مواد ساینده نقش مهمی در صنایع مختلف ، از تولید و ساخت و ساز گرفته تا الکترونیک و جواهرات دارند. سختی آنها یکی از مهمترین خواصی است که اثربخشی آنها را در برنامه هایی مانند سنگ زنی ، پرداخت و برش تعیین می کند. من به عنوان یک تأمین کننده ساینده ، من شاهد دست اول تأثیر سختی ساینده در فرآیندهای مختلف بوده ام. در این پست وبلاگ ، من به این موضوع می پردازم که سختی مواد ساینده به چه معنی ، اندازه گیری آن و چرا در برنامه های عملی اهمیت دارد.
درک سختی در مواد ساینده
سختی در زمینه مواد ساینده به توانایی آنها در مقاومت در برابر تغییر شکل ، تورفتگی یا خراش اشاره دارد. این یک اندازه گیری از استحکام داخلی مواد در سطح اتمی یا مولکولی است. هنگامی که از یک ماده ساینده برای کار روی یک سطح استفاده می شود ، سختی آن به آن اجازه می دهد تا با شکستن لایه های سطح آن ، مواد را از قطعه کار خارج کند. هرچه ساینده سخت تر باشد ، می تواند مواد مورد نظر را از بین ببرد یا صیقل دهد.
انواع مختلفی از مقیاس سختی وجود دارد که برای تعیین کمیت سختی مواد ساینده استفاده می شود. متداول ترین مقیاس MOHS است که مواد معدنی را در مقیاس از 1 (نرم ترین) تا 10 (سخت ترین) قرار می دهد. در این مقیاس ، تالک به عنوان 1 رتبه بندی می شود ، در حالی که الماس ، سخت ترین ماده طبیعی شناخته شده ، به عنوان 10 مورد رتبه بندی می شود. مقیاس های دیگر مانند مقیاس های ویکرز ، راکول و برینل دقیق تر هستند و اغلب در تنظیمات صنعتی برای اندازه گیری سختی فلزات و سایر مواد مهندسی استفاده می شوند.
اندازه گیری سختی مواد ساینده
مقیاس
مقیاس Mohs یک مقیاس کیفی است که به توانایی یک ماده برای خراش دادن دیگری متکی است. برای تعیین سختی MOHS یک ساینده ، از یک سری مواد معدنی مرجع با مقادیر سختی شناخته شده استفاده می شود. اگر ساینده بتواند یک ماده معدنی مرجع را خراش دهد اما سخت تر نیست ، سختی های آن بین این دو قرار دارد. به عنوان مثال ، اگر ساینده بتواند فلوئوریت را خراش دهد (سختی MOHS 4) اما نه آپاتیت (سختی Mohs 5) ، سختی Mohs آن تقریباً 4.5 است.
تست سختی ویکرز
تست سختی ویکرز یک روش کمی تر است. یک تورفتگی هرمی مبتنی بر مربع به سطح ماده ساینده تحت یک بار خاص فشار می یابد. اندازه تورفتگی باقی مانده روی سطح اندازه گیری می شود و تعداد سختی ویکرز (HV) بر اساس بار و سطح سطح تورفتگی محاسبه می شود. این آزمایش یک اندازه گیری دقیق تر از سختی ، به ویژه برای موادی که دارای دانه های کوچک یا ریزساختارهای پیچیده هستند ، ارائه می دهد.
تست سختی راکول
تست سختی Rockwell یکی دیگر از روشهای گسترده استفاده شده ، به ویژه برای فلزات و برخی سرامیک های سخت است. یک مخروط الماس یا یک توپ فولادی سخت شده پس از بارگذاری جزئی ، تحت یک بار اصلی به داخل مواد فشار می یابد. عمق نفوذ تورفتگی اندازه گیری می شود و تعداد سختی Rockwell بر اساس تفاوت عمق قبل و بعد از اعمال بار اصلی تعیین می شود.
