Vrazhdësia e sipërfaqes është një parametër i veçantë i materialit. Ky emër shpesh shkurtohet në vetëm vrazhdësi dhe është një komponent i strukturës së sipërfaqes. Përcaktohet në mënyrë sasiore nga devijimet e drejtimit të vektorit të sipërfaqes reale nga forma e tij ideale. Nëse këto devijime janë të mëdha, sipërfaqja është e ashpër; nëse janë të vogla, sipërfaqja është e lëmuar. Në metrologjinë e sipërfaqes, vrazhdësia zakonisht konsiderohet të jetë komponenti me frekuencë të lartë, gjatësi vale të shkurtër të sipërfaqes që matet. Megjithatë, në praktikë shpesh është e nevojshme të dihet amplituda dhe frekuenca për të siguruar që një sipërfaqe është e përshtatshme për një qëllim të caktuar. Vrazhdësia e sipërfaqes është një parametër shumë i rëndësishëm i projektimit.
Roli dhe Kuptimi
Vrazhdësia luan një rol të rëndësishëm në përcaktimin se si një objekt real do të ndërveprojë me mjedisin e tij. Në tribologjiSipërfaqet e vrazhda përgjithësisht konsumohen më shpejt dhe kanë koeficientë më të lartë të fërkimit sesa sipërfaqet e lëmuara. Vrazhdësia është shpesh një parashikues i mirë i performancës së një komponenti mekanik, pasi parregullsitë e sipërfaqes mund të formojnë vende bërthamore për çarje ose korrozion. Nga ana tjetër, vrazhdësia mund të nxisë ngjitjen. Në përgjithësi, në vend të përshkruesve të shkallës, përshkruesit në shkallë të tërthortë siç është thyerja e sipërfaqes ofrojnë parashikime më kuptimplote të ndërveprimeve mekanike në sipërfaqe, duke përfshirë ngurtësinë e kontaktit dhe fërkimin statik. Vrazhdësia e sipërfaqes është një parametër mjaft kompleks, detajet e të cilit mund të gjenden më poshtë.
Vlerat e larta dhe të ulëta
Megjithëse një vlerë e lartë e vrazhdësisë është shpesh e padëshirueshme, mund të jetë e vështirë dhe e kushtueshme për t'u kontrolluar gjatë prodhimit. Për shembull, është e vështirë dhe e shtrenjtë të kontrollohet vrazhdësia e sipërfaqes së pjesëve FDM. Ulja e këtyre normave zakonisht rrit koston e prodhimit. Kjo shpesh rezulton në një shkëmbim ndërmjet kostos së prodhimit të një komponenti dhe efikasitetit të tij në aplikim.
Metodat e matjes
Indeksi mund të matet me krahasim manual me një "krahasues të vrazhdësisë" (një mostër e vrazhdësisë së njohur të sipërfaqes), por në përgjithësi matja e një profili të sipërfaqes bëhet me profilometra. Ato mund të jenë të llojit të kontaktit (zakonisht një majë shkruese diamanti) ose optike (për shembull,interferometër i dritës së bardhë ose mikroskop konfokal skanues lazer).
Megjithatë, vrazhdësia e kontrolluar shpesh mund të jetë e dëshirueshme. Për shembull, një sipërfaqe me shkëlqim mund të jetë shumë e shndritshme për sytë dhe shumë e rrëshqitshme për gishtin (një shembull i mirë është tastiera me prekje), kështu që kërkohet performancë e kontrolluar. Vrazhdësia e sipërfaqes është ajo ku amplituda dhe frekuenca janë shumë të rëndësishme.
Vlera e tij mund të llogaritet ose nga profili (vija) ose nga sipërfaqja (zona). Parametri i vrazhdësisë së profilit (Ra, Rq, …) është më i zakonshëm. Parametrat e vrazhdësisë së zonës (Sa, Sq, …) japin përkufizime më kuptimplote.
Parametrat
Secili nga parametrat e vrazhdësisë llogaritet me formulën e përshkrimit të sipërfaqes. Referencat standarde që përshkruajnë secilën prej tyre në detaje janë sipërfaqet dhe matjet e tyre. Vrazhdësia e sipërfaqes është një karakteristikë.
Parametrat e vrazhdësisë së profilit përfshihen në standardin britanik (dhe mbarëbotëror) BS EN ISO 4287: 2000, i cili është identik me ISO 4287: 1997. Standardi bazohet në sistemin ″M″ (Linja e mesme).
