การวิเคราะห์ความต้านทานการสึกหรอของแผ่นหินแกรนิต

แผ่นหินแกรนิตเป็นเครื่องมืออ้างอิงที่สำคัญในด้านการวัดความแม่นยำสูง ความทนทานต่อการสึกหรอของแผ่นหินแกรนิตเป็นตัวกำหนดอายุการใช้งาน ความแม่นยำในการวัด และความเสถียรในระยะยาวโดยตรง บทความนี้จะอธิบายอย่างเป็นระบบถึงประเด็นสำคัญเกี่ยวกับความทนทานต่อการสึกหรอของแผ่นหินแกรนิตจากมุมมองของคุณสมบัติของวัสดุ กลไกการสึกหรอ ข้อดีด้านประสิทธิภาพ ปัจจัยที่มีอิทธิพล และกลยุทธ์การบำรุงรักษา

1. คุณสมบัติของวัสดุและพื้นฐานความต้านทานการสึกหรอ

มีความแข็งที่ดีและโครงสร้างหนาแน่น

แผ่นหินแกรนิตส่วนใหญ่ประกอบด้วยไพรอกซีน แพลจิโอเคลส และไบโอไทต์ในปริมาณเล็กน้อย เมื่อผ่านกระบวนการบ่มตามธรรมชาติเป็นเวลานาน โครงสร้างของหินแกรนิตจะละเอียดขึ้น มีความแข็งตามมาตราโมห์ส 6-7 ความแข็งตามมาตราชอร์เกิน HS70 และความแข็งแรงในการรับแรงอัด 2290-3750 กก./ซม.²

โครงสร้างจุลภาคที่หนาแน่นนี้ (การดูดซับน้ำ <0.25%) ช่วยให้เกิดการยึดเกาะระหว่างเกรนที่แข็งแรง ส่งผลให้พื้นผิวทนต่อรอยขีดข่วนได้ดีกว่าเหล็กหล่ออย่างมาก (ซึ่งมีความแข็งเพียง HRC 30-40 เท่านั้น)

การแก่ตามธรรมชาติและการคลายความเครียดภายใน

แผ่นหินแกรนิตได้มาจากแหล่งหินใต้ดินคุณภาพสูง หลังจากผ่านกระบวนการบ่มตามธรรมชาติมานับล้านปี ความเครียดภายในทั้งหมดได้ถูกปลดปล่อยออกไป ส่งผลให้เกิดผลึกที่ละเอียดและหนาแน่น รวมถึงเนื้อสัมผัสที่สม่ำเสมอ ความคงตัวนี้ทำให้หินแกรนิตไม่ค่อยเกิดรอยแตกเล็กๆ หรือการเสียรูปเนื่องจากความผันผวนของความเครียดระหว่างการใช้งานในระยะยาว จึงคงความทนทานต่อการสึกหรอได้ยาวนาน

II. กลไกการสึกหรอและประสิทธิภาพ

รูปแบบการสึกหรอหลัก

การสึกหรอจากการเสียดสี: การตัดขนาดเล็กที่เกิดจากอนุภาคแข็งที่เลื่อนหรือกลิ้งบนพื้นผิว หินแกรนิตมีความแข็งสูง (เทียบเท่า HRC > 51) ทำให้ทนต่ออนุภาคเสียดสีได้มากกว่าเหล็กหล่อ 2-3 เท่า ซึ่งช่วยลดความลึกของรอยขีดข่วนบนพื้นผิวได้อย่างมาก

การสึกหรอแบบยึดติด: การถ่ายโอนวัสดุเกิดขึ้นระหว่างพื้นผิวสัมผัสภายใต้แรงดันสูง คุณสมบัติที่ไม่ใช่โลหะของหินแกรนิต (ไม่เป็นแม่เหล็กและไม่เสียรูปทรงแบบพลาสติก) ป้องกันการยึดติดระหว่างโลหะ ส่งผลให้อัตราการสึกหรอเกือบเป็นศูนย์

