Մակերևույթի կոշտությունը հատուկ նյութի պարամետր է: Այս անունը հաճախ կրճատվում է պարզապես կոպտության և մակերեսի հյուսվածքի բաղադրիչ է: Այն քանակապես որոշվում է իրական մակերեսի վեկտորի ուղղության շեղումներով իր իդեալական ձևից։ Եթե այդ շեղումները մեծ են, ապա մակերեսը կոպիտ է. եթե դրանք փոքր են, ապա մակերեսը հարթ է: Մակերեւութային չափագիտության մեջ կոշտությունը սովորաբար համարվում է չափվող մակերեսի բարձր հաճախականության, կարճ ալիքի բաղադրիչը: Այնուամենայնիվ, գործնականում հաճախ անհրաժեշտ է իմանալ և՛ ամպլիտուդը, և՛ հաճախականությունը՝ ապահովելու համար, որ մակերեսը հարմար է որոշակի նպատակի համար: Մակերեւույթի կոշտությունը դիզայնի շատ կարևոր պարամետր է:
Դերը և իմաստը
Կարևորությունը կարևոր դեր է խաղում իրական օբյեկտի փոխազդեցության իր միջավայրի հետ որոշելու հարցում: ՏրիբոլոգիայումԿոշտ մակերեսները սովորաբար ավելի արագ են մաշվում և ունեն շփման ավելի բարձր գործակիցներ, քան հարթ մակերեսները: Կոշտությունը հաճախ լավ կանխատեսում է մեխանիկական բաղադրիչի կատարման համար, քանի որ մակերևույթի անկանոնությունները կարող են ձևավորել միջուկային տեղամասեր ճաքերի կամ կոռոզիայի համար: Մյուս կողմից, կոպտությունը կարող է նպաստել կպչունությանը: Ընդհանրապես, մասշտաբի նկարագրիչների փոխարեն, լայնածավալ նկարագրիչները, ինչպիսիք են մակերևույթի ֆրակտալությունը, ապահովում են մակերեսների վրա մեխանիկական փոխազդեցությունների ավելի իմաստալից կանխատեսումներ, ներառյալ շփման կոշտությունը և ստատիկ շփումը: Մակերեւույթի կոշտությունը բավականին բարդ պարամետր է, որի մանրամասները կարող եք գտնել ստորև։
Բարձր և ցածր արժեքներ
Չնայած կոշտության բարձր արժեքը հաճախ անցանկալի է, այն կարող է դժվար և ծախսատար լինել արտադրության ընթացքում վերահսկելը: Օրինակ, դժվար և թանկ է վերահսկել FDM մասերի մակերեսի կոշտությունը: Այս դրույքաչափերի նվազեցումը սովորաբար մեծացնում է արտադրության արժեքը: Սա հաճախ հանգեցնում է բաղադրիչի արտադրության արժեքի և դրա կիրառման արդյունավետության փոխզիջման:
Չափման մեթոդներ
Ինդեքսը կարող է չափվել ձեռքով համեմատելով «կոշտության համեմատիչի» հետ (մակերևույթի կոշտության հայտնի նմուշ), բայց ավելի ընդհանուր առմամբ մակերեսի պրոֆիլի չափումը կատարվում է պրոֆիլաչափերով։ Դրանք կարող են լինել կոնտակտային տիպի (սովորաբար ադամանդե գրիչ) կամ օպտիկական (օրինակ.սպիտակ լույսի ինտերֆերոմետր կամ լազերային սկանավորման համաֆոկալ մանրադիտակ):
Սակայն վերահսկվող կոպտությունը հաճախ կարող է ցանկալի լինել: Օրինակ՝ փայլուն մակերեսը կարող է չափազանց փայլուն լինել աչքերի համար և չափազանց սայթաքուն՝ մատի համար (լավ օրինակ է touchpad-ը), ուստի անհրաժեշտ է վերահսկվող կատարում: Մակերեւույթի կոշտությունն այն է, որտեղ առատությունն ու հաճախականությունը շատ կարևոր են։
