اللف
التلميع هو عملية تصنيع يتم فيها فرك سطحين معًا باستخدام مادة كاشطة بينهما، إما عن طريق الحركة اليدوية أو باستخدام آلة.
غالباً ما تتبع عملية الصقل عمليات طرح أخرى مع إزالة أكثر قوة للمواد كخطوة أولى، مثل الطحن و/أو التجليخ .
يمكن أن يتخذ الصقل شكلين. النوع الأول (ويُسمى تقليديًا بالطحن) يتضمن فرك مادة هشة كالزجاج على سطح كالحديد أو الزجاج نفسه (المعروف أيضًا بأداة الصقل أو الطحن) مع وضع مادة كاشطة كأكسيد الألومنيوم ، أو مسحوق التلميع ، أو مسحوق التلميع الخاص بفنيي البصريات ، أو ورق الصنفرة ، أو كربيد السيليكون ، أو الماس ، وما إلى ذلك بينهما. ينتج عن ذلك تشققات مجهرية محارية الشكل نتيجة تدحرج المادة الكاشطة بين السطحين وإزالة المادة من كليهما.
تتضمن الطريقة الأخرى للتلميع استخدام مادة أكثر ليونة، مثل القار أو السيراميك، لصنع قرص التلميع، والذي يُشحن بالمادة الكاشطة. ثم يُستخدم قرص التلميع لقطع مادة أكثر صلابة، وهي قطعة العمل. تتغلغل المادة الكاشطة داخل المادة الأكثر ليونة، مما يُثبتها ويسمح لها بالخدش والقطع على سطح المادة الأكثر صلابة. عند استخدام هذه الطريقة بدقة متناهية، ينتج سطح مصقول، كما هو الحال عند استخدام قطعة قماش للتلميع على السيارات، أو قطعة قماش أو قار للتلميع على الزجاج أو الفولاذ.
عند الوصول إلى أقصى حدود الدقة، وباستخدام تقنيات التداخل الضوئي الدقيقة وآلات التلميع المتخصصة أو التلميع اليدوي الماهر، يستطيع صانعو العدسات إنتاج أسطح مستوية بدقة تصل إلى أقل من 30 نانومترًا . وهذا يعادل عُشر طول موجة الضوء الصادر من مصدر ضوء ليزر الهيليوم-نيون الشائع الاستخدام بطول موجة 632.8 نانومتر. ويمكن ربط هذه الأسطح المستوية جزيئيًا ( تلامسًا بصريًا ) بتقريبها من بعضها البعض في ظل ظروف مناسبة. (وهذا يختلف عن تأثير عصر كتل يوهانسون ، على الرغم من تشابههما).
عملية

يمكن استخدام قطعة من الرصاص كقرص تجليخ، تُغطى بمسحوق الصنفرة، لقطع قطعة من الفولاذ المقوى . أما الصفيحة الصغيرة الظاهرة في الصورة الأولى فهي صفيحة تجليخ يدوية، مصنوعة من الحديد الزهر . عند الاستخدام، يُفرش معجون من مسحوق الصنفرة على الصفيحة، ثم تُفرك قطعة العمل عليها بحركة دائرية تشبه الرقم ثمانية.

الصورة الثانية تُظهر آلة تجليخ متوفرة تجاريًا. يبلغ قطر قرص التجليخ في هذه الآلة 30 سم (12 بوصة) ، وهو أصغر حجم متوفر تجاريًا تقريبًا. وعلى النقيض، فإن الآلات ذات الأقراص التي يتراوح قطرها بين 2.4 و3.0 متر (8 إلى 10 أقدام) شائعة، كما تم تصنيع أنظمة بطاولات قطرها 9 أمتار (30 قدمًا) . بالرجوع إلى الصورة الثانية، نجد أن قرص التجليخ هو القرص الدائري الكبير الموجود أعلى الآلة، ويعلوه حلقتان. توضع قطعة العمل داخل إحدى هاتين الحلقتين، ثم يوضع ثقل فوقها. يظهر الثقلان أيضًا في الصورة، بالإضافة إلى قرصين فاصلين من الألياف يُستخدمان لتوزيع الحمل بالتساوي.
أثناء التشغيل، تبقى الحلقات ثابتة في مكانها بينما تدور صفيحة التجليخ أسفلها. في هذه الآلة، يمكن رؤية مضخة صغيرة للمواد الكاشطة على الجانب، حيث تقوم هذه المضخة بتغذية صفيحة التجليخ الدوارة بالمادة الكاشطة.

