تخيلوا أنكم تحملون قطعة معدنية صُنعت بعناية مع نهاية شبيهة بالمرآةصورة جزء آخر مع سطح خشن قليلا التي توفر الاحتكاك الموثوق بهاهذه التجارب الملموسة المتميزة تنبع من معيار تصنيع حاسم: خشونة السطحلا تؤثر خشونة السطح فقط على مظهر المكونات بل تؤثر أيضًا بشكل مباشر على وظائفهاكيف يمكننا أن نفهم ونسيط على خشونة السطح؟ كيف يجب أن نختار التشطيب المناسب للسطح لمتطلبات المشروع المحددة؟توفر هذه المقالة تحليلاً متعمقاً لخامة السطح في معالجة CNC للمساعدة في إنشاء منتجات متفوقة.

تقيس خشونة السطح التشوهات المجهرية على سطح المكون. ببساطة، تعكس انحراف السطح الفعلي عن المستوى المثالي.الاختلافات الكبيرة تؤدي إلى أسطح أكثر خشونة، في حين أن الانحرافات الأصغر تنتج التشطيبات أكثر سلاسة. لا تشير هذه الانحرافات إلى أخطاء الشكل الكبرى ولكن إلى القمم والوديان المجهرية.

في معالجة CNC ، تعتبر خشونة السطح حاسمة لأنها تؤثر بشكل مباشر على كيفية تفاعل المكونات مع بيئتها. على سبيل المثال ، تقلل الأسطح الناعمة من الاحتكاك في الأجزاء المنزلقة ،تعزيز مقاومة الارتداء، في حين أن الأسطح الخشنة هي الأفضل عندما تكون هناك حاجة إلى اصطدام أعلى. لذلك، فإن فهم السطح الخشن والتحكم فيه هو مفتاح ضمان أداء الجزء الأمثل.

تؤثر خشونة السطح بشكل كبير على أداء الجزء ووظائفه بعدة طرق:

• الاحتكاك والتكسير:السطوح السلسة لديها معامل اصطدام أقل مما يقلل من الارتداءالسطوح الناعمة ضرورية لتمديد عمر الخدمة وتحسين كفاءة التشغيل.
• أداء الختم:تؤثر خشونة السطح على فعالية الختم. قد تسبب الأسطح الخام تسربات ، في حين توفر الأسطح السليمة إغلاقًا أفضل - وهو أمر بالغ الأهمية للأنظمة الهيدروليكية والهوائية.
• قوة التعب:يمكن أن تخلق الأسطح الخام تركيزات الإجهاد ، مما يسرع من بداية الشقوق والتوسع ، وبالتالي يقلل من عمر الجزء. تتطلب المكونات عالية الإجهاد قسوة السطح المسيطرة.
• صلابة الطلاء:تؤثر خشونة السطح على قوة الارتباط للطلاء أو الطلاء أو الملصق. تعزز الخامية المناسبة التداخل الميكانيكي ،ولكن الخامة المفرطة قد تسبب تطبيق غير متساو أو قشر.
• الجماليات:تؤثر خشونة السطح بشكل مباشر على المظهر. عادة ما توفر الأسطح الناعمة لمعانًا وجذبًا بصريًا أفضل ، في حين تبدو الأسطح الخام مملة. المنتجات ذات المتطلبات الجمالية العالية ،مثل الإلكترونيات الاستهلاكية أو المناطق الداخلية للسيارات، تتطلب النظر بعناية في خشونة السطح.

أكثر قياسات خشونة السطح شيوعًا هي "الخطأ المتوسط" ، عادة ما يتم التعبير عنه بـ "Ra." قيمة را تمثل المتوسط الحسابي للمسافات المطلقة بين نقاط ملف السطح وخط الوسطببساطة، القيم المنخفضة من Ra تشير إلى أسطح أكثر سلاسة، في حين تشير القيم العالية إلى التشطيبات الخام.

وتشمل المعلمات الشائعة الأخرى لخامة السطح:

• ريز:الحد الأقصى لارتفاع المنحدر، قياس المسافة العمودية بين أعلى قمة وأدنى وادي داخل طول التقييم.
• ريب:ارتفاع القمة، قياس المسافة العمودية من أعلى قمة إلى خط الوسط.
• ريف:عمق الوادي، قياس المسافة العمودية من أدنى وادي إلى خط الوسط.
• Rmax:الحد الأقصى لارتفاع الملف، وهو أكبر مسافة عمودية بين القمم والوديان داخل طول التقييم.
• RMS:متوسط الجذر مربع الخام، حساب الجذر المتوسط مربع المسافات من نقاط الملف إلى خط الوسط.

لفهم أفضل لخامة السطح، من المهم معرفة هذه المصطلحات الشائعة:

• Ra (المتوسط الحسابي للخامة):المتوسط الحسابي للمسافات المطلقة من نقاط المحور إلى الخط الوسط، وهو المعيار الأكثر استخداماً لخامة السطح.
• Rz (الحد الأقصى لخامة الارتفاع):المسافة العمودية بين أعلى قمة وأدنى وادي داخل طول التقييم.
• Rp (الارتفاع القصوى للقمة):المسافة العمودية من أعلى قمة إلى خط الوسط داخل طول التقييم.
• Rv (أقصى عمق الوادي):المسافة العمودية من أدنى وادي إلى خط الوسط داخل طول التقييم.
• Rmax (أقصى ارتفاع للملف):أكبر مسافة عمودية بين القمم والوديان داخل طول التقييم.
• RMS (معدل الخامة التربيعية للجذر):الجذر المتوسط مربع المسافات من نقاط الملف إلى خط الوسط.

