الخاصية التي تصف مظهر السطح

هي الخشونة .

وخشونة السطح هي التردد الأقصر الذي يظهر على السطح، هناك بعض الأسطح الناعمة ذات الخشونة المنخفضة والبعض الأخر إذا نظرنا له سوف نلاحظ وجود القمم والقيعان ذات الارتفاعات والأعماق والتباعد المتفاوتة، والجدير بالذكر أن خشونة السطح تتأثر بشكل كبير بالقسوة المجهرية لسطح كل جزء.

كما أن مستويات خشونة السطح يتسبب في اختلافات بصرية واضحة، وأيضًا لها تأثير على مجموعة متنوعة من الخصائص الأخرى، مقدار التآكل والقدرة على تشكيل مانع تسرب عندما يتلامس جزء ما مع سطح آخر، وسماكة الطلاء اللازمة لطلاء جزء ما، لذلك يعتبر قياس خشونة السطح عامل هام في الكثير من الصناعات.

لماذا تعتبر خاصية الخشونة هامة في العمليات الهندسية

تلعب الخشونة دورًا مهمًا في الصناعة، حيث تحدد كيفية تفاعل المنتج مع بيئته، ويعكس مستوى الخشونة الذي يتم تحقيقه عند الانتهاء من أي منتج أداء مكوناته، كما يمكن أن يؤثر على فعالية المنتج.

لذلك يفضل المهندسين تشطيب جيد للسطح للحصول على مستوي خشونة صحيح لأن هذا يساعد على إنتاج عمليات متسقة ومنتجات موثوقة، والجدير بالذكر أيضاً أن قياسات السطح لها دور في الحفاظ على التحكم في التصنيع، وخاصة في حالة الاحتياج إلى هندسة الأسطح، كما أن التشطيب ومتسوي خشونة السطح مهم جداً لبعض الأشياء مثل:

• تقليل عامل التآكل وتأثيرات مقاومة المواد الكيميائية.
• توفير الجاذبية البصرية المحددة للمنتج.
• يساهم في التصاق الطلاءات والدهانات.
• يزيل عيوب السطح.
• يحسن التوصيل ويضيف التوصيلات الكهربائية على السطح.
• تزداد فعالية المنتج في مقاومة التآكل مع تقليل آثار الاحتكاك.

كيفية قياس خشونة السطح

يعني قياس خشونة السطح حساب النعومة النسبية لمظهر السطح، وهناك العديد من نظم قياس خشونة السطح مثل:

• طرق القياس المباشر

تتم هذه الطريقة عن طريق طرق قياس خشونة السطح باستخدام قلم، حيث يتم رسم القلم بشكل عمودي على السطح، ثم يستخدم الشخص أداة لتحديد معلمات الخشونة.

• طرق عدم الاتصال

تشمل طرق عدم الاتصال استخدام الضوء أو الصوت بدلاً من ذلك، حيث تحل الأدوات البصرية مثل الضوء الأبيض والبؤر محل القلم في الطريقة السابقة، وتستخدم هذه الأدوات مبادئ قياس مختلفة، ويمكن في المرحلة التالية تبديل المجسات الفيزيائية بأجهزة استشعار بصرية أو مجاهر.

يستخدم الجهاز المرسل للنبضات الفوق صوتية لإرسال إشارة فوق السطح، ثم يقوم الجهاز بتحليل وانعكاس الموجات الصوتية المرتدة لتحديد مستوى الخشونة.

• طرق المقارنة

تعتمد هذه الطريقة على أخذ عينات من خشونة السطح، ويتم إنشاؤها عبر جهاز أو عملية معينة، ثم يستخدم الفني الحواس البصرية واللمسية لمقارنة النتائج مع سطح خشونة معروف.

مثال على التقنيات العملية هو الحث، حيث تساعد هذه الطريقة في تقييم خشونة السطح باستخدام بعض المواد المغناطيسية، وذلك من خلال استخدم أداة الالتقاط الحثية الطاقة الكهرومغناطيسية لقياس المسافة إلى السطح، ثم يمكن أن تساعد القيمة المعيارية المحددة في معرفة معلمات الخشونة المقارنة.

تقنيات قياس خشونة السطح

يتم استخدام طرق ومعدات مختلفة لقياس خشونة السطح، ويمكن تقسيم هذه الطرق إلى ثلاث تقنيات وهي:

• تقنيات التنميط

يتم قياس الخشونة باستخدام مسبار عالي الدقة في هذه التقنية، ويتطلب ذلك التفكير بشكل أكبر في إبرة الفونوغراف وفقًا لحساسية الجهاز 

• تقنيات المنطقة

تقيس هذه التقنيات الخشونة ولكن في منطقة محدودة من السطح، ومن خلالها يتم توفير متوسط حصائي لكل من للقمم والقيعان على السطح، يعتبر التشتت بالموجات فوق الصوتية، والتشتت البصري، وتحقيقات السعة من أشهر الأمثلة على تقنيات المنطقة، ويفضل في أغلب الأوقات التشغيل الآلي والتنفيذ باستخدام تقنيات المنطقة.

• تقنيات الفحص المجهري

تعتمد تقنيات الفحص المجهري على قياس التناقضات وتوفر في النهاية معلومات ذات صلة بالقمم والوديان على الأسطح.

رموز واختصارات مخطط خشونة السطح

هناك بعض الاختصارات التي تصف بعض الأشياء عند قياس مستوى خشونة السطح، وهي وحدات هامة في قياس تشطيب الأسطح، وتشمل ما يلي:

• Ra – متوسط ​​خشونة السطح

يُعرف Ra باسم متوسط الخط الوسطي أو المتوسط الحسابي، وهو متوسط الخشونة بين الدوائر الخشنة والخط الوسطي. وهذا هو المعيار الأكثر استخدامًا لإنهاء السطح، ومخطط إنهاء سطح Ra هو أيضًا واحد من أكثر مخططات إنهاء السطح استخدامًا للقيم المطلقة.

• Rmax – المسافة العمودية من القمة إلى الوادي

يعد استخدام معامل الخشونة في الحالات الشاذة مثل النتوءات والخدوش هو الأفضل، وقد لا يكون الأمر واضحًا في مخطط إنهاء سطح Ra، ومع ذلك، فإن Rmax حساس للغاية لتلك الحالات 

الشاذة

• Rz – متوسط ​​الارتفاع الأقصى

على عكس الـ Ra، يقيس الـ Rz متوسط قيم أكبر خمسة اختلافات بين القمم والوديان، ويتم ذلك باستخدام خمسة أطوال لأخذ العينات، مما يساعد على تقليل الأخطاء لأن الـ Ra غير حساس تمامًا.

مخطط خشونة السطح

يقدم هذا المخطط إرشادات هامة لقياس معلمات الانتهاء السطحية القياسية، ويعتمد عليه المصنعون كمرجعية للجودة في عملية التصنيع.

يوجد عدة عمليات مختلفة لفحص مخطط إنهاء سطح المعالجة، وبالتالي يصعب اختيار أفضل عملية. ومع ذلك، يفضل البعض استخدام مخطط تحويل إنهاء السطح.

فيما يلي جدول يساعد على التعرف على مستويات الخشونة في بعض أنواع التشطيبات