การสึกหรอจากความล้า: การลอกของผิวหน้าเนื่องจากความเครียดแบบวนซ้ำ ค่าโมดูลัสความยืดหยุ่นสูงของหินแกรนิต (1.3-1.5×10⁶ กก./ซม.²) และการดูดซับน้ำต่ำ (<0.13%) ทำให้มีความทนทานต่อความล้าได้ดีเยี่ยม ช่วยให้ผิวหน้ายังคงความเงางามเหมือนกระจกแม้ใช้งานเป็นเวลานาน

ข้อมูลประสิทธิภาพโดยทั่วไป

ผลการทดสอบแสดงให้เห็นว่าแผ่นหินแกรนิตสึกหรอเพียง 1/5 ถึง 1/3 ของแผ่นเหล็กหล่อ ภายใต้สภาวะการใช้งานเดียวกัน

ค่าความหยาบผิว Ra ยังคงมีเสถียรภาพภายในช่วง 0.05-0.1 μm เป็นเวลานาน ซึ่งตรงตามข้อกำหนดความแม่นยำระดับ Class 000 (ค่าความคลาดเคลื่อนของความเรียบ ≤ 1×(1+d/1000) μm โดยที่ d คือความยาวแนวทแยง)

III. ข้อดีหลักของความต้านทานการสึกหรอ

ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานต่ำและการหล่อลื่นในตัว

พื้นผิวเรียบของหินแกรนิตที่มีค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานเพียง 0.1-0.15 ทำให้เกิดแรงต้านทานน้อยที่สุดเมื่อเครื่องมือวัดเลื่อนผ่าน ส่งผลให้ลดอัตราการสึกหรอลง

คุณสมบัติที่ไม่มีส่วนผสมของน้ำมันในหินแกรนิตช่วยขจัดปัญหาการสึกหรอรองที่เกิดจากฝุ่นละอองที่ดูดซับโดยสารหล่อลื่น ส่งผลให้ต้นทุนการบำรุงรักษาต่ำกว่าแผ่นเหล็กหล่ออย่างมาก (ซึ่งต้องทาน้ำมันป้องกันสนิมเป็นประจำ)

ทนทานต่อการกัดกร่อนทางเคมีและสนิม

ประสิทธิภาพยอดเยี่ยม (ไม่เกิดการกัดกร่อนในช่วง pH 0-14) เหมาะสำหรับใช้งานในสภาพแวดล้อมที่มีความชื้นและมีสารเคมี

คุณสมบัติต้านทานสนิมช่วยขจัดความหยาบของพื้นผิวที่เกิดจากการกัดกร่อนของโลหะ ส่งผลให้อัตราการเปลี่ยนแปลงความเรียบของพื้นผิวต่ำกว่า 0.005 มม. ต่อปี หลังจากการใช้งานในระยะยาว

IV. ปัจจัยสำคัญที่มีผลต่อความทนทานต่อการสึกหรอ

อุณหภูมิและความชื้นแวดล้อม

การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ (มากกว่า ±5°C) อาจทำให้เกิดการขยายตัวและการหดตัวจากความร้อน ส่งผลให้เกิดรอยแตกขนาดเล็ก สภาพแวดล้อมการทำงานที่แนะนำคือ อุณหภูมิที่ควบคุมได้ 20±2°C และความชื้น 40-60%

ความชื้นสูง (>70%) จะเร่งการซึมผ่านของความชื้น แม้ว่าหินแกรนิตจะมีอัตราการดูดซับน้ำต่ำ แต่การสัมผัสกับความชื้นเป็นเวลานานก็ยังสามารถลดความแข็งของพื้นผิวได้

แรงกดและแรงสัมผัส

การรับน้ำหนักเกินพิกัด (โดยทั่วไปคือ 1/10 ของกำลังรับแรงอัด) อาจทำให้เกิดการแตกหักเฉพาะจุดได้ ตัวอย่างเช่น แผ่นหินแกรนิตรุ่นหนึ่งมีพิกัดรับน้ำหนักอยู่ที่ 500 กก./ซม.² ในการใช้งานจริง ควรหลีกเลี่ยงแรงกระแทกชั่วขณะที่เกินค่านี้

