الأسطح التي تم تنظيفها بواسطة أداة الطاقة: رؤى جديدة في قياس ملف تعريف السطح

ستقوم هذه الورقة بتقييم الطرق المستخدمة لقياس ملامح السطح التي تم إنشاؤها بواسطة أدوات كهربائية ، مثل قشارة إبرة الهواء ، والمنظفات ذات الشعر الخشن ، ومقشر روتو بين. سيتم التركيز بشكل خاص على استخدام الشريط المتماثل وقدرته على توصيف ملفات تعريف الأسطح المختلفة باستخدام قارئ الشريط المتماثل الرقمي مع إمكانية التصوير ثلاثي الأبعاد. وبشكل أكثر تحديدًا ، ستحدد هذه الورقة ما إذا كانت طرق القياس الموضحة في ASTM D4417 مناسبة لقياس الملامح التي تنتجها الأدوات الكهربائية.

المقدمة

تُعرّف NAVSEA الأدوات الكهربائية اليدوية على أنها أجهزة أوتوماتيكية محمولة تُستخدم لتحضير الأسطح والتي يمكن تقسيمها إلى ثلاث فئات أساسية:

• أدوات تنظيف الأثر (بما في ذلك قشارة إبرة الهواء)
• أدوات التنظيف الدوارة (بما في ذلك منظفات الشعر الخشن)
• أدوات التنظيف ذات التأثير الدوارة (بما في ذلك أدوات تنظيف روتو بين)

‍ في حين أن هناك العديد من المعايير المتعلقة بقياس الملامح السطحية الناتجة عن السفع الكاشطة للأسطح الفولاذية ، هناك القليل من البحث أو التوجيه لقياس الملامح التي تم إنشاؤها بواسطة الأدوات الكهربائية.

ستدرس هذه الورقة ثلاث طرق قياس شائعة لتحديد معلمات المظهر الجانبي للسطح وتقييم فعاليتها على الأسطح المعدة لأداة الطاقة: الشريط المتماثل ، وميكرومتر العمق ، وأدوات خشونة القلم. تم فحص الملفات الشخصية التي تم إنتاجها بواسطة قشارة إبرة الهواء ، والمنظفات ذات الشعر الخشن ، ومقلحة الروتو على ألواح اختبار الصلب لهذه الدراسة.

سيتم إيلاء الاهتمام لفعالية كل طريقة قياس لقياس جميع الملفات الشخصية المنتجة لأداة الطاقة الثلاثة وما إذا كان أي من أدوات الطاقة ينتج خصائص ملف تعريف تشكل تحديات. من خلال تقييم البيانات والتخطيط للنتائج اللاحقة واستخدام التصوير السطحي ثلاثي الأبعاد ، سيتم تقديم توصية نهائية بشأن طريقة القياس الأكثر ملاءمة.

خلفية

يؤثر تحضير السطح بشكل مباشر على أداء أنظمة الطلاء الواقي. إن التأكد من نظافة السطح من الصدأ وقشور المطحنة ، وكذلك الملوثات السطحية مثل الأوساخ والزيوت والشحوم أمر بالغ الأهمية. نفس القدر من الأهمية هو المظهر الجانبي للسطح ، والتي تساهم خصائصها في عمر الطلاء وقوة الالتصاق. يصبح تقييم المظهر الجانبي للسطح تمرينًا حاسمًا.

تُستخدم الأدوات الكهربائية بشكل متكرر لتنظيف الأسطح الفولاذية قبل تطبيق الطلاءات الواقية. بينما يتم قياس ملف تعريف الأسطح الخشنة الكاشطة بشكل روتيني باستخدام شريط متماثل ، أو ميكرومتر عمق ، أو أدوات خشونة القلم المحمولة ، غالبًا ما يكون متخصصو الطلاء غير متأكدين من الطريقة الأنسب للملفات التي تم إنشاؤها بواسطة الأدوات الكهربائية بما في ذلك قشارة إبرة الهواء ، ومنظفات الشعر الخشن ، و roto peen قشارة.

ينتج عن التأثير الكاشطة أنماطًا معقدة وعشوائية عبر السطح. ومع ذلك ، تُظهر ملامح السطح التي تنتجها أدوات الطاقة أنماطًا متكررة تمثل تحديات في قياس الارتفاع المناسب من الذروة إلى الوادي وقياس كثافة الذروة.

في مقال كتب في فبراير 2015 ، أوضح D. Beamish2 كيف يمكن استخدام شريط النسخ المتماثل لتحديد معلمات ملف تعريف السطح الحرجة للأسطح الفولاذية المنفجرة وربط هذه المعلمات بقوة الالتصاق القابلة للسحب. على وجه التحديد ، ناقش المقال مدى توفر المزيد من المعلومات بشكل ملحوظ من خلال قياسات الشريط المتماثلة على طرق القياس الأخرى ، مما يسمح بتحديد كثافة الذروة (Pd) ونسبة المساحة البينية المطورة (Sdr) ، والتي ترتبط ارتباطًا مباشرًا بقوة الالتصاق القابلة للسحب. علاوة على ذلك ، فقد تبين أن معلمات السطح التي تم قياسها باستخدام شريط نسخة متماثلة كانت مرتبطة ارتباطًا وثيقًا بتقنيات القياس المعمول بها للملفات الشخصية المفجعة ، مثل الفحص المجهري متحد البؤر وقياس ملامح القلم. ستأخذ هذه الورقة هذا التحليل إلى أبعد من ذلك وتحدد مدى ملاءمة شريط النسخ المتماثل ليس فقط لقياس معلمات السطح للملفات الجانبية المفجعة ، ولكن لقياس المظهر الجانبي للسطح عبر مجموعة متنوعة من الأسطح المعدة لأداة الطاقة.

