خصوصیات سطح

سطوح جامد مرزهایی بین مؤلفه و محیط کار آن است (اسمیت ، 2002). ساختار و خصوصیات سطوح تمام شده به ماهیت مواد جامد ، روش هایی که برای تهیه سطوح و تعامل استفاده می شود بستگی دارد. خواص سطوح جامد در مهندسی از اهمیت بیشتری برخوردار می شوند زیرا خواص سطح نقش مهمی در کاربردهای نوری ، حرارتی ، الکتریکی ، تریبولوژیک و نقاشی دارند. بدون توجه به روشی که برای تولید سطوح کار استفاده می شود ، نمی توان از بی نظمی و انحراف موجود بر روی سطوح جلوگیری کرد. به طور کلی ، هیچ فرآیند ماشینکاری وجود ندارد که بتواند سطوح مولکولی مسطح تولید کند. حتی صاف ترین سطح حاوی بی نظمی در مقیاس میکرو یا نانو است ، و هر دو توپوگرافی کلان و میکرو/نانو سطح در کاربردهای تکنولوژیکی مهم هستند (Bhushan ، 2013). توپوگرافی سطح ابعاد کمی از ویژگی های موجود در سطح از نظر زبری ، اندازه ویژگی ها و ارتفاع پله را فراهم می کند. این ابعاد را می توان با استفاده از ابزارهای قلم از نوع تماس ، یک پروفیلومتر نوری ، میکروسکوپ کانفوکال ، تداخل سنجی ، میکروسکوپ نیروی اتمی و غیره اندازه گیری کرد. به طور مشابه ، مورفولوژی سطح یک ارزیابی کیفی از شکل سه بعدی سطوح ارزیابی شده توسطمیکروسکوپ های نوری و میکروسکوپ الکترونی اسکن. برخی از اصطلاحات مشترک مرتبط با توپوگرافی سطح در متن زیر توضیح داده شده است.

شکل 3. 2 زبری سطح متوسط به دست آمده از فرآیندهای ماشینکاری و اتمام (PC: https://www.engineeringtoolbox.com/surface-roughness-d_1368.html).

اصطلاحات توپوگرافی سطح

شکل 3. 3 شماتیک بافت سطح سطح را نشان می دهد. برخی از اصطلاحات مهم مورد استفاده در هنگام توصیف سطوح عبارتند از:

• • موج: موج بی نظمی سطح طول موج های طولانی تر است. این ممکن است از عواملی مانند لرزش ، پچ پچ ، دستگاه یا انحراف قطعه کار ، سویه های هشدار دهنده یا عملیات حرارتی ناشی شود (Bhushan ، 2013 ؛ Menezes et al ”2013).
• • زبری: زبری بی نظمی سطح طول موج های کوتاه تر است. این توسط قله های سطح سطح (حداکثر ارتفاع در بخشی از پروفایل) و دره ها (حداکثر عمق در بخشی از مشخصات) از دامنه و فاصله متفاوت مشخص می شود. این نتیجه فرآیند تولید است که برای تبدیل مواد فله به شکل مورد نیاز استفاده می شود. برخی از مثالها شامل علامت ابزار باقی مانده بر روی سطح در نتیجه چرخش و برداشت باقی مانده توسط سنگ زنی یا پولیش است (Whitehouse ، 2011).

شکل 3. 3 شماتیک بافت سطح (Bhushan ، 2013).

• • نقص ها: نقص ها وقفه های غیر منتظره و غیر عمدی در ساختار سطح ناشی از جابجایی های ساختاری مادی و سایر نقایص مواد هستند.
• • Lay: Lay جهت اصلی الگوی سطح غالب تولید شده توسط نوع فرآیند اصلاح سطح است.

بخش زیر شامل طبقه بندی پارامترهای زبری سطح است.

