1 طرق البحث

1.1 إطار التصميم

يتمحور التقييم حول تصميم مقارن خاضع للضوابط. تم تصنيع جميع القطع الاختبارية باستخدام تقنية الطحن بالكمبيوتر (CNC) من ألومنيوم 6061-T6 وفولاذ مقاوم للصدأ 304 باستخدام معاملات قطع متطابقة للحفاظ على نعومة أساسية متسقة. ثم تمت معالجة كل قطعة باستخدام تقنية تشطيب واحدة ضمن ظروف ثابتة تتماشى مع المعايير الصناعية (MIL-A-8625 للأنودة، ASTM A380 للتسليط).

1.2 مصادر البيانات

تم جمع البيانات من ثلاث فئات قياس:

• خشونة السطح (Ra) تم قياسها باستخدام مقياس خشونة ذو إبرة تلامس.

• سمك طبقة الأكسيد تم قياسه باستخدام اختبار التيار الدوامي للطلاء.

• مقاومة للتآكل تم التقييم في حجرة رذاذ ملحي متعادل بنسبة 5% من كلوريد الصوديوم.

تُدرج جميع مجموعات البيانات الأولية وسجلات المعايرة والمعاملات البيئية في الملحق لضمان إمكانية التكرار الكاملة.

1.3 الأدوات والنماذج التجريبية

تم استخدام سير العمل التجريبي التالي:

• مركز تفريز CNC ثلاثي المحاور لإنتاج العينات

• غرفة قذف بالخرز بوسائط بحجم 120 شبكة

• خط أنودة بحمض كبريتي من النوع الثاني

• حوض تمرير الفولاذ المقاوم للصدأ مُحضّر بتركيبة حمض الستريك الخالية من حمض النيتريك

• ماكينة تلميع بالحزام باستخدام مواد كاشطة متسلسلة من 800 إلى 2000 شبكة

تم معايرة جميع أدوات القياس وفقًا لتوصيات الشركة المصنعة، وخضعت كل عينة لثلاث قياسات متكررة لتقليل الخطأ العشوائي.

2 النتائج والتحليل

2.1 مقارنة خشونة السطح

الجدول 1 تقدم قيم Ra بعد كل عملية تشطيب. أنتج القذف الرملي السطح غير اللامع الأكثر اتساقًا (Ra 1.2–1.4 مايكرومتر). وحقق التلميع الميكانيكي أقل قيمة Ra (0.05–0.08 مايكرومتر)، وهو مناسب للأجزاء العاكسة. وحافظت عملية الأنودة على خشونة معتدلة ولكنها حسّنت بشكل كبير تجانس طبقة الأكسيد.

2.2 أداء مقاومة التآكل

أظهرت تجربة التعرض للرش الملح أن العينات المؤكسدة حافظت على الاستقرار الهيكلي واللوني لأكثر من 500 ساعة دون حدوث تشققات. كما أظهرت عينات الفولاذ المقاوم للصدأ المعالجة كيميائيًا تحسنًا في سلامة الطبقة السلبية، مما قلل من تآكل البقع بنسبة 68٪ مقارنةً بالعينات الضابطة غير المعالجة.

2.3 الاستقرار البصري والجمالي

أظهرت قياسات تغير اللون تحت إضاءة 500 لوكس أن الأسطح المؤكسدة حافظت على درجة اللون الأكثر استقرارًا. وتميّزت الأسطح المنفوخة بالرمل بانخفاض شديد في الوهج نظرًا لخصائص الانعكاس المنتشر، ما يدعم استخدامها في أغلفة الإلكترونيات الاستهلاكية.

2.4 المقارنة مع الأبحاث السابقة

تتماشى الأداء المقاس مع النتائج السابقة التي تصف تحمل الألومنيوم المؤكسد العالي للتآكل وثبات التضاريس الناتجة عن عملية الرش بالرمل (المراجع 2، 3). وتُظهر البيانات أيضًا تحسينات قابلة للقياس في نتائج التمرير باستخدام تركيبات حمض السيتريك، موسّعةً نطاق الدراسات السابقة القائمة على حمض النيتريك.

3 مناقشة

3.1 تفسير النتائج

تُعزى الاختلافات في الأداء إلى التفاعلات المادية الأساسية لكل عملية. حيث تُكوّن عملية الأنودة طبقة أكسيد مسامية منظمة تقاوم الهجمات الكيميائية. وتُعدّل عملية الرمْل بالهواء التوبوغرافيا الدقيقة من خلال تآكل موحد. وتعزز عملية التمرير الفيلم السلبي الغني بالكروم على الفولاذ المقاوم للصدأ، مما يقلل من تفاعليته. أما الصقل الميكانيكي فيقلل من النتوءات سطحياً من خلال خطوات كاشطة متتابعة.

3.2 القيود

يركز التقييم على مادتين معدنيتين ومعايير عملية محددة. وقد تؤدي التغيرات في تركيب السبيكة، أو حجم الوسيط، أو تركيز الحمض، أو تسلسل الصقل إلى تغيير النتائج. وستوفر بيانات إضافية حول التعب على المدى الطويل رؤى أعمق.

3.3 الآثار العملية

يمكن للمصنّعين استخدام هذه النتائج لمواءمة أساليب التشطيب مع المتطلبات الوظيفية. فالمكونات المعرضة للبيئات البحرية تستفيد من عملية الأنودة؛ بينما قد تُفضّل الأغلفة المواجهة للمستهلك عملية الرمل بالهواء؛ وعادةً ما تتطلب الأجزاء الطبية الدقيقة عملية التمرير؛ والأجزاء البصرية تعتمد على صقل دقيق جداً يحقق خشونة منخفضة للغاية.

4 الخاتمة

يُظهر المقارنة ملفات أداء مميزة عبر أربع طرق لتشطيب التصنيع باستخدام الحاسب العددي (CNC). حيث توفر المعالجة الكهربائية مقاومة فائقة للتآكل، ويُنتج الرمْل الهوائي قوامًا غير لامع متسق، ويعزز التمرير الاستقرار الكيميائي للصلب المقاوم للصدأ، في حين يُحقق التلميع الميكانيكي مستويات الخشونة الأدنى. تدعم هذه النتائج اختيار التشطيبات حسب المتطلبات البنيوية أو البصرية أو البيئية، وتشير إلى إمكانية إجراء مزيد من الدراسات حول التشطيبات الهجينة متعددة الخطوات.