المعايير ذات الصلة

في مجال صناعة الطلاء والطلاء ، كان هناك بحث كبير في تقييم الملامح التي تم تنظيفها بالانفجار على ركائز الصلب. تصف المواصفة ISO 8503-53 تحضير ركائز الصلب قبل تطبيق الدهانات والمنتجات ذات الصلة وخصائص خشونة السطح للركائز الفولاذية التي تم تنظيفها بالسفع:

1 نطاق

تصف هذه الوثيقة طريقة ميدانية لقياس المظهر الجانبي للسطح الناتج عن أي من إجراءات التنظيف الكاشطة الواردة في المواصفة ISO 8504-2. تستخدم هذه الطريقة شريطًا متماثلًا ومقياسًا مناسبًا لقياس خشونة السطح في الموقع قبل تطبيق الطلاء أو أي طبقة واقية أخرى.

هذه الطريقة قابلة للتطبيق في نطاق ارتفاعات المظهر الجانبي المذكورة لدرجة معينة (أو سمك) لشريط النسخ المتماثل. تسمح الدرجات التجارية المتاحة حاليًا بقياس متوسط الملامح من الذروة إلى الوادي من 20 ميكرومتر إلى 115 ميكرومتر. هذه الطريقة صالحة للأسطح التي تم تنظيفها بمواد كاشطة.

يصف ASTM D71274 قياس خشونة السطح للأسطح المعدنية التي تم تنظيفها بواسطة الانفجار باستخدام أداة القلم المحمولة:

1 نطاق

1.1 تصف طريقة الاختبار هذه ورشة عمل أو إجراء ميداني لتحديد خصائص خشونة الأسطح المعدة للطلاء بالنسف الكاشطة. يستخدم الإجراء أداة تتبع ملف تعريف القلم ذات انزلاق أو غير منزلق. الخصائص المقاسة هي: Rt و Rpc. يمكن أيضًا الحصول على مقاييس إضافية لارتفاع الملف الشخصي (Rmax و / أو Rz) على النحو المتفق عليه من قبل المشتري والبائع.

يصف معيار NACE SP02875 ويصف إجراءً واحدًا لقياس المظهر الجانبي للسطح للفولاذ المنظف بالسفع الكاشطة. تستخدم تقنية القياس شريطًا يكرر المظهر الجانبي للسطح. لم تتم مناقشة الطرق الشائعة الأخرى لقياس المظهر الجانبي للسطح:

1.1 تصف هذه المواصفة القياسية إجراءً للقياس في الموقع للمظهر الجانبي السطحي للأسطح الفولاذية التي تم تنظيفها بالانفجار والتي لها شكل سطح ، على النحو المحدد في القسم 2 ، بين 38 و 114 ميكرومتر (1.5 و 4.5 مل)

يصف ASTM D4417 ثلاث طرق لتقييم المظهر الجانبي للأسطح الفولاذية المنفجرة في الجدول 1 أدناه:

1 نطاق

1.1 تغطي طرق الاختبار هذه وصف تقنيات قياس ملامح الأسطح التي يتم تنظيفها باستخدام مواد الكشط في المختبر أو الميدان أو في ورشة التصنيع.

الجدول 1: طرق قياس ملف تعريف السطح ASTM

يوفر SSPC PA 176 إرشادات إضافية لتحديد التوافق مع متطلبات المظهر الجانبي للسطح. في حين أن معايير ASTM تصف كيفية إجراء القياسات ، يركز SSPC PA 17 على مكان إجراء هذه القياسات وعدد المرات.

تغيب إلى حد كبير عن معايير الصناعة هذه الإجراءات والأوصاف لتقييم الأسطح التي تم تنظيفها بأداة كهربائية. نظرًا لأن استخدام الأدوات الكهربائية أصبح أكثر انتشارًا ، فمن المهم بشكل متزايد تحديد الطريقة الأفضل والأكثر دقة لتقييم هذه الأسطح.

ضمن هذه المعايير ، هناك ذكر واحد فقط لكيفية تقييم الأسطح المعدة لأدوات الطاقة. تنص الفقرة 1.2 من ASTM D4417-14 على أن "الطريقة B قد تكون مناسبة أيضًا لقياس المظهر الجانبي الناتج عن استخدام الأدوات الكهربائية."

نظرًا لعدم وجود معايير و / أو إرشادات ، هناك القليل من المعلومات حول ما إذا كانت ASTM D4417 Method B هي أفضل طريقة لجميع أسطح الأدوات الكهربائية أو إذا كانت هناك حلول أخرى أكثر ديناميكية لقياس الأسطح. تظهر الأسطح المحضرة بأداة كهربائية خصائص غير موجودة في الأسطح التي تم تنظيفها بالانفجار ، وهي التحيز الاتجاهي وتغيرات كثافة الذروة بين الأدوات. تأثير هذه الخصائص على طرق قياس محددة غير معروف جيدًا.