طبقه بندی پارامترهای زبری سطح

• • پارامترهای دامنه: خصوصیات عمودی انحراف سطح با استفاده از پارامترهای دامنه اندازه گیری می شود. برخی از پارامترهای دامنه متداول در جدول 3. 1 ذکر شده است. آنها عبارتند از: زبری متوسط (r₍₎) ، زبری ریشه متوسط (RMS) حداکثر ارتفاع قله ها (r_p) ، حداکثر عمق دره ها (r ") ، حداکثر ارتفاع مشخصات (r ،) و ارتفاع ده نقطه (r_z).
• • پارامترهای فاصله: خصوصیات افقی انحراف سطح با استفاده از پارامترهای فاصله اندازه گیری می شود. برخی از پارامترهای فاصله متداول در جدول 3. 1 ذکر شده است. آنها عبارتند از: شمارش اوج (ص_c) ، میانگین فاصله قله های محلی مجاور ، و تعداد قله ها در پروفایل (M).
• • پارامترهای ترکیبی: پارامترهای ترکیبی ترکیبی از دامنه و پارامترهای فاصله انحراف سطح هستند. آنها عبارتند از: طول موج RMS (،_?) و شیب RMS نمایه
• (آ،)-
• • منحنی ناحیه تحمل: زبری سطح متوسط (r_a) فقط اطلاعات مربوط به تغییر در ارتفاع بی نظمی ها را ارائه می دهد ، اما هیچ اطلاعاتی در مورد اندازه ، شکل و شیب بی نظمی های سطح نمی دهد. بافت سطوح با شیارهای خطی و شیارهای متراکم تأثیر در اصطکاک بین سطوح جفت گیری ، به ویژه در سطوح تحمل دارد. یک روش ممکن برای توصیف این نوع سطوح ، استفاده از منحنی منطقه یاتاقان (Вас) است که به آن منحنی ابوت-فورستون نیز گفته می شود. از آن برای تجزیه و تحلیل سطوح حمل بار ، برنامه های تحمل ، چسب و خواص آب بندی استفاده می شود (Bhushan ، 2013). منحنی ناحیه یاتاقان نسبت هوا به فلز است که از بالاترین قله شروع می شود

جدول 3. 1 برخی از پارامترهای مهم زبری سطح (Gadelmawla et al. ، 2002 ؛ Smith ، 2002 ؛ Whitehouse ، 2011)

R ”: زبری متوسط

میانگین انحراف مطلق از بی نظمی زبری از میانگین خط نسبت به یک نمونه یا طول ارزیابی.

پارامتر متداول در بیشتر برنامه ها

انحراف استاندارد توزیع ارتفاع سطح ، که بر روی طول نمونه برداری تعریف شده است.

اینها عمدتاً در ایالات متحده در استفاده مشترک هستند

R_p: حداکثر ارتفاع قله ها

حداکثر ارتفاع مشخصات بالاتر از میانگین خط در طول ارزیابی.

در ارزیابی نیروی اصطکاک و مقاومت در برابر تماس الکتریکی استفاده می شود

R_v: حداکثر عمق دره ها

حداکثر عمق مشخصات زیر خط میانگین در طول ارزیابی.

ارزیابی مقاومت سطح و مقاومت در برابر خوردگی

R_t: حداکثر ارتفاع نمایه

فاصله عمودی بین بالاترین قله و کمترین دره در طول ارزیابی مشخصات مشخصات.

R_z: ارتفاع ده امتیاز

تفاوت در ارتفاع بین میانگین پنج قله بالاترین و پنج دره کمترین دره در طول ارزیابی مشخصات.

ارزیابی براق و درخشش ، استحکام سطح ، قابلیت درمان سطح ، نیروی اصطکاک ، مقاومت الکتریکی

P_cشمارش قله

تعداد قله های محلی ، که از طریق یک باند قابل انتخاب واقع در بالا و زیر خط میانگین با همان فاصله پیش بینی شده است.

شکل گیری ، نقاشی ، سطوح پوشش

S: فاصله متوسط قله های محلی مجاور

فاصله متوسط قله های محلی مجاور پروفایل اندازه گیری شده در طول ارزیابی.

ارزیابی براق و درخشش ، احساس درجه بالا ، عملکرد چسبندگی و درمان سطح

M: تعداد قله ها در پروفایل

تعداد قله های مشخصات در طول واحد.

وسیله اصلی اندازه گیری فاصله بین قله های محلی و دره ها ، با در نظر گرفتن دامنه نسبی آنها و فرکانس های مکانی فردی.

شیب پروفایل

میانگین مربع ریشه میانگین شیب پروفایل.

ارزیابی براق و درخشش ، قابلیت درمان سطح ، نیروی اصطکاک و مقاومت در برابر خوردگی

و پایین آمدن به پایین ترین دره در مشخصات سطح و به طور کلی به عنوان یک نسبت یاتاقان گفته می شود (Whitehouse ، 2011). در جدول 3. 2 منحنی منطقه یاتاقان یا منحنی نسبت مواد Abbott و توضیحات پارامترها با نمایه ذکر شده است. بنابراین از Ва برای نشان دادن کیفیت بافت سطح و همچنین برای یک سطح اندازه گیری استفاده می شود. دسترسی به اندازه و نسبت قله ها و دره های موجود را فراهم می کند.< pan> وسیله اصلی اندازه گیری فاصله بین قله های محلی و دره ها ، با در نظر گرفتن دامنه های نسبی آنها و فرکانس های مکانی فردی.