تجزیه و تحلیل مقاومت سایشی صفحات گرانیتی

مقاومت سایشی صفحات گرانیتی به عنوان یک ابزار مرجع حیاتی در حوزه‌های اندازه‌گیری دقیق، مستقیماً عمر مفید، دقت اندازه‌گیری و پایداری بلندمدت آنها را تعیین می‌کند. در ادامه به طور سیستماتیک نکات کلیدی مقاومت سایشی آنها از دیدگاه خواص مواد، مکانیسم‌های سایش، مزایای عملکرد، عوامل مؤثر و استراتژی‌های نگهداری توضیح داده شده است.

۱. خواص مواد و اصول اولیه مقاومت در برابر سایش

سختی خوب و ساختار متراکم

صفحات گرانیتی عمدتاً از پیروکسن، پلاژیوکلاز و مقدار کمی بیوتیت تشکیل شده‌اند. در اثر پیرسازی طبیعی طولانی مدت، ساختار دانه‌ریز پیدا می‌کنند و به سختی موهس ۶-۷، سختی شور بیش از HS70 و مقاومت فشاری ۲۲۹۰-۳۷۵۰ کیلوگرم بر سانتی‌متر مربع می‌رسند.

این ریزساختار متراکم (جذب آب <0.25٪) پیوند قوی بین دانه‌ها را تضمین می‌کند و در نتیجه مقاومت به خراش سطحی آن به طور قابل توجهی بالاتر از چدن (که سختی آن تنها HRC 30-40 است) است.

پیری طبیعی و رهایی از استرس درونی

صفحات گرانیتی از سازندهای سنگی زیرزمینی با کیفیت بالا تهیه می‌شوند. پس از میلیون‌ها سال پیر شدن طبیعی، تمام تنش‌های داخلی آزاد شده‌اند و در نتیجه کریستال‌های ریز و متراکم و بافتی یکنواخت ایجاد شده‌اند. این پایداری باعث می‌شود که در اثر نوسانات تنش در طول استفاده طولانی مدت، کمتر در معرض ترک‌های ریز یا تغییر شکل قرار گیرد و در نتیجه مقاومت سایشی خود را در طول زمان حفظ کند.

دوم. مکانیسم‌های سایش و عملکرد

فرم‌های اصلی سایش

سایش سایشی: ریزبرش ناشی از لغزش یا غلتیدن ذرات سخت روی سطح. سختی بالای گرانیت (معادل HRC > 51) آن را 2-3 برابر در برابر ذرات ساینده نسبت به چدن مقاوم‌تر می‌کند و عمق خراش‌های سطحی را به طور قابل توجهی کاهش می‌دهد.

سایش چسبنده: انتقال مواد بین سطوح تماس تحت فشار بالا رخ می‌دهد. خواص غیرفلزی گرانیت (غیرمغناطیسی بودن و تغییر شکل غیرپلاستیکی) از چسبندگی فلز به فلز جلوگیری می‌کند و در نتیجه نرخ سایش تقریباً صفر است.

فرسودگی ناشی از خستگی: پوسته شدن سطح ناشی از تنش چرخه‌ای. مدول الاستیسیته بالای گرانیت (1.3-1.5×10⁶kg/cm²) و جذب آب پایین (<0.13%) مقاومت عالی در برابر خستگی ایجاد می‌کند و به سطح اجازه می‌دهد حتی پس از استفاده طولانی مدت، براقیت آینه‌ای خود را حفظ کند.

داده‌های عملکرد معمول

آزمایش‌ها نشان می‌دهد که صفحات گرانیتی تنها 1/5 تا 1/3 سایش صفحات چدنی را در شرایط عملیاتی یکسان تجربه می‌کنند.

مقدار زبری سطح Ra در بازه زمانی طولانی در محدوده 0.05-0.1μm پایدار می‌ماند و الزامات دقت کلاس 000 (تحمل صافی ≤ 1×(1+d/1000)μm، که در آن d طول مورب است) را برآورده می‌کند.

III. مزایای اصلی مقاومت در برابر سایش

ضریب اصطکاک پایین و خود روانکاری

سطح صاف گرانیت، با ضریب اصطکاک تنها 0.1-0.15، هنگام لغزش ابزارهای اندازه‌گیری روی آن، حداقل مقاومت را ایجاد می‌کند و میزان سایش را کاهش می‌دهد.

ماهیت بدون روغن گرانیت، سایش ثانویه ناشی از گرد و غبار جذب شده توسط روان کننده را از بین می‌برد و در نتیجه هزینه‌های نگهداری آن به طور قابل توجهی کمتر از صفحات چدنی (که نیاز به استفاده منظم از روغن ضد زنگ دارند) است.