การกระจายแรงกดสัมผัสที่ไม่สม่ำเสมอจะเร่งการสึกหรอ แนะนำให้ใช้การรองรับแบบสามจุดหรือการออกแบบที่มีการกระจายแรงอย่างสม่ำเสมอ

การบำรุงรักษาและการทำความสะอาด

ห้ามใช้แปรงโลหะหรือเครื่องมือแข็งในการทำความสะอาด ให้ใช้ผ้าที่ไม่เป็นฝุ่นชุบแอลกอฮอล์ไอโซโพรพิลหมาดๆ เพื่อป้องกันรอยขีดข่วนบนพื้นผิว

ตรวจสอบความหยาบของพื้นผิวอย่างสม่ำเสมอ หากค่า Ra เกิน 0.2 μm จะต้องทำการเจียรและซ่อมแซมใหม่

V. กลยุทธ์การบำรุงรักษาและการปรับปรุงเพื่อเพิ่มความทนทานต่อการสึกหรอ

การใช้งานและการจัดเก็บที่ถูกต้อง

หลีกเลี่ยงการกระแทกหรือการตกกระแทกอย่างรุนแรง พลังงานการกระแทกที่เกิน 10 จูล อาจทำให้เม็ดเกรนเสียหายได้

ควรใช้ฐานรองขณะจัดเก็บ และคลุมพื้นผิวด้วยฟิล์มกันฝุ่นเพื่อป้องกันฝุ่นเข้าไปฝังตัวในรูพรุนขนาดเล็ก

ทำการสอบเทียบความแม่นยำอย่างสม่ำเสมอ

ตรวจสอบความเรียบด้วยระดับอิเล็กทรอนิกส์ทุก ๆ หกเดือน หากค่าความคลาดเคลื่อนเกินช่วงค่าความคลาดเคลื่อนที่ยอมรับได้ (เช่น ค่าความคลาดเคลื่อนที่ยอมรับได้สำหรับแผ่นเกรด 00 คือ ≤2×(1+d/1000)μm) ให้ส่งคืนโรงงานเพื่อปรับแต่งเพิ่มเติม

ควรเคลือบแว็กซ์ป้องกันก่อนเก็บรักษาในระยะยาวเพื่อลดการกัดกร่อนจากสภาพแวดล้อม

เทคนิคการซ่อมแซมและการผลิตใหม่

การสึกหรอของพื้นผิว <0.1 มม. สามารถซ่อมแซมเฉพาะจุดได้ด้วยครีมขัดเพชร เพื่อคืนสภาพพื้นผิวให้เรียบลื่นเหมือนกระจก โดยมีค่า Ra ≤0.1 μm

การสึกหรอที่ลึก (>0.3 มม.) จำเป็นต้องส่งกลับโรงงานเพื่อทำการเจียรใหม่ แต่การทำเช่นนั้นจะทำให้ความหนาโดยรวมของแผ่นเหล็กลดลง (ระยะการเจียรแต่ละครั้ง ≤0.5 มม.)

ความทนทานต่อการสึกหรอของแผ่นหินแกรนิตเกิดจากการทำงานร่วมกันระหว่างคุณสมบัติทางแร่ตามธรรมชาติและการขึ้นรูปด้วยเครื่องจักรที่แม่นยำ โดยการปรับสภาพแวดล้อมการใช้งานให้เหมาะสม กำหนดมาตรฐานกระบวนการบำรุงรักษา และนำเทคโนโลยีการซ่อมแซมมาใช้ จะทำให้สามารถแสดงให้เห็นถึงข้อดีด้านความแม่นยำและอายุการใช้งานที่ยาวนานในด้านการวัดที่แม่นยำ และกลายเป็นเครื่องมือมาตรฐานในอุตสาหกรรมการผลิต