معدات قياس

شريط نسخة

تم استخدام شريط النسخ المتماثل منذ الستينيات لقياس المظهر الجانبي لسطح الفولاذ المنفجر. يستخدم الشريط المتماثل على نطاق واسع في صناعة الطلاء ، ويتكون من طبقة من الرغوة البلاستيكية القابلة للكسر متصلة بركيزة بوليستر غير قابلة للانضغاط بسماكة عالية موحدة تبلغ 2 مللي ± 0.2 مللي (50.8 ميكرون ± 5 ميكرون). سمك الرغوة يعتمد على درجة الشريط. يتوفر شريط النسخ المتماثل في نوعين ، عادي وبصري ، ودرجتين ، خشن و X خشن. بالنسبة لمعظم التطبيقات ، يكفي شريط النسخ المتماثل العادي. يتم استخدام شريط النسخ المتماثل للصف البصري عند إنتاج صور ثلاثية الأبعاد لسطح الشريط. درجتا الشريط هما خشنة ، والتي تقيس الملامح من 0.8 - 2.5 ميل (20 إلى 64 ميكرومتر) ، و X-Coarse ، التي تقيس الملامح من 1.5 - 4.5 ميل (38 إلى 115 ميكرومتر).

عند الضغط على سطح صلب خشن ، تشكل الرغوة انطباعًا أو نسخة طبق الأصل عكسيًا للسطح. يمكن أن تنهار الرغوة إلى حوالي 25% من سمك ما قبل الانهيار. لذلك ، نظرًا لأن أعلى القمم على السطح الأصلي تدفع لأعلى إلى دعامة البوليستر ، يتم إزاحة الرغوة المضغوطة بالكامل جانبًا. وبالمثل ، فإن أعمق الوديان في الأصل تنشئ أعلى قمم في النسخة المتماثلة.

إن وضع الشريط المضغوط بين سندان ميكرومتر زنبركي وطرح مساهمة ركيزة البوليستر غير القابلة للضغط (2 مل / 50 ميكرومتر) يعطي مقياسًا لمتوسط الحد الأقصى لخشونة السطح من الذروة إلى الوادي (الشكل 1).

الشكل 1: مبدأ شريط النسخ المتماثل للقياس

هذه الطريقة لقياس السطح متينة وبسيطة نسبيًا وغير مكلفة وتسمح للمستخدم بالاحتفاظ بنسخة مادية للسطح قيد التقييم. إنها إحدى أكثر الطرق شيوعًا لتحديد ارتفاع الأسطح المنفجرة من الذروة إلى الوادي في صناعة الطلاء.

يوفر شريط النسخ المتماثل مزايا إضافية مقارنة بطرق القياس الأخرى من حيث أنه يقيس المظهر الجانبي للسطح على مساحة ثنائية الأبعاد ، بدلاً من قياس نقطة واحدة أو خط مستقيم. يقيس طرف المجس المدبب على ميكرومتر عمق نقطة واحدة بنصف قطر حوالي 0.05 مم (50 ميكرون) ، لمنطقة أخذ العينات من 0.007 مم 2. يبلغ طول خط العينة النموذجي لأداة خشونة القلم 12.5 مم وعرضه 4 ميكرون لمساحة قياس إجمالية قدرها 0.05 مم 2. تبلغ مساحة شريط النسخ المتماثلة 31 مم 2. يمثل هذا مساحة قياس أكبر بنحو 258 مرة من مساحة القياس لأداة خشونة القلم وحوالي 4400 مرة أكبر من ميكرومتر العمق. علاوة على ذلك ، يمكن أن ينتج عن التصوير الرقمي لشريط النسخ المتماثل المصقول صورًا ثلاثية الأبعاد لملفات تعريف السطح ، مما يسمح للمستخدم بمراقبة السطح بصريًا قبل تطبيق الطلاء.

أدوات خشونة القلم

تستخدم أداة خشونة القلم المحمولة قلمًا يتم رسمه بسرعة ثابتة عبر سطح ويسجل الحركات لأعلى ولأسفل لتحديد Rt ، أو المسافة الرأسية بين أعلى قمة وأدنى واد ضمن أي طول تقييم معين. يقيس الجهاز ويسجل المسافة الرأسية التي يقطعها القلم أثناء مروره فوق السطح ، كما هو موضح في الشكل 2.

عادةً ، يتم تقسيم طول التقييم المحدد مسبقًا إلى 7 أطوال لأخذ العينات وتقيس الأداة الارتفاع من الذروة إلى الوادي ضمن طول كل عينة ، Ry ، لكل قسم ، بغض النظر عن القسمين الأول والأخير. يتم استخدام متوسط Ry المتبقية لحساب Rz. بالنسبة لهذه الدراسة ، فإن Rz تعادل RzDIN ، وتساوي متوسط المسافات بين أعلى قمة وأدنى واد في كل طول عينة ، لكل ASME Y14.36M7.

الشكل 2: مبدأ أداة قياس خشونة القلم

ميكرومتر عمق الملف الشخصي السطحي

يستخدم ميكرومتر العمق قاعدة مسطحة تقع على قمم المظهر الجانبي للسطح وطرف مسبار محمّل بنابض مثبت داخل القاعدة يسقط في وديان المظهر الجانبي. تقع القاعدة المسطحة على أعلى القمم ، وبالتالي فإن كل قياس هو المسافة بين أعلى القمم المحلية والوادي المحدد الذي تم إسقاطه فيه ، كما هو موضح في الشكل 3. يتميز ميكرومتر العمق بقدرته على قياس ارتفاعات المظهر الجانبي التي تتجاوز نطاق العديد من الأدوات الأخرى.

