زبری سنجی

زبري سنجي

زبری یک سطح، یکی از مولفه های مهم در تعیین عمر قطعات مکانیکی است، چراکه معمولا وجود هرگونه ناهمواری در سطح موجب ایجاد ترک و شروع شکست قطعه می شود. به طور کلی، زبری سنجی سطح کار بسیار ساده ای نیست و نیاز به مهارت در استفاده از ابزار خاص آن دارد.

انواع روش های زبری سنجی

روش های مختلف زبری سنجی شامل موارد زیر می باشند:

• بازرسی چشمی و لمس دستی و مقایسه با نمونه های مرجع
• استفاده از ابزار سوزنکی
• استفاده از روش های نوری و اپتیکی مثل میکرو تداخل سنجی
• استفاده از روش ارزیابی فراصوتی

در روش اپتیکی به منظور زبری سنجی ، از تکنیک تداخل سنجی استفاده می گردد و الگو و بافت سطح مشاهده می شود. در این روش، نیاز به میکرو تداخل سنج ها است که هزینه بسیار زیادی دارند و باید در جاهای خاص و اتاق های تمیز و در شرایط کنترل شده استفاده شوند. از ویژگی بارز این روش، غیرتماسی بودن آن است. در این روش، از نور تک رنگ استفاده می گردد که می تواند لیزر هم باشد. نور طی رفت و برگشت باعث تشکیل خطوط تداخلی بر روی قطعه می گردد که با توجه به آنها می توان میزان زبری سطح را تعیین کرد.

روش اپتیکی اندازه گیری زبری سطح

روش بسیار جدید دیگر زبری سنجی ، استفاده از ارزیابی فراصوتی است. در این روش، از تکنیک بازتاب قائم استفاده می گردد که یک تکنیک غیرتماسی است. همچنین، در این روش از پارامترهای فراصوتی مثل ضریب استهلاک و ضریب بازتابش (پژواک) برای اندازه گیري زبری استفاده می شود.

فهم و درک کمی اثر زبری سطح قطعه مورد آزمایش بر روی سیگنال بازتابی، در روش آزمون فراصوتی بسیار مهم است. زبری سنجی ، استهلاک موج فراصوتی و ضریب انعکاس امواج صوتی بازتابی از دیواره پشتی انجام می شود. زبری سطح، پژواک های برخوردی و بازتابی از دیواره پشتی سطوح آزمایش شده را به اندازه زیادی تضعیف می کند و این تضعیف یا استهلاک، نسبت مستقیم با زبری سطح دارد. دوم این که ضریب بازتاب فراصوتی نسبت معکوس با زبری سطح دارد . هر یک از ضرایب استهلاک فراصوتی یا بازتابش فراصوتی، می تواند مقدار و میزان زبری سطح را با خطای کوچکی تخمین بزند.

ابزار سوزنکی در زبری سنجی

از آنجا که بی نظمی ها مربوط به زبری بیش از حد کوچک هستند، لازم است که برای اندازه گیری آن تمهیداتی اندیشیده شود که بتوان ناهمواری ها را تفکیک نمود. شاید اولین وسیله ای که به ذهن خطور کند، میکروسکوپ باشد؛ ولی مسأله ای که وجود دارد این است که میکروسکوپ فاصله الگوهای افقی را معین می نماید در حالی که برآمدگی ها و فرورفتگی ها را به وضوح نمی تواند تشخیص دهد، چرا که آنها به سطح عمود بوده و ارتفاع نسبی آنها تعیین نمی شود.

زبری سنجی با استفاده از ابزار سوزنکی به این صورت است که یک سوزنک بسیار تیز با سرعت ثابت بر روی سطحی با طول مشخص حرکت می کند. سپس، یک سیگنال الکتریکی حاصل می شود که تقویت می گردد تا بزرگنمایی قائم بزرگتری ایجاد نماید. این سیگنال می تواند هم از طریق خروجی گرافیکی و صفحه نمایش کامپیوتری نشان داده شود و یا این که مقادیر مربوط به پارامترهای زبری محاسبه گردد.

به منظور بررسی زبری سطح، لازم است که بزرگنمایی در جهت عمود بر سطح (نرمال سطح) و در راستای افقی آن با یکدیگر تفاوت داشته تا زبری قابل بررسی باشد. اگر این بزرگنمایی ها در دو راستا با هم برابر باشند، فرم سطح نتیجه می شود و اگر بزرگنمایی در راستای قائم افزایش یابد به اعوجاج می رسیم و اگر باز هم این بزرگنمایی بیشتر شود، زبری قابل دسترسی است.

اهمیت میزان زبری سطح

در بسیاری از کاربردها، در مواردی که دو سطح تماس حرکتی نزدیک به هم دارند، مشخصه های سطحی ارتباط تنگاتنگی با عملکرد آن خواهد داشت. نکته دیگری که باید به آن توجه داشت، بعد اقتصادی و هزینه است، چرا که صافی سطح بهتر، هزینه بیشتری را به همراه دارد. پس لازم است که همیشه میزان صافی سطح به اندازه نیاز قطعه و کارکرد آن باشد. از این رو زبری سنجی از اهمیت بالایی برخوردار است.

تست زبري سنجي

در برخی موارد، با وجود روغنکاری عالی بین دو سطح متحرک نسبت به هم (مثل شفت و یاتاقان آن) سایش وجود خواهد داشت. لازم به ذکر است که در این شرایط اگر سطوح بیش از حد زبر باشند، قله ها ساییده می شوند و سطوح هموارتر می شوند. زیرا در این شرایط نسبت به هنگامی که صافی سطح در ابتدای عمل در حد ایده آل و بهینه باشد، مقداری از سطح فلز برداشته می شود و انطباق دو قطعه به سرعت تغییر می کند. از سوي دیگر برخی اجزاء مثل قید و بندها و پین های فشاری برای این که عملکرد صحیحی داشته باشند، لازم است که اصطکاک در حد معینی باشد و اصطکاک نیز به طور مستقیم وابسته به زبری سطح است.

هزینه آزمون زبری سنجی

به طور کلی، هزینه زبری سنجی به نوع روش انجام آزمون و تماسی یا غیرتماسی بودن آن بستگی دارد. به عنوان مثال، استفاده از ابزار سوزنکی برای اندازه گیری زبری سطح به دلیل تجهیزات ساده هزینه زیادی ندارد. اما باید توجه داشت از آنجایی که در این روش پروب ها با سطح جسم تماس دارند یا در امتداد آن حرکت می کنند، قطعه کار می تواند آسیب ببیند. همچنین، تماس با سطح مورد نظر ممکن است سبب رسوده شدن یا آسیب ابزارها شود و جایگزینی پروب ها یا قلم ها می تواند هزینه تعمیر و نگهداری گرانی را به همراه داشته باشد. روش های اپتیکی و ارزیابی فراصوتی نیز به دلیل غیر تماسی بودن سبب آسیب به سطح مورد نظر نمی شوند، اما تجهیزات آن به نسبت گران قیمت است.