رافنس که با عبارت Ra هم نشان داده می‌شود، میزان صافی و زبری سطح را نشان می‌دهد. میزان زبری یا همان رافنس اهمیت زیادی در تمامی صنایع دارد و حتی یکی از عامل متفاوت کننده کیفیت محصولات استیل برندها است. در واقع برندهای تولیدکننده انواع محصولات استیل تلاش می‌کنند تا بتوانند با تمرکز بر میزان رافنس پایین محصولات خود، میزان فروش بالایی را به دست بیاورند. برای همین این مسئله می‌تواند یک سؤال بزرگی در ذهنتان ایجاد کند که رافنس چیست و چرا تا این حد روی آن اهمیت و تأکید می‌شود.
رافنس چیست؟
رافنس یا زبری سطح در واقع معیاری برای اندازه‌گیری میزان انحراف روی سطح یک بافت است. هرچه میزان انحراف یا همان بالا و پایین شدن سطوح کمتر باشد، میزان رافنس آن هم کمتر خواهد بود که این نشان‌دهنده مطلوب بودن سطح استیل است. زبری با استفاده از فرکانس و طول موج توسط دستگاه خاص اندازه‌گیری می‌شود. در حال حاضر، استیل‌های باکیفیت باید دارای میزان زبری کمتر از 0.4 باشند.
رافنس سطح نقش مهمی در تعیین چگونگی واکنش یک محصول با محیط خود را دارد. میزان رافنس سطح باید همیشه متناسب با نیاز استفاده باشد. برای همین میزان رافنس باید به‌صورت دوره‌ای به‌ویژه قبل از اولین استفاده، اندازه‌گیری شود. از طرفی اندازه‌گیری رافنس و بررسی آن به حفظ کنترل تولید محصولات کمک زیادی می‌کند. البته قبل از اندازه‌گیری سطح باید عملیات پرداخت روی سطح انجام شود.
پرداخت سطح چیست؟
برای اندازه‌گیری سطح زبری، با عبارت پرداخت سطح مواجه خواهید شد. برای همین بهتر است که مفهوم پرداخت سطح را در نظر بگیرید: پرداخت سطح به فرآیند تغییر سطح فلز اشاره دارد که شامل حذف، افزودن یا تغییر شکل سطح است. در واقع پرداخت سطح با سه ویژگی زبری، موج‌دار بودن و لایه‌بندی سطح تعریف می‌شود.
پرداخت سطح باعث صاف شدن سطح، افزایش مقاومت استیل در برابر مواد شیمیایی، جذاب بصری، بهبود چسبندگی و بهینه کردن رسانایی می‌شود.
مقدار Ra
زبری سطح توسط ابزاری اندازه‌گیری می‌شود که یک قلم در سر خود دارد و این قلم در سراسر سطح حرکت می‌کند. با حرکت قلم، سیگنال‌های به دست آمده ثبت شده و بعد میزان زبری با Ra نشان داده خواهد شد. البته مقدار نشان داده‌شده مقدار میانگین حسابی انحراف از بالا و پایین خط مرکزی است که با واحد میکرومتر نشان داده خواهد شد.
مقدار Ra برای سطوح استیل باید کمتر از 0.4 باشد؛ البته برای استیل‌هایی که در صنایع غذایی، دارویی، شیر و لبنی به کار می‌روند. در حال حاضر بیشتر برندها تمرکزی بر کم کردن مقدار Ra به کمتر از 0.1 را دارند.
مقدار Rz
یک معیار جایگزین برای زبری سطح، Rz است که البته کمتر استفاده می‌شود. Rz به بیشترین مقدار یک سطح (پروفیل) اشاره دارد.
تفاوت بین Ra و Rz به میانگین زبری سطح یا واریانس میانگین قله‌ها و دره‌ها اشاره می‌کند. این تفاوت با اندازه‌گیری میانگین طول بین قله‌ها و دره‌ها و انحراف از خط میانگین روی سطح در طول نمونه‌گیری محاسبه می‌شود.