ملخص الاختبار

وسائط الاختبار

تم تحضير اثني عشر لوحًا فولاذيًا باستخدام ثلاث أدوات كهربائية مختلفة: قشارة إبرة هوائية ، منظف شعيرات ، وقشارة روتو بينية ، موضحة في الشكل 4. تم تمييز هذه اللوحات من 1 إلى 4 داخل كل مجموعة.

تم تقييم اللوحات التالية:

• أربع (4) ألواح فولاذية معدة بمنظف شعيرات ؛ المسمى BB1 من خلال BB4
• أربع (4) ألواح فولاذية مجهزة بمقشارة إبرة هوائية ؛ المسمى NG1 حتى NG4
• أربع (4) ألواح فولاذية محضرة بقشارة روتو بينية ؛ المسمى RP1 حتى RP4

الادوات

تم تقييم ملامح السطح على الألواح باستخدام الأدوات الثلاثة التالية:

أداة خشونة القلم المحمولة تبلغ Rz و Rpc (عدد الذروة الخطية). لكل ASTM D7127 ، تم استخدام طول تقييم 12.5 مم يتكون من خمسة أطوال أخذ العينات 2.5 مم. تم استخدام Rpc ، عند تربيعه ، لتقدير Pd.

مقياس سطح ميكرومتر رقمي للعمق يبلغ R

تم الإبلاغ عن شريط النسخ المتماثل وقارئ الشريط المماثل الرقمي والتصوير:

أ. متوسط الحد الأقصى لارتفاع الذروة (HL) عن طريق قياس شريط النسخ المتماثل المصقول وتطبيق خوارزمية خطية

ب. كثافة الذروة (Pd) وفقًا لـ ASTM B46.18 ، تقاس على أنها قمم / مم 2

منهجية الاختبار

تم إجراء الاختبار مع كل أداة بالطريقة التالية:

1. تم استخدام أداة خشونة القلم المحمولة لتحديد Rz و Rpc لكل لوحة. تم إجراء ثلاثة قياسات تتبع في 5 مواقع على كل لوحة مع كل قياس تتبع يبلغ طول تقييمه 12.5 مم وطول أخذ العينات 2.5 مم.

أ. تم تفصيل مواقع القياس في الرسم التخطيطي 1. وتجدر الإشارة إلى أن القياسات 2 و 4 على الألواح المحضرة ذات الشعر الخشن تكون في اتجاه التحيز ، في حين أن قياسات التتبع 1 و 3 و 5 هي ضد اتجاه التحيز. بالنسبة للوحات قشارة roto peen ، تكون قياسات التتبع 2 و 4 ضد اتجاه التحيز وقياسات التتبع 1 و 3 و 5 في اتجاه التحيز.

الرسم التخطيطي 1: مواقع قياس خشونة القلم المحمول

2. تم استخدام ميكرومتر عمق رقمي لتحديد Rt. تم أخذ 10 قياسات في 5 مواقع على كل لوحة ، ليصبح المجموع 50 قياسًا لكل لوحة. لكل D4417 ، تم أخذ 10 قراءات لكل موقع. استخدمت هذه الدراسة 5 مواقع وتم تسجيل القيم القصوى للقراءات العشر في المواقع الخمسة وتم تسجيل متوسطها. كما تم تسجيل متوسط 50 قراءة فردية. تم تفصيل مواقع أخذ العينات في الرسم التخطيطي 2:

الرسم البياني 2: مواقع قياس العمق ميكرومتر

3. استخدم قارئ وصورة أشرطة رقمية طبق الأصل شريطًا متماثلًا لقياس HL و Pd. تم أخذ أربعة تلميع لكل لوح. تم أخذ ثلاثة باستخدام شريط النسخ المتماثل العادي (خشن و / أو خشن X) وتم التقاط واحد باستخدام شريط النسخ المتماثل البصري. مواقع القياس موضحة في الرسم التخطيطي 3:

الرسم التخطيطي 3 - مواقع قياس شريط النسخ المتماثل

الملاحظات الأولية

1. شوهدت الأنماط في النتائج. عند فحص صور الأسطح ، كانت الخطوط الاتجاهية مرئية على الأسطح المحضرة منظف الشعيرات والقشارة. أكدت القراءات التي تم أخذها بواسطة أداة خشونة القلم في اتجاه هذا التحيز الاتجاهي وضد التحيز وجود اختلافات واضحة في معلمات السطح. علاوة على ذلك ، أظهرت صور الأسطح المحضرة لمقشر إبرة الهواء أن لديها القليل من القمم والوديان المتميزة ، مما أدى إلى تكهنات بأن ميكرومتر العمق ربما لم يلتقط ارتفاعات حقيقية من الذروة إلى الوادي. تم الافتراض بأن النتائج ستتحسن بتقنيات القياس المعدلة التي تراعي التحيز / كثافة الذروة:

أ. أظهرت اللوحات المحضرة منظف الخشن / roto peen scaler تحيزًا اتجاهيًا يمثل تحديات لأدوات خشونة القلم المحمولة. قد لا تكون أداة خشونة القلم المحمولة مناسبة لأن القراءات تعتمد على التحيز. المواصفات الأولية (D7127) لقياس الأسطح التي تم تنظيفها بواسطة أداة كهربائية لا تأخذ في الاعتبار التحيز و / أو كثافة القمم. قد يؤدي ذلك إلى انخفاض أو تجاوز القيم المبلغ عنها في المظهر الجانبي للسطح. يعد تعديل طريقة الاختبار لتجاهل القراءات المأخوذة في اتجاه التحيز أمرًا ضروريًا لتحقيق نتائج ذات مغزى.

