تعتمد كيف يتفاعل السطح مع محيطه على خشونة السطح أو التصورات الدقيقة. ر (متوسط الخشونة) يقيس متوسط المغادرة من متوسط السطح. على الجانب الآخر, RZ (متوسط الحد الأقصى للارتفاع) يقيس المسافة الرأسية بين أعلى قمة وأدنى وادي في طول العينة. تعتمد تطبيقات الفضاء والسيارات على خشونة السطح لكفاءة الديناميكية الهوائية وارتداء مكونات المحرك. تؤثر خشونة الجهاز الطبي على التوافق الحيوي للزرع. تحسين الأداء, احتكاك, والموثوقية في التطبيقات المهمة تتطلب معرفة وتفسير مخطط خشونة السطح.
قياس خشونة السطح
تقنيات القياس
يعتمد قياس خشونة السطح على مقاييس التلامس, الماسحات الضوئية بالليزر غير الملامسة, و AFM. يتم استخدام مقاييس التلامس لأنها تلمس السطح وتوفر دقة كبيرة للمناطق الصغيرة والكبيرة. لكن, التحقيق الميكانيكي يحد من سرعته وقد يضر المواد الحساسة. تقيّم الماسحات الضوئية بالليزر غير الممتازة الخشونة باستخدام ثلاثية الليزر لتجنب مشاكل الاتصال. إنها أسرع وأفضل للأسطح الناعمة أو اللزجة ولكنها تكافح مع أدوات شفافة أو لامعة. في نفس الوقت, تستفيد قياسات النانو من الدقة الذرية لـ AFM. AFM يستغرق وقتًا طويلاً ومكلفًا, لذلك يتم استخدامه في التطبيقات المتخصصة.
تفسير بيانات القياس
قياسات خشونة السطح, بما في ذلك RA و RZ, توفير تفاصيل ملف تعريف السطح. متوسطات RA تنحرف عن الخط المتوسط للدراسة المقارنة. حتى الآن, قد يخفي RA القمم والوديان, تفاصيل حجب. RZ, الذي يقيس متوسط اختلاف الارتفاع بين أعلى الخمس قمم وأدنى الوديان, تفاصيل تشوهات السطح. على سبيل المثال, إذا كانت القمم والوديان المفرطة موجودة, قد تظهر RZ خشونة. على الجانب الآخر, قد يقترح RA النعومة. مؤشرات أخرى, مثل RQ (الجذر يعني خشونة المربع), تقديم مزيد من المعلومات في مراقبة الجودة. يسمح إتقان معلمات مخطط خشونة السطح بمزيد من التفسير.
مخطط خشونة السطح: دليل مرئي
مقدمة في المخطط
يتطلب المهندسون والميكانيكيون مخططات خشونة السطح لدقة الإنتاج. أنها تظهر مستويات خشونة سطح المادة في microinches أو micrometers. تتيح مخططات خشونة السطح للمستخدمين اختيار النهاية السطحية عن طريق ربط مستويات الخشونة بإجراءات الآلات. إذا كان الجزء يحتاج إلى نعومة لتدفق السوائل أو الملمس للترابط والالتصاق, هذا يضمن أدائها. يختار اختيار مستوى الخشونة المناسب- أو التقليل من احتياجات السطح.
مكونات مخطط خشونة السطح
قد تشمل مخططات خشونة السطح محورين. يظهر المحور الأفقي قيم الخشونة (ر, RZ, إلخ.), ويظهر المحور العمودي إجراءات الآلات (طحن, تحول, الطحن, إلخ.). قد يتم توفير مستويات خشونة على نطاق لوغاريتمي, من جيد جدا إلى تقريبي للغاية. أحياناً, قد تظهر الصور المرجعية أو الملفات الشخصية نسيج كل مستوى خشونة على الرسم البياني. تساعد هذه الرسوم التوضيحية على تصور الانتهاء من التخطيط ومراقبة الجودة.
كيفية استخدام مخطط خشونة السطح
ابدأ باستخدام مخطط خشونة السطح عن طريق تحديد حمل الجزء, احتكاك, أو الاحتياجات الجمالية. تطابق هذه المطالب مع تقنية الآلات المناسبة وقيمة الخشونة باستخدام الرسم البياني. على سبيل المثال, عند إنشاء سطح ختم, قد يوصي المخطط 0.8 µm RA خشونة تحققت من خلال الطحن الدقيق. الانتهاء من أكثر قسوة, مثل 6.3 µm RA عن طريق الطحن, قد يتم اقتراحها للأجزاء التي تحتاج إلى زيادة الالتزام. يساعد الرسم البياني في اختيار أكثر السطح فعالية من حيث التكلفة ومقبولة تقنيًا أثناء مطابقة مستويات الخشونة مع متطلبات التطبيق. يوفر أقصى أداء بدون خطوات معالجة إضافية.
