सतह खुरदरापन एक विशेष सामग्री पैरामीटर है। इस नाम को अक्सर केवल खुरदरापन के लिए छोटा किया जाता है और यह सतह की बनावट का एक घटक है। यह अपने आदर्श आकार से वास्तविक सतह वेक्टर की दिशा के विचलन द्वारा मात्रात्मक रूप से निर्धारित किया जाता है। यदि ये विचलन बड़े हैं, तो सतह खुरदरी है; यदि वे छोटे हैं, तो सतह चिकनी है। सतह मेट्रोलॉजी में, खुरदरापन को आमतौर पर उच्च आवृत्ति माना जाता है, सतह की छोटी तरंग दैर्ध्य को मापा जा रहा है। हालांकि, व्यवहार में यह सुनिश्चित करने के लिए कि एक सतह किसी विशेष उद्देश्य के लिए उपयुक्त है, आयाम और आवृत्ति दोनों को जानना अक्सर आवश्यक होता है। सतह खुरदरापन एक बहुत ही महत्वपूर्ण डिजाइन पैरामीटर है।
भूमिका और अर्थ
खुरदरापन यह निर्धारित करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है कि एक वास्तविक वस्तु अपने पर्यावरण के साथ कैसे बातचीत करेगी। ट्राइबोलॉजी मेंखुरदरी सतहें आमतौर पर तेजी से घिसती हैं और चिकनी सतहों की तुलना में घर्षण के उच्च गुणांक होते हैं। खुरदरापन अक्सर एक यांत्रिक घटक के प्रदर्शन का एक अच्छा भविष्यवक्ता होता है, क्योंकि सतह की अनियमितताएं दरारें या क्षरण के लिए न्यूक्लियेशन साइट बना सकती हैं। दूसरी ओर, खुरदरापन आसंजन को बढ़ावा दे सकता है। आम तौर पर, स्केल डिस्क्रिप्टर के बजाय, क्रॉस-स्केल डिस्क्रिप्टर जैसे सतह फ्रैक्टिटी, सतहों पर यांत्रिक इंटरैक्शन की अधिक सार्थक भविष्यवाणियां प्रदान करते हैं, जिसमें संपर्क कठोरता और स्थिर घर्षण शामिल हैं। सतह खुरदरापन एक जटिल पैरामीटर है, जिसका विवरण नीचे पाया जा सकता है।
उच्च और निम्न मान
हालांकि एक उच्च खुरदरापन मूल्य अक्सर अवांछनीय होता है, निर्माण के दौरान इसे नियंत्रित करना मुश्किल और महंगा हो सकता है। उदाहरण के लिए, एफडीएम भागों की सतह खुरदरापन को नियंत्रित करना कठिन और महंगा है। इन दरों को कम करने से आमतौर पर निर्माण की लागत बढ़ जाती है। यह अक्सर एक घटक के उत्पादन की लागत और अनुप्रयोग में इसकी दक्षता के बीच एक व्यापार-बंद का परिणाम होता है।
माप के तरीके
सूचकांक को "खुरदरापन तुलनित्र" (ज्ञात सतह खुरदरापन का एक नमूना) के साथ मैन्युअल तुलना द्वारा मापा जा सकता है, लेकिन अधिक सामान्यतः एक सतह प्रोफ़ाइल का माप प्रोफिलोमीटर के साथ किया जाता है। वे संपर्क प्रकार के हो सकते हैं (आमतौर पर एक डायमंड स्टाइलस) या ऑप्टिकल (उदाहरण के लिए,व्हाइट लाइट इंटरफेरोमीटर या लेजर स्कैनिंग कन्फोकल माइक्रोस्कोप)।
हालांकि, नियंत्रित खुरदरापन अक्सर वांछनीय हो सकता है। उदाहरण के लिए, एक चमकदार सतह आंखों के लिए बहुत चमकदार हो सकती है और उंगली के लिए बहुत फिसलन हो सकती है (एक अच्छा उदाहरण टचपैड है), इसलिए नियंत्रित प्रदर्शन की आवश्यकता होती है। सतह खुरदरापन वह जगह है जहाँ आयाम और आवृत्ति बहुत महत्वपूर्ण हैं।