ب. وقد لوحظ أن الألواح المحضرة من قشارة إبرة الهواء لها كثافة ذروة منخفضة جدًا (تردد الذروة). تم اقتراح أن زيادة عدد القياسات المأخوذة بميكرومتر العمق قد يساعد في حساب هذا التردد المنخفض وإنتاج نتيجة أكثر دقة. لتقييم هذه الفرضية ، تم إجراء جولة ثانية من الاختبار بأخذ 20 قياسًا لكل بقعة في جميع المواقع الخمسة ، ليصبح المجموع 100 قراءة لكل لوحة. تم الإبلاغ عن متوسط الحد الأقصى 5.

2. أشارت النتائج إلى أنه يمكن استخدام شريط النسخ المتماثل عبر جميع الملفات الشخصية المنتجة بواسطة أداة الطاقة الثلاثة. لم تتأثر النتائج المكتسبة باستخدام قارئ شريط النسخ المتماثل الرقمي بشكل كبير بالانحياز والكثافة التي تمثل تحديات للأدوات الأخرى ، ولم تكن هناك حاجة لتعديل طريقة الاختبار.

3. أظهرت نتائج ميكرومتر العمق أن استخدام متوسط الحدود القصوى للمواقع الخمسة أدى إلى نتائج أكثر ارتباطًا بنتائج طرق القياس الأخرى عند مقارنتها بمتوسط 50 قراءة فردية.

ملخص النتائج الأولية

الرسم البياني 1: النتائج الأولية للارتفاع من الذروة إلى ارتفاع ملف تعريف Valley من ثلاث طرق قياس

يوضح الرسم البياني 1 النتائج الأولية لطرق القياس الثلاثة. تظهر نتائج ميكرومتر العمق على أنها متوسط جميع القراءات الخمسين ومتوسط الخمس قراءات القصوى. وقد لوحظ أن الخصائص التي تنتجها الأدوات تتحدى بعض أدوات القياس وتجعل نتائجها أقل اتساقًا.

الرسوم البيانية أدناه توضح هذا. تظهر الآثار الفردية في المخططين 2 و 4. بالنسبة للوحات المنظف ذات الشعر الخشن ، كانت القراءات 2 و 4 أقل باستمرار لجميع المعلمات من القراءات 1 و 3 و 5. تم أخذ القراءات 2 و 4 في اتجاه التحيز (كما هو موضح باللون الأحمر ) ، بينما تم أخذ القراءات 1 و 3 و 5 عبر التحيز (يظهر باللون الأزرق). يعرض المخططان 3 و 5 نتائج جميع الآثار المأخوذة بمتوسط التحيز معًا وكل الآثار المأخوذة عبر التحيز المتوسط معًا.

الرسم البياني 2: Rpc ، مع (أحمر) وضد التحيز (أزرق) ، منظف الشعر الخشن

الرسم البياني 3: متوسط عدد مرات الظهور ، مع (أحمر) وضد التحيز (أزرق) ، منظف الشعر الخشن

الرسم البياني 4: Rz ، مع (أحمر) وضد التحيز (أزرق) ، منظف الشعر الخشن

الرسم البياني 5: متوسط Rz ، مع (أحمر) وضد التحيز (أزرق) ، منظف الشعر الخشن

بالنسبة للوحات قشارة roto peen ، تظهر الآثار الفردية في الرسم البياني 6 و 8. كانت القراءات 2 و 4 أعلى باستمرار لجميع المعلمات من القراءات 1 و 3 و 5. تم أخذ القراءات 2 و 4 عبر اتجاه التحيز (كما هو موضح باللون الأزرق) ، بينما تم أخذ القراءات 1 و 3 و 5 مع التحيز (يظهر باللون الأحمر). يعرض المخططان 7 و 9 نتائج جميع الآثار المأخوذة بمتوسط التحيز معًا وكل الآثار المأخوذة عبر التحيز المتوسط معًا.

الرسم البياني 6: Rpc، Roto Peen Scaler

الرسم البياني 7: متوسط معدل تكرار النتائج ، مع (أحمر) وضد التحيز (أزرق) ، Roto Peen Scaler

الرسم البياني 8: RzWith (أحمر) وضد التحيز (أزرق) ، Roto Peen Scaler

الرسم البياني 9: متوسط Rz ، مع (أحمر) وضد التحيز (أزرق) ، Roto Peen Scaler

عندما تمت مقارنة كثافات الذروة لأنواع اللوحات الثلاثة ، أظهرت لوحة قشارة إبرة الهواء قياسات أقل بكثير من غيرها ، كما هو موضح في الرسم البياني 10.

الرسم البياني 10: ذروة كثافة اللوحات

بسبب الكثافة المنخفضة ، تم افتراض أن قراءات ميكرومتر العمق يمكن أن تتأثر بشكل ضار بسبب انخفاض احتمالية وضع الجهاز في أدنى الوديان.