Դրա արժեքը կարելի է հաշվարկել կամ պրոֆիլից (գծից) կամ մակերեսից (տարածքից): Առավել տարածված է պրոֆիլի կոշտության պարամետրը (Ra, Rq,…): Տարածքի կոշտության պարամետրերը (Sa, Sq, …) տալիս են ավելի իմաստալից սահմանումներ:
Պարամետրեր
Կոշտության պարամետրից յուրաքանչյուրը հաշվարկվում է մակերեսի նկարագրության բանաձևով: Ստանդարտ հղումները, որոնք մանրամասն նկարագրում են դրանցից յուրաքանչյուրը, մակերեսներն են և դրանց չափումները: Մակերեւույթի կոշտությունը բնորոշ է:
Պրոֆիլի կոշտության պարամետրերը ներառված են բրիտանական (և ամբողջ աշխարհում) ստանդարտ BS EN ISO 4287: 2000, որը նույնական է ISO 4287: 1997 թվականին: Ստանդարտը հիմնված է ″M″ (միջին գիծ) համակարգի վրա:
Կան կոշտության շատ տարբեր պարամետրեր, սակայն վերը նշվածները ամենատարածվածն են, չնայած ստանդարտացումը հաճախ տեղի է ունենում պատմական պատճառներով, այլ ոչ թե արժանիքներով: Մակերեւույթի կոշտությունը անկանոնությունների հավաքածու է:
Որոշ պարամետրեր օգտագործվում են միայն որոշակի ոլորտներում կամ որոշ երկրներում: Օրինակ, MOTIF պարամետրերը հիմնականում օգտագործվում են ֆրանսիական ավտոմոբիլային արդյունաբերության մեջ: ՄՈՏԻՎ մեթոդապահովում է մակերևույթի պրոֆիլի գրաֆիկական գնահատում` առանց ալիքային կոշտությունից զտելու: ՄՈՏԻՖ-ը կազմված է պրոֆիլի երկու գագաթների միջև ընկած հատվածից, իսկ վերջնական համակցությունները վերացնում են «փոքր» գագաթները և պահպանում «նշանակալիները»: Գծանկարում մակերևույթի կոշտությունը դրա վրա դրոշմված և զգուշորեն չափված բշտիկների առկայությունն է:
Քանի որ այս պարամետրերը նվազեցնում են պրոֆիլի բոլոր տեղեկությունները մինչև մեկ համար, դրանք կիրառելիս և մեկնաբանելիս պետք է զգուշություն ցուցաբերել: Փոքր փոփոխությունները, թե ինչպես են հում պրոֆիլի տվյալները զտվում, ինչպես է հաշվարկվում միջին գիծը և չափման ֆիզիկան, կարող են մեծապես ազդել հաշվարկված պարամետրի վրա: Ժամանակակից թվային սարքավորումների վրա սկանավորումները կարող են գնահատվել՝ համոզվելու համար, որ չկան ակնհայտ անսարքություններ, որոնք շեղում են արժեքները:
Պարամետրերի և չափումների առանձնահատկությունները
Քանի որ շատ օգտատերերի համար կարող է պարզ չլինել, թե իրականում ինչ է նշանակում յուրաքանչյուր չափում, մոդելավորման գործիքը թույլ է տալիս օգտատիրոջը կարգավորել հիմնական պարամետրերը՝ ցույց տալով, որ մակերեսները, որոնք հստակորեն տարբերվում են մարդու աչքից, տարբերվում են չափումներով: Օրինակ, որոշ պարամետրեր չեն կարող տարբերակել երկու մակերեսները, որտեղ մեկը բաղկացած է գագաթներից, իսկ մյուսը բաղկացած է նույն ամպլիտուդով գոգավորություններից:
Պայմանականորեն, 2D կոշտության յուրաքանչյուր պարամետր մեծատառ R է, որին հաջորդում են լրացուցիչ նիշերը ենթատեքստում: Ստորագրիչը նշում է այն բանաձևը, որն օգտագործվել է, ևR նշանակում է, որ բանաձևը կիրառվել է 2D կոշտության պրոֆիլի վրա:
Տարբեր մեծատառերը նշանակում է, որ բանաձևը կիրառվել է այլ պրոֆիլի վրա: Օրինակ, Ra-ն կոպտության պրոֆիլի միջին թվաբանականն է, Pa-ն չզտված հումքի պրոֆիլի միջին թվաբանականն է, իսկ Sa-ն 3D կոպտության միջին թվաբանականն է:
Ամպլիտուդային կարգավորումներ
Ամպլիտուդային պարամետրերը բնութագրում են մակերեսը՝ հիմնված միջին գծից կոշտության պրոֆիլի ուղղահայաց շեղումների վրա: Օրինակ, զտված կոշտության պրոֆիլի միջին թվաբանականը, որը որոշվում է գնահատման երկարության միջակայքում գտնվող կենտրոնական գծից շեղումներից, կարող է կապված լինել այդ կոշտության համար հավաքված միավորների միջակայքի հետ: Այս արժեքը հաճախ օգտագործվում է որպես մակերեսի կոշտության հղում:
Թվաբանական միջին կոպիտությունը ամենալայն օգտագործվող միաչափ պարամետրն է։
Հետազոտություն և դիտարկում
Մաթեմատիկոս Բենուա Մանդելբրոտը մատնանշեց մակերևույթի կոշտության և ֆրակտալ չափման միջև կապը: Միկրոկոպիտության մակարդակում ֆրակտալով ներկայացված նկարագրությունը կարող է հնարավորություն տալ վերահսկել նյութի հատկությունները և չիպի ձևավորման տեսակը: Բայց ֆրակտալները չեն կարող ապահովել տիպիկ մշակված մակերևույթի ամբողջական մասշտաբային ներկայացում, որի վրա ազդում են գործիքների սնուցման նշանները, նրանք անտեսում են ծայրամասային երկրաչափությունը:
Մի քիչ ավելին չափումների մասին
Մակերևույթի կոշտության պարամետրերը սահմանվում են ISO 25178 շարքում:արժեքներ՝ Sa, Sq, Sz… Շատ օպտիկական չափիչ գործիքներ կարող են չափել մակերեսի կոշտությունը ըստ տարածքի: Տարածքի չափումները հնարավոր են նաև կոնտակտային համակարգերով։ Բազմաթիվ, սերտորեն բաժանված 2D սկանավորումները վերցվում են թիրախային տարածքից: Այնուհետև դրանք թվայնորեն կարվում են՝ օգտագործելով համապատասխան ծրագրաշար, ինչի արդյունքում ստացվում է 3D պատկեր և համապատասխան կոշտության պարամետրեր:
Հողի մակերես
Հողի մակերեսի կոշտությունը (ՀՍՀ) վերաբերում է գետնի մակերեսի միկրո և մակրոտոպոգրաֆիայում առկա ուղղահայաց փոփոխություններին, ինչպես նաև դրանց ստոխաստիկ բաշխմանը: Գոյություն ունեն չորս տարբեր SSR դասեր, որոնցից յուրաքանչյուրը ներկայացնում է բնորոշ ուղղահայաց երկարության սանդղակ՝
- առաջին դասը ներառում է միկրոռելիեֆի փոփոխություններ առանձին հողահատիկներից մինչև 0,053–2,0 մմ կարգի ագրեգատներ;
- երկրորդ դասը բաղկացած է հողի խցանների տատանումներից 2-ից մինչև 100 մմ;
- հողի մակերևույթի կոշտության երրորդ դասը հողի մշակման հետևանքով պայմանավորված բարձրությունների համակարգված փոփոխություններն են, որոնք կոչվում են կողմնորոշված կոշտություն (ՕՀ), տատանվում է 100-ից մինչև 300 մմ;