اختيار الخامة السطحية المناسبة يتطلب النظر في عدة عوامل:

• وظائف الجزء:تتطلب الوظائف المختلفة مستويات مختلفة من الخام. تحتاج المكونات المنزلقة إلى أسطح ناعمة للحد من الاحتكاك ، في حين تتطلب التطبيقات عالية الاحتكاك إتمامًا أكثر خشنة.
• المواد:تظهر المواد المختلفة خصائص معالجة متميزة. بعض المواد تحقق أسطح ناعمة بسهولة أكبر ، في حين أن البعض الآخر أكثر ملاءمة للتشطيب الخام.
• عملية التصنيع:تنتج العمليات المختلفة مستويات مختلفة من الخام. يخلق طحن الدقة واللمع أسطحًا ناعمة جدًا ، في حين أن الرملية تنتج نسيجًا خشنًا.
• التكلفة:ترتبط خشونة السطح بتكاليف التصنيع. بشكل عام ، تزيد الأسطح الناعمة من النفقات ، لذلك يجب أن توازن الاعتبارات الاقتصادية مع المتطلبات الوظيفية.
• ما بعد المعالجة:إذا كانت الأجزاء تتطلب معالجات إضافية مثل الطلاء أو الطلاء، يجب النظر في تأثير خشونة السطح على هذه العمليات.

تتضمن نطاقات الخامة السطحية الشائعة:

• 3.2 ميكرومتر را:مناسبة لمعظم المكونات ذات علامات المعالجة المرئية ولكن اللمس الناعم مثالي للتطبيقات ذات متطلبات الخامة المنخفضة للسطح.
• 1.6 μm Ra:مناسبة للأجزاء التي تتطلب تحكمًا معتدلًا في الخام ، مع علامات معدنية أقل وملمس أكثر سلاسة تستخدم في المكونات المنزلقة والختم.
• 0.8 ميكرومتر را:لأجزاء عالية الدقة مع أدنى علامات المعالجة المرئية والأسطح الناعمة جداً مناسبة لأدوات الدقة والعناصر البصرية.
• 0.4 ميكرومتر را:لمكونات عالية الدقة للغاية مع التشطيبات الشبيهة بالمرآة ولا توجد علامات معالجة مرئية تطبق في أجزاء الإلكترونيات الاستهلاكية عالية الجودة والطيران.

العمليات CNC المختلفة تحقق نطاقات الخامة المختلفة:

ملاحظة: هذه النطاقات تقريبيّة؛ الخامة الفعليّة للسطح تعتمد على المواد والأدوات ومعلمات القطع.

هناك طرق مختلفة للسيطرة على خشونة السطح:

• اختيار العمليات المناسبةتنتج التقنيات المختلفة مستويات مختلفة من الخام. يخلق طحن الدقة أسطحًا ناعمة ، في حين أن الرملية تنتج نسيجًا خشنًا.
• ضبط معايير القطع:تتأثر سرعة القطع ومعدل التغذية والعمق بالخامة. بشكل عام ، تؤدي السرعات المنخفضة ومعدلات التغذية إلى إنجازات أكثر سلاسة.
• اختيار الأدوات المناسبة:تؤثر مادة الأداة والهندسة والحادة على جودة السطح. يزيد اختيار الأداة الأمثل من نتائج التصنيع.
• استخدام المبردات:المبردات تقلل من درجات حرارة القطع وارتداء الأدوات ، مما يعزز التشطيب السطحي.
• ما بعد المعالجة:يمكن لعمليات معالجة إضافية مثل الرملية أو التلميع أو الطلاء أن تعيد تعديل خشونة السطح.

وبالإضافة إلى التحكم المباشر في العمليات بواسطة الحاسب الآلي، فإن العديد من المعالجات السطحية تعزز أداء الجزء ومظهره:

• الرملية:يزيل الإلقاء اللاصق السريع اللاصق والأكسدة مع خلق خشونة موحدة ‬تحسين لصق الطلاء ومظهره.
• التشطيب:يخلق الأكسدة الكهروكيميائية طبقات واقية على الألومنيوم / التيتانيوم، مما يعزز مقاومة الارتداء / التآكل ويسمح بالتلوين.
• طلاء بلا كهرباء:ترسب المعادن الكيميائية دون الكهرباء تحسن مقاومة الارتداء / التآكل وقابلية اللحام.
• التشغيل الكهربائي:ترسب المعادن بالتحليل الكهربائي تعزز مقاومة الارتداء / التآكل والموصلة.
• الرسم:طلاء السطح للحماية أو الديكور أو الوظائف الخاصة يزيد من مقاومة التآكل / الارتداء والعزل عن الطقس.
• التلميع:الإزالة الميكانيكية / الكيميائية للخرطوشات الصغيرة تخلق أسطح ناعمة ‬تزيد من اللمعان وتقلل من الاحتكاك.

يمكن قياس خشونة السطح باستخدام:

• أجهزة تعريف الارتباطأدوات القلم الدقيقة التي تقيس الانتقال الرأسي على طول الأسطح بدقة عالية ولكنها قد تلحق الضرر بالسطح.
• أجهزة تعريف الملفات بدون اتصال:أجهزة المسح الضوئي/الليزر التي تلتقط ملامح السطح غير المدمرة ولكن أقل دقة قليلاً.
• مقارنات خشونة السطح:المقارنة البصرية مع عينات الخامة القياسية بسيطة ولكن أقل دقة.
• أجهزة اختبار الخامة المحمولة:أجهزة متنقلة ومدمجة تستخدم عادة قياسات الارتباط مثالية للتفتيش الميداني.