عند مقارنة طرق القياس ، أظهرت الملاحظات الأولية أنه عبر أسطح أداة الطاقة وطرق القياس ، كان شريط النسخ المتماثل هو الأقل تأثراً بالتأثيرات مثل التحيز أو عدد الذروة.

الانحياز الاتجاهي

بعد اكتمال الاختبار ، أظهر تحليل البيانات أن النتائج التي تم الحصول عليها باستخدام أداة خشونة القلم المحمولة بدت متأثرة بشكل كبير بالتحيز الاتجاهي للألواح. كان هذا موجودًا بشكل ملحوظ في الألواح المعالجة بمنظف الشعر الخشن ، وبدرجة أقل مع الألواح التي تمت معالجتها بواسطة قشارة roto peen.

تُظهر الصورة ثلاثية الأبعاد الأولى أدناه لسطح مُعد منظف خشن (الشكل 6) خطوطًا من اليسار إلى اليمين ، بما يتوافق مع الاتجاه الذي تم تطبيق منظف الشعيرات على اللوحة فيه ، مما يؤدي بشكل أساسي إلى تكوين الوديان و / أو القمم التي تتوافق في هذا الاتجاه العام . تُظهر الصورة ثلاثية الأبعاد الثانية لسطح قشارة روتو بين (الشكل 7) خصائص مماثلة.

الشكل 6: التقديم ثلاثي الأبعاد للسطح الأنظف ذي الشعر الخشن

[Image Obtained Using a Digital Replica Tape Reader with 3D Imaging]

الشكل 7: التقديم ثلاثي الأبعاد لسطح Roto Peen Scaler

[Image Obtained Using a Digital Replica Tape Reader with 3D Imaging]

من أجل تأكيد تأثير ذلك على النتائج التي تم الحصول عليها بواسطة أداة خشونة القلم ، تم إجراء اختبار إضافي على الألواح المحضرة ذات الشعر الخشن مع إيلاء اهتمام خاص للانحياز الاتجاهي.

اختبار المتابعة - التحيز الاتجاهي

تم إجراء هذا الاختبار الإضافي من خلال أخذ أربعة قياسات مع التحيز وأربعة قياسات عبر التحيز الناتج عن منظف الشعيرات. ثم تمت مقارنة قيمتين ، Rpc و Rz ، بين الاختبار الأفقي والعمودي. النتائج معروضة أدناه في الرسمين البيانيين 11 و 12:

الرسم البياني 11: اختبار التحيز الاتجاهي ، RPC ، منظف الشعر الخشن

الرسم البياني 12: اختبار التحيز الاتجاهي ، Rz ، منظف الشعر الخشن

أسفرت القياسات المأخوذة مع التحيز وعبر التحيز عن نتائج مختلفة بوضوح. قد تؤدي القياسات التي يتم إجراؤها بهذه الطريقة إلى توصيف غير لائق للسطح إذا لم يؤخذ التحيز الاتجاهي في الاعتبار ، أو إذا لم يكن معروفًا. قد يؤدي هذا إلى تطبيق الطلاء بشكل غير صحيح أو غير كاف. لم تتأثر القياسات التي تم إجراؤها بواسطة شريط النسخ المتماثل أو أدوات ميكرومتر العمق بالتحيز الاتجاهي.

تمت استشارة أدلة المستخدم الخاصة بالشركة المصنعة لمنظف الشعر الخشن و قشارة roto-peen لتحديد ما إذا تمت مناقشة الطرق لمعالجة التحيز الاتجاهي. لم يتم العثور على تعليمات محددة تناقش التحيز الاتجاهي أو تطور التصدعات السطحية في أي من الكتيبين. دليل حالات قشارة roto-peen ، فيما يتعلق بمعالجة الأسطح ، "لضمان تغطية ثني موحدة ، استخدم حركة دائرية أو متذبذبة فوق المنطقة بأكملها."

ومع ذلك ، لا توجد أي تعليمات أو اقتراحات للاستخدام تعالج أو تمنع حدوث التحيز الاتجاهي.

كثافة الذروة

أظهرت نتائج القياس أن الألواح التي تنتجها قشارة إبرة الهواء أظهرت كثافة ذروة منخفضة عند مقارنتها باللوحات الأخرى المنتجة بواسطة أداة الطاقة. تجعل كثافات الذروة المنخفضة من الصعب على ميكرومتر العمق العثور على ذروة حقيقية لارتفاع الوادي. هذا بسبب الاحتمال الإحصائي المنخفض بأن نقطة الميكرومتر ستهبط مباشرة في أدنى نقطة في الملف الشخصي. ما لم تعثر الأداة على أدنى انخفاض في الملف الشخصي ، ستكون النتائج منخفضة بشكل خاطئ. يتم عرض عرض ثلاثي الأبعاد لسطح مُجهز بمقشر إبرة الهواء أدناه في الشكل 8. يمكن ملاحظة أن السطح يحتوي على عدد قليل من القمم و / أو الوديان المميزة ويبدو مستديرًا ومسطحًا في الغالب.