اهمیت سختی در برنامه های ساینده
سنگ زنی و صیقل دادن
در عملیات سنگ زنی و پرداخت ، سختی مواد ساینده به طور مستقیم بر میزان حذف مواد و کیفیت سطح تمام شده تأثیر می گذارد. ساینده های سخت تر می توانند سریعتر مواد را از بین ببرند ، اما در صورت عدم استفاده صحیح ممکن است باعث آسیب بیشتر سطح شوند. از طرف دیگر ، ساینده های نرم تر برای انجام کارهای جلا و اتمام خوب مناسب تر هستند ، جایی که یک سطح صاف نیاز دارد.
به عنوان مثال ، هنگام سنگ زنی فلزات با استحکام بالا مانند استیل ضدزنگ یا تیتانیوم ، ساینده هایی با سختی زیاد مانندساینده کاربید سیلیکون سبز، اغلب استفاده می شود. کاربید سیلیکون سبز در حدود 9.2 سختی Mohs دارد و این امر در برش فلزات سخت بسیار مؤثر است. در مقابل ، برای صیقل دادن لنزهای نوری یا جواهرات ، ساینده های نرم مانند اکسید سریم یا اکسید آلومینیوم با مقادیر سختی کمتری برای دستیابی به یک آینه مانند بدون خراش دادن سطح ترجیح داده می شوند.
برش و حفاری
در کاربردهای برش و حفاری ، سختی ساینده توانایی آن در نفوذ به قطعه کار را تعیین می کند. ساینده های سخت تر می توانند از طریق مواد سخت تر مانند بتن ، شیشه یا سنگ برش دهند. به عنوان مثال ، الماس با سختی استثنایی آن ، ماده انتخابی برای برش و حفاری از طریق سنگهای سخت و کامپوزیت های با استحکام بالا است.
در مورد شن و ماسه ، جایی که ذرات ساینده با سرعت زیاد بر روی یک سطح حرکت می کنند تا آن را تمیز یا چسباند ، سختی ساینده بسیار مهم است.ماسه گارنتیک انتخاب محبوب برای ماسهبازی است زیرا سختی Mohs در حدود 7 - 7.5 دارد. از بین بردن زنگ زدگی ، رنگ آمیزی و سایر آلاینده ها از سطوح فلزی به اندازه کافی سخت است.
عوامل مؤثر بر سختی مواد ساینده
ترکیب شیمیایی
ترکیب شیمیایی یک ماده ساینده یکی از اصلی ترین عوامل مؤثر بر سختی آن است. مواد با پیوندهای کووالانسی قوی یا یونی سخت تر هستند. به عنوان مثال ، کاربید سیلیکون (SIC) ترکیبی است که از اتم های سیلیکون و کربن ساخته شده است که توسط پیوندهای کووالانسی قوی به هم پیوند خورده اند. این منجر به یک ماده بسیار سخت با مقاومت در برابر سایش عالی می شود.
ساختار بلور
ساختار کریستالی یک ساینده نیز در سختی آن نقش دارد. مواد با ساختار کریستالی متراکم و مرتب شده ، مانند الماس ، که دارای ساختار کریستالی چهار ضلعی است ، به طور کلی سخت تر از مواد دارای ساختار بازتر یا بی نظم تر است. ترتیب اتمها در شبکه کریستال بر قدرت پیوندها بین آنها تأثیر می گذارد ، که به نوبه خود سختی مواد را تعیین می کند.
اندازه و شکل دانه
اندازه و شکل دانه ساینده می تواند بر سختی ظاهری آن تأثیر بگذارد. دانه های کوچکتر تمایل به سختی مؤثر بالاتری دارند زیرا می توانند راحت تر به قطعه کار نفوذ کنند و فشار بیشتری را در هر واحد ایجاد کنند. علاوه بر این ، دانه های زاویه ای از نظر توانایی برش در مقایسه با دانه های گرد ، که برای جلا مناسب تر هستند ، از نظر توانایی برش تهاجمی تر و سخت تر هستند.