مخطط تحويل الانتهاء من السطح
دعونا نراجع بعض الاختصارات:
- rms = الجذر يعني مربع
- CLA = متوسط خط المركز
- RT = مجموع الخشونة
- ن = ISO جديد (درجة) أرقام مقياس
- طول القطع = الطول المطلوب للعينة
التشطيبات السطحية المشتركة وتطبيقاتها
تشطيبات خشنة
تسديدة, بلاستيك الرمال, وتستخدم الآلات الخشنة على الأسطح التي تحتاج إلى التصاق أو الطلاء. أنها توفر القوام السطحية الكثيفة مع قمم والوديان التي تساعد الترابط الميكانيكي في الأجزاء الهيكلية حيث يجب أن تدرك الطبقات اللاصقة الركيزة. على سبيل المثال, عوارض الصلب اللقطات قبل الطلاء أو الجلفنة تزيد من مساحة السطح والتصاق الطلاء. الأجزاء التي سيتم تصنيعها أو المطلي تحتاج إلى آلات خشنة لملمس أساسي. الأساليب تخلق خشونة ولكن يتم إدارتها والإشارة إلى مخطط خشونة السطح لتوحيد الإنتاج.
التشطيبات المتوسطة
للمكونات ذات الاحتياجات المتواضعة أو الختم, التشطيبات المتوسطة من الطحن الناعم أو توازن الطحن الخفيف الأسطح الخشنة والسلسة. تستخدم قطاعات السيارات والفضاء طحنًا جيدًا لدقة الأبعاد والتشطيب السطحي. على سبيل المثال, إنه يقلل من الاحتكاك ويختام مكابس المحرك ورؤوس الأسطوانات. طحن خفيف, تستخدم في تصنيع الأدوات والموت, ينتج إنهاء سلس يقلل من التآكل ولكنه يحافظ على ملمس كافي للتفاعل مع المكونات المجاورة. يتم فحص التشطيبات مقابل مخطط خشونة السطح لتحقيق التحمل الهندسي.
التشطيبات السلسة
للمكونات عالية الدقة, تلميع, لفة, أو يعطي superfinishing أسطحًا سلسة تؤثر على الأداء. قد يساعد التلميع في إنشاء عدسات ومرايا بصرية, حيث يمكن أن تسبب عيوب السطح انحرافات. اللفات باستخدام المركبات الكاشطة تخلق سلسة, الأسطح الموازية في كتل الدقة الدقيقة ومقاعد الصمام. يحتاج إنتاج الزرع الطبي, سطح متوافق حيويا لانخفاض الاحتكاك والارتداء. تحتاج هذه العمليات إلى التحكم باستخدام مخطط خشونة السطح لتحقيق الانتهاء من المستوى الصغير.
العوامل التي تؤثر على خشونة السطح
مواد الأدوات والهندسة
- تكوين وصلابة أداة القطع.
- أداة قطر الأنف وزاوية أشعل النار.
- تآكل الأداة.
معلمات الآلات
- سرعة قطع.
- معدل التغذية.
- عمق القطع.
- نوع عملية الآلات (على سبيل المثال, تحول, الطحن, طحن).
مادة الشغل
- الصلابة والليونة.
- تجانس المادة.
- وجود الادراج أو الشوائب.
بيئة القطع
- استخدام قطع السوائل (يكتب, كمية, طريقة التطبيق).
- ظروف التشحيم والتبريد.
حالة أداة الآلة
- صلابة الماكينة.
- اهتزاز المغزل والمحاذاة.
- حالة مكونات أداة الآلة (المحامل, أدلة, إلخ.).
التثبيت والعمل
- استقرار إعداد الشغل.
- اكتب وحالة المباراة.
عمليات الانتهاء من السطح
- استخدام تقنيات ما بعد المعالجة (على سبيل المثال, تلميع, شحذ).
- تطبيق الطلاء أو العلاجات على السطح.
مسار الأداة والبرمجة
- تحسين المسار في تصنيع CNC.
- تداخل استراتيجية مشاركة الأداة ومسار الأداة.
العوامل البيئية
- درجة الحرارة المحيطة والرطوبة.
- وجود الملوثات أو الحطام أثناء الآلات.
القياس والتفتيش
- طريقة قياس خشونة السطح.
- دقة ومعايرة أدوات القياس.
معايير الصناعة وخشونة السطح
ISO 4287 وتوفر معايير خشونة السطح ASME B46.1 طرق قياس موحدة وملفات سطحية للموثوقية عبر القطاعات. متطلبات خشونة السطح حماية شفرات التوربينات في الفضاء; قد تسبب الفروق فشل كارثي. بصورة مماثلة, يتطلب تلميع الويفر في إنتاج أشباه الموصلات مخطط خشونة السطح لأن العيوب الطفيفة قد تؤثر على عمل الدائرة. تحتاج مرافق التصنيع إلى مثل هذه المعايير لخفض التباين والأخطاء.
تحتاج إلى مساعدة في فهم مخطط خشونة السطح للعثور على أفضل الانتهاء من السطح? اتصل بنا!