الشكل 8: صورة سطح قشارة إبرة الهواء

[Image Obtained Using a Digital Replica Tape Reader with 3D Imaging]

اختبار المتابعة - كثافة الذروة

بعد ملاحظة كثافات الذروة المنخفضة باستخدام التصوير الرقمي لشريط النسخ المتماثل ، تم تحديد أن زيادة عدد القياسات المأخوذة باستخدام ميكرومتر العمق ينتج عنها قياسات أكثر دقة للوادي. لاختبار هذه الفرضية ، تضاعف عدد القراءات المأخوذة في كل بقعة إلى 20 ، ليصبح المجموع 100 قراءة لكل لوحة. من خلال مضاعفة عدد القياسات ، تكون النتيجة أكثر تمثيلاً لتلك التي تم العثور عليها باستخدام أداة خشونة القلم وشريط نسخة طبق الأصل ، كما هو موضح في الرسم البياني 13.

الرسم البياني 13: Rt ، تأثير زيادة عدد قراءات ميكرومتر العمق على Rt

بالنسبة لثلاثة من اللوحات الأربعة التي تم فحصها ، أدت مضاعفة عدد قياسات ميكرومتر العمق لكل بقعة إلى قيم أكثر ارتباطًا بأداة خشونة القلم وشريط النسخ المتماثل. على الرغم من عدم التحقيق هنا ، إلا أن زيادة عدد القراءات لكل بقعة قد تؤدي إلى قراءات أكثر اتساقًا مع الطرق الأخرى.

من المفترض أن تتأثر أداة خشونة القلم بالمثل بانخفاض كثافة الذروة. تقيس أداة خشونة القلم على مساحة أكبر من ميكرومتر العمق ، ومع ذلك ، قد تكون مساحة القياس الأكبر هذه كافية لالتقاط أعلى قمة وأدنى واد. بغض النظر ، تقل احتمالية العثور على الحد الأقصى الحقيقي لارتفاع ملف تعريف الوادي على الأسطح المحضرة لمقشر إبرة الهواء ، وذلك ببساطة بسبب انخفاض عدد القمم والوديان المتميزة.

ملاحظات على نتائج شريط النسخ المتماثل

لم تتأثر القياسات المشتقة من شريط النسخ المتماثلة بالانحياز الاتجاهي أو كثافة الذروة على عكس القياسات المأخوذة بواسطة طرق القياس الأخرى. قدمت هذه الطريقة نتائج متسقة على الأسطح الثلاثة التي تم تنظيفها باستخدام أداة كهربائية.

مع اللوحات المتأثرة بالتحيز الاتجاهي ، تلتقط منطقة القياس لشريط النسخة المتماثلة أنماطًا في كلا الاتجاهين من التحيز. نظرًا لأنه يتم قياس HL على أنه أقصى ارتفاع من الذروة إلى الوادي عبر المنطقة بأكملها ، فإن التحيز ليس له أي تأثير. وبسبب هذا ، كانت نتائج قياسات الشريط المتماثل أكثر تمثيلا للسطح ولم تتطلب تعديل طريقة القياس للحصول على نتائج ذات مغزى.

وبالمثل ، لم تتأثر قياسات الشريط المتماثلة سلبًا بكثافة الذروة. نظرًا لأن مساحة قياس الشريط المتماثلة أكبر من المسافة الأفقية بين القمم والوديان ، فإن الكثافة المنخفضة لم تكن عاملاً. مرة أخرى ، نظرًا لمساحة القياس الكبيرة لشريط النسخ المتماثل ، كانت القراءات أكثر تمثيلًا من أداة الميكرومتر أو أداة خشونة القلم.

الاستنتاجات

الطريقة C ، شريط النسخ المتماثل ، تقيس الأسطح التي تنتجها الأدوات الثلاثة بشكل أكثر دقة ، ويرجع ذلك أساسًا إلى أن مساحة السطح التي تم أخذ عينات منها أكبر من تلك الخاصة بالطرق الأخرى. تمثل مساحة القياس المتزايدة لشريط النسخ المتماثل خصائص الأسطح التي تم إنشاؤها بواسطة أداة الطاقة والتي أثرت سلبًا على طرق القياس الأخرى.

تظهر الأسطح التي تم إنشاؤها بواسطة الأدوات الكهربائية خصائص يجب أخذها في الاعتبار عند اختيار طريقة قياس المظهر الجانبي للسطح. يمكن أن تؤدي الأدوات التي تترك خطوطًا اتجاهية (انحيازًا) على السطح إلى قياسات غير دقيقة لمعلمات المظهر الجانبي للسطح عند استخدام أدوات خشونة القلم المحمولة. الأدوات التي ينتج عنها ملامح سطحية ذات كثافة ذروة منخفضة غير متوقعة في المعايير (ASTM D4417) ونتيجة لذلك ، يتم الإبلاغ عن قياسات أقل من الذروة إلى الوادي عند استخدام ميكرومتر عمق وفقًا لطريقة الاختبار هذه. يمكن أن يؤدي عدم مراعاة هذه الخصائص إلى نتائج غير دقيقة.

على الرغم من وجود قيود عند استخدام أدوات خشونة القلم المحمولة وميكرومتر العمق على الأسطح المعدة لأداة الطاقة ، إلا أن هناك تعديلات يمكن إجراؤها على طرق القياس التي تسمح لهذه الأدوات بقياس هذه الأسطح بفعالية. لم تكن أدوات خشونة القلم من الطريقة D مناسبة لقياس المظهر الجانبي للسطح على هذه الأسطح ما لم يتم الحرص على القياس عبر التحيز فقط. اقترحت قراءات من ميكرومتر عمق الطريقة ب أن النتائج ستتحسن عن طريق زيادة عدد القراءات لحساب كثافة الذروة المنخفضة.

بالإضافة إلى ذلك ، أظهرت نتائج ميكرومتر عمق الطريقة ب بوضوح أن استخدام متوسط الحدود القصوى للمواقع الخمسة أدى إلى نتائج ترتبط ارتباطًا وثيقًا بالنتائج من طرق القياس الأخرى عند مقارنتها باستخدام متوسط 50 قراءة فردية. يدعم هذا الدراسات الأخرى التي تم إجراؤها بنفس النتائج ، ولا سيما "المظهر الجانبي السطحي - مقارنة بين طرق القياس" بواسطة D. Beamish 9 ، حيث تم اقتراح هذه الطريقة لأول مرة.

يوضح الرسم البياني 14 النتائج عبر جميع طرق القياس بعد إجراء التعديلات لمراعاة الأخطاء الناجمة عن التحيز الاتجاهي وكثافة الذروة المنخفضة. تم حساب التحيز الاتجاهي على الألواح المحضرة منظف الشعيرات والقشرة المحضرة عن طريق إزالة قياسات التتبع المأخوذة في اتجاه التحيز. أدى ذلك إلى نتيجة كانت في المتوسط 13.2% أقرب إلى نتائج شريط النسخ المتماثلة للألواح المسطحة ، بمتوسط 8.9% أقرب إلى قراءات الشريط المتماثلة للوحات المعالجة روتو بين.

تم حساب كثافة الذروة المنخفضة على لوحات قشارة إبرة الهواء من خلال رسم النتائج مع كل من 10 و 20 قراءة لكل بقعة ، والإبلاغ عن متوسط الحد الأقصى للمواقع الخمسة. من خلال القيام بذلك ، أظهرت القراءات المأخوذة بواسطة ميكرومتر العمق 15.9% ارتباط وثيق مع قراءات أداة خشونة القلم المحمولة ، و 14.2% ارتباط أوثق بقراءات شريط النسخ المتماثل.

ومع ذلك ، يتم عرض نتائج شريط النسخ المتماثلة كما تم قياسها ، بدون تعديل لتأثيرات السطح. من الواضح أن النتائج غير المعدلة للشريط تتماشى مع طرق القياس الأخرى.

الشكل 14: النتائج النهائية

تشير هذه النتائج بقوة إلى أن الشريط المطابق يقدم حلاً أبسط وأكثر فعالية للقياس عبر الأسطح التي تم إنشاؤها بواسطة أدوات كهربائية متعددة. لا يتطلب الشريط أي اعتبار خاص للتحيز أو كثافة الذروة. على عكس طرق القياس الأخرى التي تتطلب أخذ تأثيرات الملف الشخصي التي تم إنشاؤها بواسطة أداة الطاقة في الاعتبار ، يمكن استخدام نتائج شريط النسخ المتماثلة كما تم قياسها.

المراجع

1 ASTM D4417 "طرق الاختبار القياسية للقياس الميداني للمظهر السطحي للفولاذ المنظف بالانفجار" (ASTM International، 100 Barr Harbour Drive، West Conshohocken، PA 19428)

2 D. Beamish، "Replica Tape - Unlocking Hidden Information"، Journal of Protective Coatings and Linings، February 2015، pp. 1 - 6

3 ISO 8503-5 "تحضير ركائز الصلب قبل تطبيق الدهانات والمنتجات ذات الصلة - خصائص خشونة السطح للركائز الفولاذية التي تم تنظيفها بالسفع - الجزء 5: طريقة الشريط المتماثل لتحديد المظهر الجانبي للسطح" (المنظمة الدولية للتوحيد القياسي (ISO) ، 1 rue de Varembé، Case postale 56، CH-1211، Geneva 20، Switzerland)

4 ASTM D7127 "طريقة الاختبار القياسية لقياس خشونة الأسطح المعدنية التي تم تنظيفها بفعل الانفجار الكاشطة باستخدام أداة القلم المحمولة 1 (ASTM International، 100 Barr Harbour Drive، West Conshohocken، PA 19428)

5 معيار NACE SP0287 ، "القياس الميداني للملف السطحي للأسطح الفولاذية التي تم تنظيفها بواسطة الانفجار باستخدام شريط متماثل". (هيوستن ، تكساس: NACE ، 2016)

6 SSPC-PA-17 "إجراء لتحديد المطابقة لملف الصلب / خشونة السطح / متطلبات عدد الذروة" (SSPC: جمعية الطلاءات الواقية ، 800 Trumbull Drive ، بيتسبرغ ، PA 15205 ، الولايات المتحدة الأمريكية)

7 ASME Y14.36M 1996 "رموز نسيج السطح" (الجمعية الأمريكية للمهندسين الميكانيكيين ، ثري بارك أفينيو ، نيويورك ، نيويورك 10016-5990 الولايات المتحدة الأمريكية)

8 ASME B46.1-2009 "نسيج السطح (خشونة السطح ، والتموج ، والوضعية)" (الجمعية الأمريكية للمهندسين الميكانيكيين ، ثري بارك أفينيو ، نيويورك ، نيويورك 10016-5990 الولايات المتحدة الأمريكية)

9 د. بيميش ، "المظهر الجانبي السطحي - مقارنة بين طرق القياس" ، شركة DeFelsko ، يناير 2013