عند الحاجة إلى صقل عينات صغيرة جدًا (من 75 مم (3 بوصات) إلى بضعة ملليمترات)، يمكن استخدام قالب صقل لتثبيت المادة أثناء عملية الصقل (انظر الصورة 3، آلة الصقل وقالب التثبيت). يتيح هذا القالب تحكمًا دقيقًا في اتجاه العينة بالنسبة للوحة الصقل، وضبطًا دقيقًا للحمل المُطبق عليها أثناء عملية إزالة المادة. نظرًا لصغر حجم هذه العينات، فإن الأحمال والأوزان التقليدية ثقيلة جدًا، إذ قد تُتلف المواد الحساسة. يوضع القالب في قاعدة أعلى لوحة الصقل، ويشير القرص الموجود في مقدمة القالب إلى كمية المادة المُزالة من العينة.
صقل من قطعتين
عندما يكون تطابق السطحين أهم من استوائهما، يمكن لصق القطعتين معًا. ويكمن المبدأ في أن النتوءات على أحد السطحين ستتآكل وتتآكل بدورها بفعل النتوءات على السطح الآخر، مما يؤدي إلى تقارب السطحين نحو شكل مشترك (ليس بالضرورة مسطحًا تمامًا، مثل الصمامات ومقاعدها في محرك الاحتراق الداخلي)، يفصل بينهما مسافة تحددها متوسط حجم جزيئات الكشط، بينما تتحدد خشونة السطح باختلاف حجم جزيئات الكشط. ينتج عن ذلك نتائج تطابق مماثلة لتلك التي تُحققها قطعتان مستويتان تمامًا، دون الحاجة إلى نفس القدر من الاختبارات المطلوبة للقطعتين المستويتين تمامًا.

من بين التعقيدات في عملية التجليخ الثنائي ضرورة ضمان عدم انثناء أو تشوه أي من القطعتين أثناء العملية. فعند تحريك القطعتين فوق بعضهما، يكون جزء من كل منهما (منطقة قريبة من الحافة) غير مدعوم لفترة من حركة الاحتكاك. إذا انثنت إحدى القطعتين نتيجةً لهذا النقص في الدعم، فإن حواف القطعة المقابلة ستميل إلى حفر تجاويف فيها على مسافة قصيرة من الحافة، كما تتعرض حواف القطعة المقابلة للتآكل الشديد بفعل نفس الحركة. تفترض عملية التجليخ توزيعًا متساويًا للضغط تقريبًا على كامل السطح في جميع الأوقات، وستفشل بهذه الطريقة إذا تشوهت قطعة العمل نفسها تحت هذا الضغط.
الدقة وخشونة السطح
يمكن استخدام عملية التجليخ للحصول على خشونة سطح محددة ؛ كما تُستخدم للحصول على أسطح دقيقة للغاية، وعادةً ما تكون أسطحًا مستوية جدًا. خشونة السطح واستواء السطح مفهومان مختلفان تمامًا.
يتراوح نطاق خشونة السطح النموذجي الذي يمكن الحصول عليه دون اللجوء إلى معدات خاصة بين 1 إلى 30 وحدة Ra (متوسط الخشونة)، وعادة ما تكون بالميكروبوصة.
تُقاس دقة السطح أو استوائه عادةً بوحدات نطاق ضوء الهيليوم ( HLB )، حيث يبلغ طول نطاق HLB الواحد حوالي 280 نانومتر (1.1 × 10⁻⁵ بوصة) . ومرة أخرى، دون اللجوء إلى معدات خاصة ، تتراوح الدقة عادةً بين 1 و3 نطاقات HLB. وعلى الرغم من أن الاستواء هو الهدف الأكثر شيوعًا من عملية الصقل، إلا أن هذه العملية تُستخدم أيضًا للحصول على أشكال أخرى مثل الأسطح المقعرة أو المحدبة.
قياس
التسطيح
أسهل طريقة لقياس استواء السطح هي استخدام مقياس ارتفاع مثبت على لوحة سطحية . يجب تثبيت القطعة على ثلاثة حوامل، ثم تحديد أقل تباين أثناء ضبطها. يكفي وضع القطعة على اللوحة السطحية واستخدام مؤشر قياس لتحديد الانعكاس الكلي الداخلي (TIR) على الجانب المقابل من القطعة لقياس التوازي. يُمكن قياس الاستواء بسهولة أكبر باستخدام آلة قياس الإحداثيات. لكن لا يمكن لأي من هاتين الطريقتين قياس الاستواء بدقة تتجاوز 2.5 ميكرومتر (9.8 × 10⁻⁵ بوصة ) .