مقاوم در برابر خوردگی شیمیایی و زنگ زدگی

عملکرد عالی (بدون خوردگی در محدوده pH 0-14)، مناسب برای استفاده در محیط‌های مرطوب و شیمیایی.

خواص مقاوم در برابر زنگ‌زدگی، زبری سطح ناشی از خوردگی فلز را از بین می‌برد و در نتیجه پس از استفاده طولانی مدت، نرخ تغییر صافی کمتر از 0.005 میلی‌متر در سال است.

چهارم. عوامل کلیدی مؤثر بر مقاومت در برابر سایش

دما و رطوبت محیط

نوسانات دما (>±5 درجه سانتیگراد) می‌تواند باعث انبساط و انقباض حرارتی شود و باعث ایجاد ریزترک‌ها گردد. محیط عملیاتی توصیه شده، دمای کنترل شده 20±2 درجه سانتیگراد و رطوبت 40-60٪ است.

رطوبت بالا (بیش از 70٪) نفوذ رطوبت را تسریع می‌کند. اگرچه گرانیت میزان جذب آب پایینی دارد، اما قرار گرفتن طولانی مدت در معرض رطوبت همچنان می‌تواند سختی سطح را کاهش دهد.

بار و تنش تماسی

تجاوز از بار نامی (معمولاً ۱/۱۰ مقاومت فشاری) می‌تواند باعث خرد شدن موضعی شود. به عنوان مثال، یک مدل خاص از دال گرانیتی دارای بار نامی ۵۰۰ کیلوگرم بر سانتی‌متر مربع است. در استفاده واقعی، باید از بارهای ضربه‌ای گذرا که از این مقدار تجاوز می‌کنند، اجتناب شود.

توزیع ناهموار تنش تماسی، سایش را تسریع می‌کند. استفاده از تکیه‌گاه سه نقطه‌ای یا طراحی بار با توزیع یکنواخت توصیه می‌شود.

نگهداری و نظافت

هنگام تمیز کردن از برس‌های فلزی یا ابزارهای سخت استفاده نکنید. برای جلوگیری از خراشیدن سطح، از پارچه‌ای بدون گرد و غبار که با الکل ایزوپروپیل مرطوب شده است استفاده کنید.

زبری سطح را مرتباً بررسی کنید. اگر مقدار Ra از 0.2μm بیشتر باشد، نیاز به سنگ‌زنی مجدد و تعمیر دارد.

V. استراتژی‌های نگهداری و بهبود مقاومت در برابر سایش

استفاده و نگهداری مناسب

از ضربات یا افتادن‌های شدید خودداری کنید. انرژی ضربه بیش از 10 ژول ممکن است باعث ریزش دانه شود.

در حین انبارداری از یک تکیه‌گاه استفاده کنید و سطح آن را با یک فیلم ضد گرد و غبار بپوشانید تا از ورود گرد و غبار به داخل ریزمنافذ جلوگیری شود.

کالیبراسیون دقیق منظم را انجام دهید

هر شش ماه یکبار صافی را با تراز الکترونیکی بررسی کنید. اگر خطا از محدوده تلرانس بیشتر شد (مثلاً خطای مجاز برای یک پلیت درجه 00 برابر با ≤2×(1+d/1000)μm است)، برای تنظیم دقیق به کارخانه برگردانید.

قبل از نگهداری طولانی مدت، از واکس محافظ استفاده کنید تا خوردگی محیطی کاهش یابد.

تکنیک‌های تعمیر و بازسازی

سایش سطحی کمتر از 0.1 میلی‌متر را می‌توان به صورت موضعی با خمیر ساینده الماس تعمیر کرد تا یک سطح آینه‌ای با Ra ≤0.1μm ایجاد شود.

سایش عمیق (>0.3 میلی‌متر) نیاز به بازگشت به کارخانه برای سنگ‌زنی مجدد دارد، اما این کار ضخامت کلی صفحه را کاهش می‌دهد (فاصله سنگ‌زنی تکی ≤0.5 میلی‌متر).

مقاومت در برابر سایش صفحات گرانیتی ناشی از هم‌افزایی بین خواص معدنی طبیعی آنها و ماشینکاری دقیق است. با بهینه‌سازی محیط استفاده، استانداردسازی فرآیند نگهداری و اتخاذ فناوری تعمیر، این سنگ می‌تواند همچنان مزایای دقت خوب و عمر طولانی خود را در حوزه اندازه‌گیری دقیق نشان دهد و به ابزاری معیار در تولید صنعتی تبدیل شود.