इसकी वैल्यू या तो प्रोफाइल (लाइन) से या फिर सरफेस (एरिया) से कैलकुलेट की जा सकती है। प्रोफ़ाइल खुरदरापन पैरामीटर (रा, आरक्यू,…) अधिक सामान्य है। क्षेत्र खुरदरापन पैरामीटर (Sa, Sq,…) अधिक सार्थक परिभाषाएँ देते हैं।
पैरामीटर
हर खुरदरापन पैरामीटर की गणना सतह विवरण सूत्र द्वारा की जाती है। उनमें से प्रत्येक का विस्तार से वर्णन करने वाले मानक संदर्भ सतह और उनके माप हैं। सतह खुरदरापन एक विशेषता है।
प्रोफाइल खुरदरापन पैरामीटर ब्रिटिश (और दुनिया भर में) मानक BS EN ISO 4287: 2000 में शामिल हैं, जो ISO 4287: 1997 के समान है। मानक ″M″ (मिडलाइन) प्रणाली पर आधारित है।
कई अलग-अलग खुरदरापन पैरामीटर हैं, लेकिन उपरोक्त सबसे आम हैं, हालांकि मानकीकरण अक्सर योग्यता के बजाय ऐतिहासिक कारणों से होता है। सतह खुरदरापन अनियमितताओं का एक संग्रह है।
कुछ पैरामीटर केवल कुछ उद्योगों या कुछ देशों में उपयोग किए जाते हैं। उदाहरण के लिए, MOTIF पैरामीटर मुख्य रूप से फ्रांसीसी ऑटोमोटिव उद्योग में उपयोग किए जाते हैं। मोटिफ विधिखुरदरापन से लहराती को फ़िल्टर किए बिना सतह प्रोफ़ाइल का चित्रमय मूल्यांकन प्रदान करता है। MOTIF में दो चोटियों के बीच प्रोफ़ाइल का हिस्सा होता है, और अंतिम संयोजन "मामूली" चोटियों को खत्म करते हैं और "महत्वपूर्ण" चोटियों को बनाए रखते हैं। एक ड्राइंग में सतह खुरदरापन उस पर अंकित और ध्यान से मापे गए धक्कों की उपस्थिति है।
चूंकि ये पैरामीटर सभी प्रोफ़ाइल जानकारी को एक ही नंबर तक सीमित कर देते हैं, इसलिए उन्हें लागू करते और उनकी व्याख्या करते समय सावधानी बरतनी चाहिए। कच्चे प्रोफ़ाइल डेटा को कैसे फ़िल्टर किया जाता है, मध्य रेखा की गणना कैसे की जाती है, और माप की भौतिकी परिकलित पैरामीटर को बहुत प्रभावित कर सकती है। आधुनिक डिजिटल उपकरणों पर, स्कैन का मूल्यांकन यह सुनिश्चित करने के लिए किया जा सकता है कि कोई स्पष्ट गड़बड़ियां नहीं हैं जो मूल्यों को तिरछा करती हैं।
पैरामीटर और माप की विशेषताएं
चूंकि यह कई उपयोगकर्ताओं के लिए स्पष्ट नहीं हो सकता है कि प्रत्येक माप का वास्तव में क्या अर्थ है, मॉडलिंग टूल उपयोगकर्ता को प्रमुख मापदंडों को समायोजित करने की अनुमति देता है, जो सतहों को मानव आंखों से अलग रूप से अलग करता है, माप में भिन्न होता है। उदाहरण के लिए, कुछ पैरामीटर दो सतहों के बीच अंतर नहीं कर सकते हैं, जहां एक में शिखर होते हैं और दूसरे में समान आयाम वाले कुंड होते हैं।