همان‌طور که در بالا هم نوشتیم، Rz به میانگین حداکثر ارتفاع پروفیل یا بزرگ‌ترین اختلاف بین قله و دره اشاره دارد که با اندازه‌گیری فاصله عمودی از بلندترین قله تا پایین‌ترین دره در پنج طول نمونه‌برداری محاسبه می‌شود. Ra نمی‌تواند ویژگی‌های سطح قطعه آزمایش شده را منعکس کند و سطوح به دست آمده با روش‌های مختلف پردازش می‌توانند دقیقاً همان مقدار Ra را داشته باشند.
چه زمانی باید از Rz استفاده کنیم؟
با اینکه در حال حاضر کمتر از Rz استفاده می‌شود؛ اما در شرایط زیر کاربرد دارد:
- برای سایر سطوح بسیار ناهموار یا صاف
- نرم بودن قطعه مورد نظر
- کوچک بودن بیش از حد قطعه (کمتر از 5 قله)
مقدار Rq
عامل دیگر برای توصیف زبری، Rq یا انحراف ریشه میانگین مربع یک پروفیل است.
چگونگی اندازه‌گیری رافنس
برای اندازه‌گیری سطح سه جز اساسی زبری، موج‌دار بودن و لایه در نظر گرفته می‌شوند. این سه جز بر ویژگی‌های هندسه سطح تأثیرگذار هستند.
چندین روش اندازه‌گیری رافنس وجود دارند که شامل:
- اندازه‌گیری مستقیم یا تماسی
- غیرتماسی
- مقایسه‌ای
- در حین فرآیند
در روش اندازه‌گیری مستقیم، رافنس با استفاده کشیده شدن قلم روی سطح محاسبه می‌شود. سپس با استفاده از مقادیر ثبت شده، پارامترهای زبری محاسبه خواهند شد.
روش غیرتماسی با استفاده از نور یا صدا انجام می‌شود. در این روش، ابزارهای نوری مانند نور سفید یا کانفوکال جایگزین قلم می‌شوند. این ابزارها از اصول مختلفی برای اندازه‌گیری استفاده می‌کنند. در ابتدا ابزار مورد استفاده، یک پالس اولتراسونیک به سطح ارسال می‌کند. سپس امواج صوتی منعکس می‌شوند یا تغییر پیدا می‌کنند که با استفاده از این امواج میزان زبری به دست می‌آید.
در روش مقایسه، کاربر با استفاده از حواس لامسه و بصری خود، نتایج زبری چند سطح را بررسی می‌کند. البته کاربر برای این کار تجربه بسیار بالایی داشته باشد.
البته روش‌های دیگری هم وجود دارند که شامل موارد زیر است:
- Profilometry: اسکن سطح با پروب یا قلم است که ارتفاع سطح در نقاط مختلف اندازه‌گیری می‌شود. سپس زبری سطح بر اساس داده‌های به دست آمده محاسبه می‌شود.
- تجزیه‌وتحلیل تصویر: سطح با استفاده از دوربین یا میکروسکوپ تصویربرداری می‌شود. این روش برای سطوح ظریف به کار گرفته می‌شود.
در جدول زیر مقدار Ra برای فرآیندهای مختلف ماشین‌کاری نشان داده‌شده است:
رافنس عاملی است که میزان زبری سطح را تعیین می‌کند. در این مطلب سعی کردیم تا اطلاعات مهمی از رافنس را برای شما بنویسیم. در صنایع حساس مانند شیر، لبنی، دارویی و غذایی میزان رافنس اهمیت زیادی دارد و باید کمتر از 0.4 باشد. هرچند در صنایع دیگر هم باید کمتر باشد. مهم‌ترین توصیه این است که در هنگام خرید به میزان رافنس سطوح مختلف توجه زیادی کنید.
