ما هي الخاصية التي تصف مظهر السطح وما هي أهميتها؟

إنّ الخاصية التي تصف مظهر السطح عادةً هي الخشونة، ومصطلح الخشونة يشير إلى أقصر تردد بارز على الأسطح، ولدينا عدد من الأسطح التي تتسم بانخفاض الخشونة، وأنواع أخرى بها تعرجات وأعماق وتفاوت في التباعد، والحال أن درجة الخشونة تتفاعل مع الأجواء المحيطة وتتغير بتغيرها، والحال أن درجات الخشونة تتسبب في تغيرات في المظهر جلية، والخشونة تؤثر على عدد خواص السطح الأخرى، مثل نسبة التآكل وإمكانية تشكيل مانع تسرب، ودرجة السمك للطلاء، ما يجعل من التعرف على خواصها ودرجتها مسألة مهمة في العديد من القوالب الصناعية. 

أهمية خشونة مظهر السطح في المجالات الصناعية 

إن مظهر السطح ودرجة خشونته هي ما يحدد تأثره بما حوله من عوامل البيئة، إذ يعبر مستوى الخشونة عن مستوى الكفاءة في مكوناته الداخلية، إلى جانب أن له تأثير على هذه الكفاءة أثناء التشغيل، والجودة في عمل تشطيبات السطح هي ما تحدد درجة خشونته، ولا بد من أن يحقق المهندسون المستوى الصحيح من هذه الخشونة من حيث تتناسب مع المنتج، فهذا ما يجعل المنتج يعمل بفاعلية ويحصل على الموثوقية، زد على ذلك أن مظهر السطح يساهم بدور هام في للسيطرة على الصناعة، والتالي قائمة بالأشياء تلعب خشونة الأسطح دور مهم فيها: 

• تعطي المنتج المظهر الذي يليق مع طبيعته، وهذه مهمة تسويقية للمنتج من شأنها أن تجذب العملاء إليه.
• التقليص من الآثار السلبية للكيماويات مثل التآكل.
• يعزز من فاعلية الطلاء بتثبيته على السطح.
• تخليص السطح من العيوب. 
• دوره المهم في التوصيل الكهربائي.
• يحمي المنتج من التهالك والاحتكاكات.

علم السطوح ومظهر السطح 

يرتبط علم السطوح ارتباطًا وثيقًا بدرجة خشونة السطح ومظهره، إذ إنه العلم الذي يهدف إلى دراسة العوامل الفيزيائية والكيميائية التي يتعرض لها السطح، حيث يُطبق في هندسة السطوح لتكييف الأسطح مع العوامل البيئية، كما يدخل في تطبيقات صناعية مهمة مثل صناعة سيارات نصف النقل، وخلايا الوقود وغيرها. 

طرق قياس خشونة مظهر السطح 

ينظر قياس الخشونة إلى درجة النعومة النسبية للقياس، ولقد تم ابتكار عدد من الأنظمة لقياس الخشونة وهي: 

القياس المباشر، ويُستعمل القلم في هذا النظام، إذ نرسم خطًا عموديًا على السطح، ثم نستخدام أداة تحدد علامات الخشونة، وهناك أنظمة محددة للقياس وهي:

أنظمة عدم الاتصال 

توجد العديد من الأساليب في هذا الحقل، وهي تعتمد على الصوت والضوء، فمثلًا: يُعتمد على الضوء الأبيض والبؤر مكان القلم في النظام أعلاه، وهي تستخدم الطرق الأساسية المتعددة للقياس، وبالإمكان إحلال الحساسات البصرية محل المجسات الفيزيائية، وأيضًا يعتمد البعض في القياس على المجهر، وفي هذه الطرق تُرسة ومضات ما فوق الصوت للأسطح، فتنكس الترددات والموجات الصوتية عائدة إلى الجهاز، وبالنظر إلى الموجات العائدة نتعرف على خشونة السطح. 

أنظمة المقارنة 

في هذا الحقل يُعتمد على العينات المأخوذة من درجة خشونة السطح، وفحصها بالنظر واللمس يمكن للمهندس أن يقارن بينها وبين الأسطح التي تتوافق مع معايير الخشونة. 

التحفيز 

يتمكن المهندسون من معرفة درجة الخشونة من خلال المواد المغناطيسية، والتي منها الأداة الحثية للالتقاط، والتي ترسل موجات كهرومغناطيسية تحسب المسافة : السطح. 

التكنولوجيا الحديثة وقياس خشونة مظهر السطح 

لقد تم ابتكار عدد من التقنيات التي جعلت من قياس خشونة السطح أكثر دقة وسرعة وسهولة، ويأتي منها: 

تكنولوجيا التنميط 

وهي تعتمد على المسابير ذات الدقة القصوى  في القياس، ايضًأ يمكن استخدام إبرة الفونوغراف. 

تكنولوجيا المنطقة 

يمكن قياس حيز معين من السطح، ثم نحصل منه على متوسط البيانات الإحصائية للسطح كله، وتقنيات المنطقة هي استعمال كل من الموجات الفوق صوتية، و التشتت البصري، وفحوص السعة في القياس.

تكنولوجيا الفحوص المجهرية 

في هذا الحقل عدد من التقنيات التي تستهدف قياس التناقضات، وهي تنتهي إلى مد المهندس بالبيانات الخاصة بالتعرجات والقيعان والأعماق على مظهر السطح.

مُخطط خشونة مظهر السطح 

هو عبارة عن جهاز يمنح المهندس الإرشادات الضرورية لإتمام القياس على نحوٍ دقيق، كما أنه يمثل المرجع الموثوق للحفاظ على جودة المنتجات. 

اختصارات مخطط خشونة مظهر السطح 

عندما يتم المهندس عملية القياس خشونة السطح فهو يحتاج إلى معرفة عدد من الاختصارات ورموزها، وهي:

متوسط الخشونة RA

ويقال عنه أيضًا المتوسط الحسابي، يعتبر المعطى الأهم في قياس خشونة السطح، لأن يشير إلى متوسط نسبة الخشونة بين الدوائر وخط المتوسط، يُستعمل هذا الرمز بكثرة مع قياس القيم المطلقة. 

المسافة العمودية من السفح إلى القاع Rmax

تكون هذه هي الوسيلة الأفضل عند التعامل مع الأسطح الغير تقليدية، مثل التي تتضمن بروز وخدوش، فإن الرمز RA قد لا يكون صالحًا لعدم الوضوح، ويتمتع RMAX باستشعار فائق في تلك الحالات. 

متوسط الارتفاع الأقصى RZ

يحصي هذا الرمز نسب الـ5 اختلافات الأكبربين القمة والقاع، إذ تحدث العملية اعتمادًا على 5 طوال للحصول على العينات، وهذا يجعل نسبة الخطأ معدومة لأنه يتمتع بدرجة كبيرة من الحساسية، تلك التي لا يأتي بها RA. 

إن الاختلافات في أساليب قياس مظهر السطح تعكس لنا صعوبة اصطفاء الأسلوب الأنسب، على أن كل مهندس بوسعه اختيار الوسيلة التي تناسبه تبعًا لإمكانياته المتاحة ونوع المُنتج. 

الأسئلة الشائعة عن قياس خشونة مظهر السطح

ما هو تعريف خشونة السطح؟ 

هو أحد خصائص قوام السطح لمادة معينة، والخشونة مصطلح فيزيائي يعبر بشكل كمي عن نسبة انزياح ناظم السطح في الحالة الفعلية بالنسبة للحالة القياسية المشروحة نظريًا.