परंपरा के अनुसार, प्रत्येक 2D खुरदरापन पैरामीटर एक अपरकेस R है जिसके बाद एक सबस्क्रिप्ट में अतिरिक्त वर्ण होते हैं। सबस्क्रिप्ट उस सूत्र को निर्दिष्ट करता है जिसका उपयोग किया गया था, औरR का अर्थ है कि सूत्र को 2D खुरदरापन प्रोफ़ाइल पर लागू किया गया है।
विभिन्न कैपिटलाइज़ेशन का अर्थ है कि फ़ॉर्मूला किसी भिन्न प्रोफ़ाइल पर लागू किया गया है। उदाहरण के लिए, रा खुरदरापन प्रोफ़ाइल का अंकगणितीय माध्य है, Pa अनफ़िल्टर्ड रॉ प्रोफ़ाइल का अंकगणितीय माध्य है, और Sa 3D खुरदरापन का अंकगणितीय माध्य है।
आयाम सेटिंग
आयाम पैरामीटर मध्य रेखा से खुरदरापन प्रोफ़ाइल के ऊर्ध्वाधर विचलन के आधार पर सतह की विशेषता बताते हैं। उदाहरण के लिए, फ़िल्टर की गई खुरदरापन प्रोफ़ाइल का अंकगणितीय माध्य, मूल्यांकन लंबाई के भीतर केंद्र रेखा से विचलन से निर्धारित होता है, उस खुरदरेपन के लिए एकत्र किए गए बिंदुओं की सीमा से संबंधित हो सकता है। यह मान अक्सर सतह खुरदरापन के संदर्भ के रूप में प्रयोग किया जाता है।
अंकगणित माध्य खुरदरापन सबसे व्यापक रूप से उपयोग किया जाने वाला एक-आयामी पैरामीटर है।
अनुसंधान और अवलोकन
गणितज्ञ बेनोइट मंडेलब्रॉट ने सतह खुरदरापन और फ्रैक्टल आयाम के बीच संबंध को बताया। सूक्ष्म खुरदरापन के स्तर पर एक भग्न द्वारा दर्शाया गया विवरण सामग्री के गुणों और चिप गठन के प्रकार को नियंत्रित करना संभव बनाता है। लेकिन फ्रैक्टल्स टूल फीड मार्क्स से प्रभावित एक विशिष्ट मशीनी सतह का पूर्ण पैमाने पर प्रतिनिधित्व नहीं दे सकते हैं, वे अत्याधुनिक ज्यामिति की उपेक्षा करते हैं।
माप के बारे में थोड़ा और
सतह खुरदरापन मापदंडों को आईएसओ 25178 श्रृंखला में परिभाषित किया गया है।मान: Sa, Sq, Sz… कई ऑप्टिकल माप उपकरण क्षेत्र के अनुसार सतह खुरदरापन को मापने में सक्षम हैं। संपर्क प्रणालियों के साथ क्षेत्र मापन भी संभव है। लक्ष्य क्षेत्र से कई, बारीकी से दूरी वाले 2डी स्कैन लिए जाते हैं। फिर उन्हें उपयुक्त सॉफ़्टवेयर का उपयोग करके डिजिटल रूप से एक साथ सिला जाता है, जिसके परिणामस्वरूप एक 3D छवि और संबंधित खुरदरापन पैरामीटर होता है।
मिट्टी की सतह
मृदा सतह खुरदरापन (एसएसआर) जमीन की सतह के सूक्ष्म और मैक्रोटोपोग्राफी में मौजूद ऊर्ध्वाधर परिवर्तनों के साथ-साथ उनके स्टोकेस्टिक वितरण को संदर्भित करता है। चार अलग-अलग एसएसआर वर्ग हैं, प्रत्येक एक विशिष्ट ऊर्ध्वाधर लंबाई पैमाने का प्रतिनिधित्व करते हैं:
- प्रथम श्रेणी में सूक्ष्म राहत में व्यक्तिगत मिट्टी के दानों से 0.053–2.0 मिमी के क्रम के समुच्चय में परिवर्तन शामिल हैं;
- द्वितीय श्रेणी में 2 से 100 मिमी तक मिट्टी के ढेले होते हैं;