- չորրորդ դասը ներառում է հարթ կորություն կամ մակրոմաշտաբային տեղագրական հատկանիշներ:
Առաջին երկու դասերը բացատրում են այսպես կոչված միկրոկոպիտությունը, որը ցույց է տվել, որ մեծապես ազդում է իրադարձության և սեզոնային մասշտաբի վրա՝ կախված համապատասխանաբար տեղումներից և հողագործությունից: Ամենից հաճախ որոշվում է միկրոկոպիտությունըքանակականացված ըստ պատահական կոպտության, որը, ըստ էության, շերտի մակերեսի բարձրության տվյալների ստանդարտ շեղումն է թեքության ուղղումից հետո միջին բարձրության շուրջ՝ օգտագործելով լավագույն հարմարվողական հարթությունը և վերացնելով հողագործության էֆեկտները առանձին բարձրության ցուցումներում: Տեղումների ազդեցությունը կարող է հանգեցնել վատթարացման կամ միկրո կոպտության ավելացման՝ կախված նախնական պայմաններից և հողի հատկություններից:
Գետնի կոշտ մակերեսների վրա անձրևի ցողացիրը հակված է հարթեցնելու հողի մակերեսի կոշտության եզրերը, ինչը հանգեցնում է RR-ի ընդհանուր կրճատմանը: Այնուամենայնիվ, վերջերս կատարված ուսումնասիրությունը, որն ուսումնասիրել է հարթ հողի մակերևույթների արձագանքը տեղումներին, ցույց է տվել, որ RR-ն կարող է զգալիորեն աճել 0-5 մմ կարգի փոքր սկզբնական միկրոկոպիտ մասշտաբներով: Նաև ցույց է տրվել, որ աճը կամ նվազումը համահունչ են տարբեր SSR միավորների համար:
մեխանիկա
Մակերևույթի կառուցվածքը առանցքային դեր է խաղում կոնտակտային մեխանիկայի վերահսկման գործում, այսինքն՝ մեխանիկական վարքագիծը, որը տեղի է ունենում երկու պինդ առարկաների միջերեսում, երբ նրանք մոտենում են միմյանց և անցնում են ոչ կոնտակտայինից մինչև ամբողջական շփում: Մասնավորապես, նորմալ կոնտակտային կոշտությունը որոշվում է հիմնականում կոշտ կառուցվածքներով (մակերեսի թեքություն և բեկում) և նյութի հատկություններով:
Ինժեներական մակերևույթի տեսանկյունից կոշտությունը համարվում է վնասակար մասերի աշխատանքի համար: Որպես հետևանք, արտադրական տպագրության մեծ մասը սահմանում է վերին սահմանկոպտություն, բայց ոչ հատակ: Բացառություն են կազմում բալոնների անցքերը, որտեղ նավթը պահպանվում է մակերեսի պրոֆիլում և պահանջվում է մակերեսի նվազագույն կոշտություն (Rz):
Կառուցվածք և կոտորակություն
Մակերևույթի կառուցվածքը հաճախ սերտորեն կապված է նրա շփման և մաշվածության դիմացկուն հատկությունների հետ: Ավելի բարձր ֆրակտալ հարթություն, մեծ արժեք կամ դրական արժեք ունեցող մակերեսը սովորաբար կունենա մի փոքր ավելի մեծ շփում և արագ մաշվում է: Կոշտության պրոֆիլի գագաթները միշտ չէ, որ շփման կետեր են: Ձևը և ալիքաձևությունը (այսինքն և՛ ամպլիտուդը, և՛ հաճախականությունը) նույնպես պետք է հաշվի առնել, հատկապես մակերեսի կոշտությունը մշակելիս:
