تنعيم السطوح

تعرف عملية تنعيم السطوح grinding بأنها مجموعة العمليات الجارية على سطح المادة أو المعدن لجعل هذا

السطح مصقولاً قدر الإمكان وذلك باستخدام عدد من آلات التشغيل المختلفة.

إن مدى انحراف الشكل الفعلي لسطح القطعة
المعدنية عن الشكل المثالي يعتمد على دقة تشغيل سطح هذه القطعة وعلى دقة أجهزة
القياس المستخدمة ودقة آلات التشغيل.

طرائق تنعيم السطوح

تنتج المشغولات الهندسية بوساطة عمليات تشغيل
مختلفة، وتختلف درجة تنعيم سطح هذه المشغولات تبعاً لنوع العملية والآلات
المستخدمة فيها. فالعمليات الخشنة مثل السباكة تعطي سطوحاً هندسية خشنة، أما
عمليات الصقل والتجليخ والتلميع الدقيق فتعطي سطوحاً أكثر دقة وأقل خشونة. وتجدر
الإشارة إلى ضرورة وضع تكاليف عمليات التشغيل بالحسبان، فالعمليات الخشنة تتطلب
تكاليف أقل بكثير من العمليات الدقيقة.

1 ـ التنعيم السطحي: إجراء عمليات صقل وتجليخ
وتلميع للسطح المستوي. ويمكن أن تتم عملية التنعيم السطحي للقطعة المعدنية المراد
تشغيلها على عدة مراحل:

ـ تنعيم عادي: وذلك بإزالة آثار عمليات التشغيل
السابقة التي أجريت على القطعة المشغلة.

ـ تنعيم دقيق: وذلك بإجراء عدة عمليات تجليخ
وصقل وتلميع حتى الوصول إلى درجة التنعيم المطلوبة.

ويشار إلى أن عملية سحب الغبار الناتج عن عمليات
التنعيم يمكن أن تتم مع استخدام وسيط تبريد سائل مثل الزيت، بهدف التخلص من
الحرارة الزائدة والحصول على سطح أكثر دقة.

2 ـ التنعيم الأسطواني: تحتاج الصناعة الحديثة
إلى درجات كبيرة من الدقة للقطع المشغلة. وتشغل السطوح الأسطوانية مساحة كبيرة في
عالم الآلات الدقيقة. ومن الممكن إنتاج سطوح أسطوانية على نوعين: داخلية وخارجية.

أ ـ السطوح الخارجية style='font-size:14.0pt;font-family:"Simplified Arabic"'>: lang=AR-SA style='font-size:14.0pt;font-family:"Simplified Arabic"'> وتنعّم هذه
السطوح بوساطة أقراص تجليخ ذات درجات متنوعة من الخشونة، بحسب نوع السطح المطلوب
إنتاجه ودقته، وفي هذه الحالة من الممكن تصنيف حركة قرص التجليخ بالنسبة لحركة
القطعة أو السطح المشغّل في حركة طولية باتجاه المحور X وحركة قطرية باتجاه المحور Y.

ب ـ السطوح الداخلية: يختلف تنعيم السطوح
الداخلية عن الخارجية من حيث التجهيزات والعدد اللازمة. فتنعيم السطوح الداخلية
يعد عملية أصعب وأدق، ويتطلب آلات تشغيل أكثر تعقيداً.

آلات التشغيل الدقيقة

  تعد عمليات تنعيم السطوح الهندسية من أدق
عمليات التشغيل، وتحتاج إلى آلات تشغيل ذات دقة أداء عالية، كما يتطلب الأمر وجود
أجهزة قياس دقيقة بهدف التحقق من جودة السطوح المنتجة ومدى مطابقتها للمواصفات
الفنية أو القياسية.

1 style='font-size:14.0pt;font-family:"Simplified Arabic"'>ـ التنعيم بوساطة أقراص
التجليخ: يتصف قرص التجليخ بدرجة صلابة. وحجم الحبيبات المكون لسطح القرص ونوع هذه
الحبيبات. وتأخذ أقراص التجليخ رموزاً يستدل بوساطتها على نوع القرص ومدى ملاءمته
للغرض المطلوب (الشكل 
style='font-size:14.0pt;font-family:"Simplified Arabic"'>- style='font-size:14.0pt;font-family:"Simplified Arabic"'>1).

تطورت آلات التجليخ  بعد ظهور البرامج الحاسوبية
لأتمتة عمل هذه الآلات فصارت هذه الآلات مبرمجة واختصاصية.

2 ـ التنعيم بوساطة آلات القطع: مثل المخارط
والفارزات والمثاقب الدقيقة.

ويجب أن تتمتع هذه الآلات بمقاومة عالية
للاهتزازات وعمليات قطع سلسة وعمق متجانس ودرجة وثوقية عالية. ومن آلات القطع
المستخدمة للتنعيم آلات الخراطة الدقيقة.

3 ـ التنعيم بوساطة آلات خاصة: هناك سطوح ذات
درجات دقة عالية جداً لا يمكن الوصول إليها ألا بأجهزة تنعيم خاصة
وطرائق خاصة، مثل طريقة التشغيل بالترددات فوق الصوتية، بجعل كمية من الحبيبات
الصلبة جداً والدقيقة تهتز حول السطح المراد تنعيمه بترددات معينة. كما يمكن
استخدام نبضات تيار عبر سائل مثل النفط لتقفز شرارة على السطح المراد تنعيمه، هذه
الشرارة الكهربائية تنتزع جزءاً من السطح (الشكل ـ 2).

4 ـ التنعيم بوساطة الصقل الاهتزازي: يصقل السطح
المراد تنعيمه بإضافة اهتزاز لحجر الصقل (التنعيم النهائي للقطعة) (الشكل ـ 3).

5 ـ التنعيم بوساطة حبيبات صلبة: تستعمل هذه
الطريقة للأسطح المستوية بهدف تحسين جودة السطح وزيادة درجة الدقة. فتوضع حبيبات
صلبة جداً وصغيرة على السطح المراد تنعيمه، ويستخدم سطح آخر لضغط هذه الحبيبات
والتحريك بجميع الاتجاهات كما هو واضح في 
(الشكل
-4).

تأثير درجة تنعيم السطوح على مقاومة القطعة
المشغلة

لا style='font-size:14.0pt;font-family:"Simplified Arabic"'>تقتصر درجة تنعيم السطح
المطلوب إنتاجه على جودة هذا السطح وملمسه الناعم فحسب بل هناك ميزات لهذه النعومة
تتجلى في النقاط الآتية:

ـ تتركز الإجهادات في النتوءات المكروية للسطوح
المتلامسة مما يؤدي إلى سحق هذه النتوءات، ومن ثم زيادة خشونة الأسطح المتحاكة،
لذلك يؤدي تنعيم السطح إلى زيادة مقاومة الاحتكاك وزيادة عمر القطعة المستخدمة في
الجهاز، ومن ثم زيادة عمر الجهاز.

تؤثر درجة التنعيم تأثيراً حاسماً في مقاومة
التعب للمعدن، فكلما كان سطح القطعة المشغّلة أدق كانت كمقاومة هذه القطعة
الإجهادات المتكررة أكبر.

ـ  إن السطح الخشن هو سبب رئيس لحدوث الصدأ وضعف
مقاومة القطعة ميكانيكياً.

ـ تؤدي درجة التنعيم دوراً مهماً في الأسطح
المزاوجة، مثل المحاور التي تدور ضمن أساور، فالنتوءات الملتوية في هذه الحالة
تنكسر لدى احتكاك السطوح بعضها ببعض مما يؤدي إلى تشوه السطح المتزاوج وتخفيض جودة
الأداء.

طرائق تقويم درجة التنعيم

تحدد المنظمة الدولية للتقييس ثلاث طرائق رئيسة
لتقديم درجة تنعيم السطوح الهندسية بحسب الآيزو ISO.

1ـ طريقة المتوسط الحسابي للانحرافات: تعتمد
هذه الطرقة على إيجاد الارتفاع المتوسط، ونسميه Ra لتكون مساحة الانخفاضات والارتفاعات حول الخط المتوسط متساوية.

2 ـ طريقة النقاط العشر للتعرجات: تعتمد هذه
الطريقة على أخذ الفرق بين أعلى عشر قمم وأخفض عن الارتفاع المتوسط للنتوءات المكروية للسطح، ويرمز للارتفاع المحسوب بهذه الطريقة بــ Rz. وتعد هذه الطريقة سهلة وبسيطة، وهي الأكثر استخداماً في الدول
الصناعية المتقدمة.

3 ـ طريقة الارتفاع الأعظمي للتعرجات: وتعتمد
على أخذ المسافة الفاصلة بين أعلى قمة وأخفض أخدود على سطح المشغل، فتؤخذ عينة
بطول كافٍ مقداره L lang=AR-SA style='font-size:14.0pt;font-family:"Simplified Arabic"'> يحوي عدداً متوسطاً من التعرجات، ثم يُرسم خط  يسم أعلى قمة لهذه
التعرجات وخط آخر يسم أخفض أخدود، ويرمز للمسافة بينهما R max. ويُتخذ هذا الارتفاع أساساً لتقييم درجة تنعيم السطح المشغل.

وهناك أنظمة كثيرة لتقويم درجة تنعيم السطوح من
أهمها نظام DIN lang=AR-SA style='font-size:14.0pt;font-family:"Simplified Arabic"'> الألماني، والنظام الروسي، ولكن يعد النظام الدولي الآيزو أكثر
شيوعاً واستخداماً.

درجات النعومة بحسب الآيزو

تبدأ المنظمة الدولية للتقييس ترميزها لدرجات
نعومة الأسطح بدءاً من N1 lang=AR-SA style='font-size:14.0pt;font-family:"Simplified Arabic"'> للتعبير عن الأسطح الفائقة النعومة، حتى N12 للتعبير عن الأسطح المتوسطة النعومة. وتتبع درجات النعومة متوالية
هندسية أساسها 2، ويعبر العدد الذي يمثل درجة النعومة عن الارتفاع الأعظمي
للتعرجات وفق الخط المتوسط، بواحدة قياس هي المكرومتر.

ويبين الجدول 
(1) الدرجات الاثنتا عشرة مقيسة
بالمكرومتر.

N1=0.025	N1=0.025	N1=0.025	N1=0.025
N1=0.025	N1=0.025	N1=0.025	N1=0.025
N1=0.025	N1=0.025	N1=0.025	N1=0.025
الجدول (1) درجات النعومة بحسب النظام آيزو

أجهزة قياس درجات النعومة

هناك أجهزة متنوعة تستخدم أساليب قياس مختلقة
لتحديد درجة نعومة السطح المنتج، ومن دون هذه الأجهزة لا style='font-size:14.0pt;font-family:"Simplified Arabic"'> يمكن تحديد
جودة السطوح المشغلة وصلاحيتها تحديداً دقيقاً.

1 ـ الأجهزة الإلكترونية: تعتمد هذه الأجهزة على
إبر قياس حساسة جداً تمرر فوق السطح المراد اختباره، وتتحول اهتزازات هذه الإبرة
نتيجة مرورها على السطح إلى إشارات كهربائية يمكن إخراجها على شاشة الحاسوب.

2 style='font-size:14.0pt;font-family:"Simplified Arabic"'>ـ الأجهزة الضوئية: ومن
أهمها أجهزة الإسقاط الضوئي، وأجهزة الإبصار المضاعف. ويعتمد مبدأ الأخير على
إسقاط شعاع ضوئي على السطح المختبر وانعكاس هذا الشعاع ليمر عبر عدسات مجهر ليكبر
صورة السطح الناتجة عدداً من المرات.

3 ـ الأجهزة الميكانيكية: ويعتمد مبدأ عمل هذه
الأجهزة على وجود إبرة قياس تمرر فوق السطح المختبر. وتكبر الإشارة الميكانيكة وترسم
صورة لهذا السطح على ورق ميليمتري.