- मिट्टी की सतह खुरदरापन का तीसरा वर्ग जुताई के कारण व्यवस्थित ऊंचाई परिवर्तन है, जिसे उन्मुख खुरदरापन (OS) कहा जाता है, 100 से 300 मिमी तक;
- चौथी कक्षा में तलीय वक्रता या मैक्रोस्केल स्थलाकृतिक विशेषताएं शामिल हैं।
पहले दो वर्ग तथाकथित सूक्ष्म खुरदरापन की व्याख्या करते हैं, जो क्रमशः वर्षा और जुताई के आधार पर घटना और मौसमी पैमाने को बहुत प्रभावित करने के लिए दिखाया गया है। सूक्ष्म खुरदरापन सबसे अधिक बार निर्धारित किया जाता हैयादृच्छिक खुरदरापन द्वारा परिमाणित, जो अनिवार्य रूप से ढलान सुधार के बाद औसत ऊंचाई के आसपास परत सतह ऊंचाई डेटा का मानक विचलन है, सबसे उपयुक्त विमान का उपयोग करके और व्यक्तिगत ऊंचाई रीडिंग में जुताई प्रभाव को हटा देता है। प्रारंभिक स्थितियों और मिट्टी के गुणों के आधार पर वर्षा के जोखिम से सूक्ष्म खुरदरापन में गिरावट या वृद्धि हो सकती है।
उबड़-खाबड़ जमीन की सतहों पर, रेन स्प्रे की ब्रेकअवे क्रिया मिट्टी की सतह की खुरदरापन के किनारों को चिकना कर देती है, जिसके परिणामस्वरूप आरआर में समग्र कमी आती है। हालांकि, हाल ही में एक अध्ययन जिसने वर्षा के लिए चिकनी मिट्टी की सतहों की प्रतिक्रिया की जांच की, ने दिखाया कि आरआर 0-5 मिमी के क्रम के छोटे प्रारंभिक सूक्ष्मता पैमाने पर काफी बढ़ सकता है। यह भी दिखाया गया है कि वृद्धि या कमी अलग-अलग SSR स्कोर के अनुरूप है।
यांत्रिकी
सतह संरचना संपर्क यांत्रिकी को नियंत्रित करने में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है, यानी यांत्रिक व्यवहार जो दो ठोस वस्तुओं के बीच इंटरफेस में होता है क्योंकि वे एक दूसरे के पास आते हैं और गैर-संपर्क से पूर्ण संपर्क में जाते हैं। विशेष रूप से, सामान्य संपर्क कठोरता मुख्य रूप से खुरदरापन संरचनाओं (सतह ढलान और भग्न) और भौतिक गुणों द्वारा निर्धारित की जाती है।
इंजीनियरिंग सतह के दृष्टिकोण से, खुरदरापन आंशिक प्रदर्शन के लिए हानिकारक माना जाता है। परिणामस्वरूप, अधिकांश उत्पादन प्रिंट एक ऊपरी सीमा निर्धारित करते हैंखुरदरापन, लेकिन नीचे नहीं। अपवाद सिलेंडर बोर हैं जहां तेल सतह प्रोफ़ाइल में बरकरार रखा जाता है और न्यूनतम सतह खुरदरापन (आरजेड) की आवश्यकता होती है।
संरचना और भग्नता
एक सतह की संरचना अक्सर उसके घर्षण और पहनने के लिए प्रतिरोधी गुणों से निकटता से संबंधित होती है। एक उच्च फ्रैक्टल आयाम वाली सतह, एक बड़ा मान, या एक सकारात्मक मान आमतौर पर थोड़ा अधिक घर्षण होगा और जल्दी से खराब हो जाएगा। खुरदरापन प्रोफ़ाइल में शिखर हमेशा संपर्क के बिंदु नहीं होते हैं। आकार और लहराती (अर्थात आयाम और आवृत्ति दोनों) पर भी विचार किया जाना चाहिए, खासकर जब सतह खुरदरापन को संसाधित करते समय।
