در حوزه مهندسی دقیق، بافت میکروسکوپی اجزای ماشینکاری - که اغلب با چشم غیرمسلح نامرئی است - نقش مهمی در تعیین عملکرد و طول عمر دارد.این تغییرات سطحی کوچک، شباهت به رشته کوه های کوچک و دره ها، از طریق اندازه گیری خشکی سطح اندازه گیری می شود، با Ra (Roughness Average Arithmetic) که به عنوان متریک شناخته شده ترین شناخته شده است.
Ra متوسط حسابی انحرافات مطلق در ارتفاع سطح از یک خط مرجع متوسط در طول اندازه گیری شده را نشان می دهد.اگر ما یک برش دو بعدی از یک پروفایل سطح را بررسی کنیم، مقادیر بالاتر Ra نشان دهنده تغییرات بیشتر بین قله ها و دره ها است، که به بافت سطحی خشنتر تبدیل می شود.
به عنوان یک ابزار ارزیابی سریع، Ra تولید کنندگان را با بازخورد فوری در مورد انطباق سطح با مشخصات فراهم می کند.تأیید خشکی یک جزء اساسی از فرآیندهای اعتبار سنجی ابعاد است، اطمینان از اجزای مطابق با استانداردهای تولید سختگیرانه.
صنایع پیشرفته از جمله هوافضا، تولید دستگاه های پزشکی و ابزار دقیق به دلیل چندین عامل مهم عملکرد، الزامات خشن را حفظ می کنند:
- ديناميک مايعات:بافت سطح به طور قابل توجهی بر ویژگی های جریان مایع تأثیر می گذارد، جایی که خشکی بیش از حد در سیستم های هیدرولیکی مقاومت را افزایش می دهد و کارایی عملیاتی را کاهش می دهد.
- عملکرد پیوستن:کاربردهای پوشش و چسبندگی به بافت مطلوب سطح برای به حداکثر رساندن منطقه تماس رابط و اتصال مکانیکی تکیه می کنند.
- اصطکاک و فرسایش:خشکی به طور مستقیم بر رفتار تریبولوژیکی تأثیر می گذارد، جایی که قله های کنترل نشده مکانیسم های فرسایش را تسریع می کنند و عمر خدمت قطعات را کاهش می دهند.
- یکپارچگی مفصل مکانیکی:عملکرد اتصال در اتصالات رشته ای به بافت مناسب سطح بستگی دارد تا توزیع مناسب بار و جلوگیری از شل شدن را تضمین کند.
در حالی که Ra داده های اساسی از متوسط خشکی را فراهم می کند، توصیف سطح جامع نیاز به معیارهای اضافی دارد:
- Rt (طول کل):اندازه گیری فاصله عمودی بین بالاترین قله و عمیق ترین دره در طول ارزیابی
- Rz (ارتفاع ده نقطه ای):میانگین تفاوت بین پنج قله بلند و پنج دره عمیق را محاسبه می کند
ابزار اندازه گیری مدرن معمولاً خروجی همزمان برای این پارامترهای مکمل را فراهم می کند و ارزیابی دقیق تری از کیفیت سطح را امکان پذیر می کند.
متروولوژی سطح، روش های فنی متعددی را برای کمی کردن Ra ارائه می دهد که انتخاب آنها به الزامات کاربرد و محدودیت های اندازه گیری بستگی دارد.
پروفیلمترهای مبتنی بر استیلوس به دلیل قابلیت حمل و نقل و سادگی عملیاتی خود به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرند. این سیستم ها به دو دسته تقسیم می شوند:
- پروفیلومترهای اسکیدی:شامل یک اسکید مرجع که در امتداد سطح حرکت می کند، فراهم می کند متوسط مکانیکی. در حالی که محدود به سطوح نسبتا مسطح است، آنها اندازه گیری های صاف کارآمد را ارائه می دهند.
- پروفیلمترهای بدون اسکید:استفاده از سیستم های مرجع داخلی برای پذیرش سطوح منحنی از طریق محاسبات مسیر سه بعدی، که انعطاف پذیری اندازه گیری را افزایش می دهد.
سیستم های نوری بدون تماس، به ویژه اینترفرومترها، با تجزیه و تحلیل الگوهای تداخل نور منعکس شده از سطح اندازه گیری شده، دقت برتر را ارائه می دهند.این رویکرد از آسیب های بالقوه سطح ناشی از تماس با قلم جلوگیری می کند و در عین حال قابلیت های جامع نقشه برداری توپوگرافی را فراهم می کند.
چالش های عملی اندازه گیری اغلب با اجزای جمع شده، قطعات بیش از حد بزرگ، یا ویژگی های هندسی محدود بوجود می آیند.مواد تکثیر تخصصی، مشخصه ی دقیق خشکی را از طریق تکنیک های چاپ امکان پذیر می کنند:
- نسخه های سطح با دقت بالا جزئیات بافت میکروسکوپی را ضبط می کنند
- کپی های خشک شده برای اندازه گیری بعدی ثبات ابعاد را حفظ می کنند
- سازگار با هر دو سیستم اندازه گیری تماس و بدون تماس
برای دقت بهینه اندازه گیری تکرار، پروفایل سنجی نوری بدون تماس نتایج برتر را ارائه می دهد،با این حال، پروفایلومترهای تماس بدون لغز با تکنیک مناسب می توانند اندازه گیری های رضایت بخش را ارائه دهند..
کمی کردن خشکی سطح، به ویژه از طریق اندازه گیری Ra، به عنوان یک شاخص کیفیت حیاتی در بخش های تولید عمل می کند.از پروفایل سنجی تماس معمولی تا تکنیک های پیشرفته نوریبرای سناریوهای اندازه گیری چالش برانگیز، راه حل های سنجش به طور مداوم در حال تکامل هستند تا نیازهای سختگیرانه سطح را برآورده کنند.روش های مبتنی بر تکرار جایگزین های مناسب برای ارزیابی مستقیم سطح را فراهم می کنند، تضمین کنترل کیفیت جامع در طول چرخه زندگی تولید.