Ka shumë parametra të ndryshëm të ashpërsisë, por sa më sipër janë më të zakonshmet, megjithëse standardizimi shpesh ndodh për arsye historike dhe jo për meritë. Vrazhdësia e sipërfaqes është një koleksion parregullsish.
Disa parametra përdoren vetëm në industri të caktuara ose në vende të caktuara. Për shembull, parametrat MOTIF përdoren kryesisht në industrinë franceze të automobilave. Metoda MOTIFofron një vlerësim grafik të profilit të sipërfaqes pa filtruar valëzimin nga vrazhdësia. MOTIF përbëhet nga pjesa e profilit midis dy majave, dhe kombinimet përfundimtare eliminojnë majat "të vogla" dhe ruajnë ato "të rëndësishme". Vrazhdësia e sipërfaqes në një vizatim është prania e gungave të ngulitura dhe të matura me kujdes në të.
Për shkak se këto parametra reduktojnë të gjitha informacionet e profilit në një numër të vetëm, duhet pasur kujdes gjatë aplikimit dhe interpretimit të tyre. Ndryshime të vogla në mënyrën se si filtrohen të dhënat e profilit të papërpunuar, si llogaritet vija e mesme dhe fizika e matjes mund të ndikojnë shumë në parametrin e llogaritur. Në pajisjet moderne dixhitale, skanimet mund të vlerësohen për t'u siguruar që nuk ka defekte të dukshme që anojnë vlerat.
Veçoritë e parametrave dhe matjeve
Për shkak se mund të mos jetë e qartë për shumë përdorues se çfarë do të thotë në të vërtetë çdo matje, mjeti i modelimit i lejon përdoruesit të rregullojë parametrat kryesorë, duke i bërë sipërfaqet që janë dukshëm të ndryshme nga syri i njeriut, të ndryshojnë në matje. Për shembull, disa parametra nuk mund të bëjnë dallimin midis dy sipërfaqeve, ku njëra përbëhet nga maja dhe tjetra përbëhet nga koritë me të njëjtën amplitudë.
Sipas konventës, çdo parametër i vrazhdësisë 2D është një R e madhe e ndjekur nga karaktere shtesë në një nënshkrim. Nënshkrimi specifikon formulën që është përdorur, dheR do të thotë se formula është aplikuar në një profil vrazhdësie 2D.
Shkalla e ndryshme do të thotë se formula është aplikuar në një profil tjetër. Për shembull, Ra është mesatarja aritmetike e profilit të vrazhdësisë, Pa është mesatarja aritmetike e profilit të papërpunuar të pafiltruar dhe Sa është mesatarja aritmetike e vrazhdësisë 3D.
Cilësimet e amplitudës
Parametrat e amplitudës karakterizojnë sipërfaqen bazuar në devijimet vertikale të profilit të vrazhdësisë nga vija e mesit. Për shembull, mesatarja aritmetike e profilit të vrazhdësisë së filtruar, e përcaktuar nga devijimet nga vija qendrore brenda gjatësisë së vlerësimit, mund të lidhet me gamën e pikave të mbledhura për atë vrazhdësi. Kjo vlerë përdoret shpesh si referencë për vrazhdësinë e sipërfaqes.
Vrazhdësia mesatare aritmetike është parametri njëdimensional më i përdorur.
Kërkim dhe vëzhgim
Matematicieni Benoit Mandelbrot vuri në dukje lidhjen midis vrazhdësisë së sipërfaqes dhe dimensionit fraktal. Përshkrimi i përfaqësuar nga një fraktal në nivelin e mikroafërtësisë mund të bëjë të mundur kontrollin e vetive të materialit dhe llojit të formimit të çipit. Por fraktalet nuk mund të ofrojnë një paraqitje në shkallë të plotë të një sipërfaqeje tipike të përpunuar të prekur nga shenjat e ushqimit të veglave, ata injorojnë gjeometrinë e fundit.
Pak më shumë rreth matjes
Parametrat e vrazhdësisë së sipërfaqes janë përcaktuar në serinë ISO 25178.vlerat: Sa, Sq, Sz… Shumë instrumente matëse optike janë në gjendje të matin vrazhdësinë e sipërfaqes sipas zonës. Matjet e sipërfaqes janë gjithashtu të mundshme me sistemet e kontaktit. Nga zona e synuar merren skanime të shumëfishta 2D me distancë të ngushtë. Më pas ato bashkohen në mënyrë dixhitale duke përdorur softuerin e duhur, duke rezultuar në një imazh 3D dhe parametrat përkatës të ashpërsisë.