هناك طريقة أخرى شائعة الاستخدام مع الأجزاء المصقولة، وهي انعكاس وتداخل الضوء أحادي اللون. [ 1 ] كل ما يلزم هو مصدر ضوء أحادي اللون وسطح بصري مستوٍ . يُوضع السطح البصري المستوي - وهو قطعة من الزجاج الشفاف المصقول من جانب واحد أو كلا الجانبين - على السطح المصقول. ثم يُسلط الضوء أحادي اللون من خلال الزجاج. يمر الضوء عبر الزجاج وينعكس عن قطعة العمل. عندما ينعكس الضوء في الفجوة بين قطعة العمل والسطح المصقول للزجاج، يتداخل مع نفسه مكونًا أهدابًا ضوئية ومظلمة تُسمى حلقات نيوتن . يُمثل كل هدب - أو شريط - تغيرًا بمقدار نصف طول موجي في عرض الفجوة بين الزجاج وقطعة العمل. تُظهر الأشرطة الضوئية خريطة كونتورية لسطح قطعة العمل، ويمكن تفسيرها بسهولة لتحديد مدى استوائها. في الماضي، كان مصدر الضوء يُستخدم مصباح أو أنبوب هيليوم -نيون، باستخدام خط النيون 632.8 نانومتر، أو خط بخار الزئبق الأخضر، أما اليوم، فيُعدّ مصباح الصوديوم منخفض الضغط مصدرًا أكثر شيوعًا للضوء أحادي اللون . وتُستخدم حاليًا ثنائيات الليزر وثنائيات الباعثة للضوء (LED)، وكلاهما مصادر ضوئية رخيصة الثمن وذات نطاق ضيق. أما مع مصادر الضوء شبه الموصلة، فيُمكن استخدام اللون الأزرق، نظرًا لقصر طول موجته مقارنةً باللون الأحمر.
للحصول على وصف أكثر تفصيلاً للفيزياء الكامنة وراء تقنية القياس هذه، انظر التداخل .
خشونة
تُعرَّف خشونة السطح بالاختلافات الدقيقة في ارتفاع سطح مادة أو قطعة عمل معينة. ويتم حساب متوسط التباينات الفردية للقمم والوديان (قيمة Ra)، أو قياسها بأكبر فرق بين قمة وقاع (Rz). تُقاس الخشونة عادةً بالميكرون . يتكون السطح الذي تبلغ قيمة Ra له 8 من قمم ووديان لا يتجاوز متوسط ارتفاعها 8 ميكرومتر على مسافة معينة. يمكن أيضًا قياس الخشونة بمقارنة سطح قطعة العمل بعينة معروفة. تتوفر عينات المعايرة، وعادةً ما تُباع في مجموعة، وتغطي عادةً النطاق النموذجي لعمليات التشغيل الآلي من حوالي 125 ميكرومتر Ra إلى 1 ميكرومتر Ra.
يتم قياس خشونة السطح باستخدام جهاز قياس التضاريس ، وهو جهاز يقيس الاختلافات الدقيقة في ارتفاع سطح قطعة العمل.
انظر أيضاً
- الصقل المسطح – نوع من أنواع الطحن الدقيق للغاية
- فيلم التلميع - مادة استهلاكية للتلميع
- التلميع ، والذي غالباً ما يتضمن حركة الصقل في عمله
- التشطيب الفائق – عملية تشطيب أخرى على نطاق صغير جدًا
- قياسات الأسطح – قياس آثار هذه العمليات
مراجع
- ↑ إنجلش، ر. إي. (1953). "الأسطح البصرية المستوية". في إنجلز، ألبرت ج. (محرر). صناعة التلسكوبات للهواة، الكتاب الثالث . مجلة ساينتفك أمريكان. الصفحات 156-162 .
روابط خارجية
- مارك إيرفين، شركة إنجيس (فبراير 2011). "التلميع الماسي والتحكم في لوحة التلميع" (ملف PDF) . تشغيل الإنتاج . منشورات غاردنر. مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 25 أبريل 2012. تم الاطلاع عليه بتاريخ 17 نوفمبر 2011 .
- الطحن والتلميع
