل.
تأثير خشونة السطح على قطع العمل
مقاومة تآكل قطعة العمل، ثبات الملاءمة، قوة التعب، مقاومة التآكل، أداء الختم، صلابة التلامس، دقة القياس، الطلاء، التوصيل الحراري ومقاومة التلامس، خصائص الانعكاس والإشعاع، مقاومة تدفق السائل والغاز، وتدفق التيار على أسطح الموصلات كلها لها درجات متفاوتة من التأثير.
معايير تقييم خشونة السطح
① طول العينة: طول الوحدة لكل معلمة. طول العينة هو طول الخط المرجعي المحدد لتقييم خشونة السطح. بموجب معيار ISO 1997، يتم استخدام 0.08 مم، 0.25 مم، 0.8 مم، 2.5 مم، و8 مم بشكل عام كأطوال مرجعية.
② طول التقييم: يتكون من N أطوال مرجعية. لا يمكن تمثيل خشونة السطح لأجزاء مختلفة من المكون بدقة بطول مرجعي واحد؛ ولذلك، هناك حاجة إلى أطوال أخذ العينات N لتقييم خشونة السطح. وبموجب معيار ISO 1997، يكون طول التقييم بشكل عام N يساوي 5.
③ الخط المرجعي: الخط المرجعي هو الخط المركزي للملف الشخصي المستخدم لتقييم معلمات الخشونة. بشكل عام، هناك خطوط مركزية للمربعات الصغرى وخطوط مركزية متوسطة حسابية.
يتم حساب [خط المنتصف للمربعات الصغرى] باستخدام طريقة المربعات الصغرى من النقاط المجمعة أثناء القياس.
يضمن [المتوسط الحسابي للخط المركزي للملف الشخصي] أن تكون مساحات جزأين الملف الشخصي أعلى وأسفل خط الوسط متساوية ضمن طول أخذ العينات.
من الناحية النظرية، يعتبر خط الوسط ذو المربعات الصغرى هو الخط المرجعي المثالي، ولكن من الصعب الحصول عليه في التطبيقات العملية. لذلك، يتم استخدام خط الوسط الحسابي لملف التعريف بشكل عام بدلاً من ذلك، ويمكن استخدام خط مستقيم بموضع تقريبي أثناء القياس.
كيف يتم الحصول على خشونة السطح؟
يحظى تقييم خشونة السطح بتقدير متزايد في التصنيع. لدراسة خشونة السطح يلزم وجود آلة متخصصة: جهاز قياس خشونة السطح. (الصورة: سلسلة Formtracer Avant) تستخدم أداة قياس خشونة السطح قلمًا ماسيًا حساسًا للغاية لاجتياز السطح، تمامًا مثل التقاط الفونوغراف. ثم يتم بعد ذلك فصل -خشونة الطول الموجي الصغير للتموجات والخطوط الكنتورية ذات النطاق الكبير- عن الأطوال الموجية الأطول-وهي عملية تُعرف باسم التصفية الإلكترونية.
*خصائص أدوات قياس خشونة القلم-محددة في ISO 3274:1996.
(الصورة: رسم تخطيطي لأداة قياس خشونة السطح من نوع القلم-)
في حين أن قياسات خشونة السطح الأكثر دقة واكتمالًا تستخدم آلات قياس متخصصة، فإنه في بعض الحالات، يمكن استخدام مجموعات الأدوات المحمولة لإجراء عملية أسرع وبتكلفة أقل{{0}، كما هو موضح أدناه:
لوحات مقارنة الخشونة عبارة عن عينات تعتمد على النيكل- ويتم تصنيعها عن طريق التشكيل الكهربائي. إنها مثالية لتشغيل المعادن وهي أدوات مساعدة فعالة للغاية.
يقوم المشغل ببساطة بتمرير ظفره على كل سطح في مجموعة للعثور على أقرب تطابق لقطعة العمل التي تتم مقارنتها. يستخدم بعض الأشخاص مجموعات النماذج هذه كجداول بحث، ولكن من المهم ملاحظة أن هذه ليست معايير مادية. تقدم آلات قياس الخشونة وظائف مختلفة، وتستخدم طرق تقييم مختلفة، وتختلف في التكلفة. قبل اختيار الآلة، يُنصح بالتشاور مع الشركات المصنعة المحترفة لاختيار الطراز الأكثر ملاءمة بناءً على احتياجاتك.