Sipërfaqja e tokës
Vrazhdësia e sipërfaqes së tokës (SSR) i referohet ndryshimeve vertikale të pranishme në mikro- dhe makrotopografinë e sipërfaqes së tokës, si dhe shpërndarjes së tyre stokastike. Ekzistojnë katër klasa të ndryshme SSR, secila përfaqëson një shkallë karakteristike të gjatësisë vertikale:
- klasa e parë përfshin ndryshime në mikroreliev nga kokrrizat individuale të tokës në agregate të rendit prej 0,053-2,0 mm;
- klasa e dytë përbëhet nga variacione të grumbujve të dheut nga 2 në 100 mm;
- klasa e tretë e vrazhdësisë së sipërfaqes së tokës është ndryshimet sistematike të lartësisë për shkak të punimit të tokës, e quajtur vrazhdësi e orientuar (OS), që varion nga 100 në 300 mm;
- klasa e katërt përfshin lakimin planar ose tiparet topografike në shkallë makro.
Dy klasat e para shpjegojnë të ashtuquajturën mikro-vrazhdësi, e cila është treguar se ndikon shumë në ngjarjen dhe shkallën sezonale në varësi të reshjeve dhe punimit, respektivisht. Mikroafërsia përcaktohet më shpeshpërcaktohen nga vrazhdësia e rastësishme, e cila në thelb është devijimi standard i të dhënave të lartësisë së sipërfaqes së shtresës rreth lartësisë mesatare pas korrigjimit të pjerrësisë, duke përdorur një plan të përshtatjes më të mirë dhe duke hequr efektet e tokës në leximet individuale të lartësisë. Ekspozimi ndaj reshjeve mund të çojë në përkeqësim ose rritje të mikro-vrazhdësisë, në varësi të kushteve fillestare dhe vetive të tokës.
Në sipërfaqet e përafërta të tokës, veprimi shkëputës i spërkatjes së shiut tenton të lëmojë skajet e vrazhdësisë së sipërfaqes së tokës, duke rezultuar në një reduktim të përgjithshëm të RR. Megjithatë, një studim i kohëve të fundit që ekzaminoi reagimin e sipërfaqeve të lëmuara të tokës ndaj reshjeve tregoi se RR mund të rritet ndjeshëm në shkallë të vogla mikrovrazhdësie fillestare të rendit 0-5 mm. Është treguar gjithashtu se rritja ose ulja është e qëndrueshme në rezultatet e ndryshme të SSR.
Mekanikë
Struktura sipërfaqësore luan një rol kyç në kontrollin e mekanikës së kontaktit, domethënë sjelljes mekanike që ndodh në ndërfaqen midis dy objekteve të ngurta ndërsa afrohen me njëri-tjetrin dhe kalojnë nga kontakti pa kontakt në kontakt të plotë. Në veçanti, ngurtësia normale e kontaktit përcaktohet kryesisht nga strukturat e vrazhdësisë (pjerrësia e sipërfaqes dhe fraktaliteti) dhe vetitë e materialit.
Nga këndvështrimi i sipërfaqes inxhinierike, vrazhdësia konsiderohet e dëmshme për performancën e pjesës. Si pasojë, shumica e printimeve të prodhimit vendosin një kufi të sipërmvrazhdësi, por jo fundi. Përjashtim bëjnë vrimat e cilindrave ku vaji ruhet në profilin e sipërfaqes dhe kërkohet vrazhdësia minimale e sipërfaqes (Rz).
Struktura dhe fraktaliteti
Struktura e një sipërfaqeje është shpesh e lidhur ngushtë me vetitë e saj fërkuese dhe rezistente ndaj konsumit. Një sipërfaqe me një dimension më të lartë fraktal, një vlerë të madhe ose një vlerë pozitive zakonisht do të ketë fërkim pak më të lartë dhe do të konsumohet shpejt. Majat në profilin e vrazhdësisë nuk janë gjithmonë pika kontakti. Forma dhe valëzimi (d.m.th., amplituda dhe frekuenca) duhet gjithashtu të merren parasysh, veçanërisht kur përpunohet vrazhdësia e sipërfaqes.