مواد ساینده متفاوت و سختی آنها
کاربید سیلیکون
کاربید سیلیکون یک ماده ساینده محبوب است که در دو نوع اصلی موجود است: کاربید سیلیکون سیاه و کاربید سیلیکون سبز. کاربید سیلیکون سیاه دارای سختی Mohs در حدود 9 است ، در حالی که کاربید سیلیکون سبز ، که خالص تر است و دارای یک ساختار کریستالی یکنواخت تر است ، دارای سختی Mohs کمی بالاتر است. کاربید سیلیکون معمولاً در چرخ های سنگ زنی ، کاغذ ماسه ای و ابزارهای برش برای کار بر روی فلزات غیر آهنی ، سرامیک و کامپوزیت ها استفاده می شود.
اکسید آلومینیوم
اکسید آلومینیوم (AL₂O₃) یکی دیگر از ساینده های مورد استفاده گسترده است. این سختی در حدود 9 است و آن را به یک ماده همه کاره برای انواع برنامه ها تبدیل می کند. اکسید آلومینیوم معمولاً در سنگ زنی و جلا دادن فلزات ، چوب و پلاستیک استفاده می شود. این در نمرات مختلف ، از درشت تا جریمه ، متناسب با سطوح مختلف حذف مواد و الزامات تمام شده در دسترس است.
گودال
گارنت گروهی از مواد معدنی سیلیکات با سختی Mohs از 6.5 تا 7.5 است.ماسه گارنتساینده طبیعی است که به طور گسترده در ماسهبازی ، برش واترجت و برنامه های انفجاری ساینده استفاده می شود. این بیماری به دلیل سختی زیاد ، لبه های تیز و تولید گرد و غبار نسبتاً کم شناخته شده است و آن را به گزینه ای سازگار با محیط زیست تبدیل می کند.
انتخاب ساینده مناسب بر اساس سختی
هنگام انتخاب یک ماده ساینده برای یک کاربرد خاص ، در نظر گرفتن سختی هر دو ساینده و قطعه کار ضروری است. یک قاعده کلی ، انتخاب ساینده ای است که سخت تر از ماده ای است که باید روی آن کار شود. با این حال ، عوامل دیگری مانند پایان مورد نظر ، نوع عملکرد (سنگ زنی ، پرداخت ، برش و غیره) و هزینه نیز باید در نظر گرفته شود.
به عنوان مثال ، اگر در حال کار بر روی یک فلز نرم مانند آلومینیوم هستید ، ممکن است ساینده نسبتاً نرم مانند اکسید آلومینیوم کافی باشد. اما اگر با یک آلیاژ سخت یا یک ماده سرامیکی سر و کار دارید ، ممکن است ساینده سخت تر مانند کاربید سیلیکون یا الماس مورد نیاز باشد.
پایان
سختی مواد ساینده یک ویژگی مهم است که عملکرد آنها را در کاربردهای مختلف صنعتی تعیین می کند. درک مقیاس های مختلف سختی ، عوامل مؤثر بر سختی و ویژگی های مواد ساینده مختلف برای انتخاب ساینده مناسب برای یک کار خاص ضروری است. من به عنوان یک تأمین کننده ساینده ، متعهد هستم که محصولات ساینده ای با کیفیت بالا را تأمین کنم که نیازهای متنوع مشتریان را برآورده کند. این که آیا شما به دنبال یک ساینده سخت و پرخاشگر برای سنگ زنی سنگین و یا ساینده نرم و ملایم برای پرداخت خوب هستید ، ما تخصص و محصولات را برای کمک به شما در دستیابی به بهترین نتیجه داریم.
اگر در مورد مواد ساینده سؤالی دارید یا در انتخاب ساینده مناسب برای درخواست خود به کمک نیاز دارید ، لطفاً با ما تماس نگیرید. ما در اینجا هستیم تا در فرآیند تهیه خود از شما پشتیبانی کنیم و اطمینان حاصل کنیم که مناسب ترین مواد ساینده برای پروژه های خود را دریافت می کنید.
منابع
- Callister ، WD ، & Rethwisch ، DG (2014). علوم و مهندسی مواد: مقدمه. ویلی
- Shackelford ، JF (2008). آشنایی با علوم مواد برای مهندسان. سالن پیرسون پرنتیس.
- ASTM International. (2019). روش های تست استاندارد برای سختی Rockwell و سختی سطحی Rockwell از مواد فلزی. ASTM E18 - 19.
- ASTM International. (2018). روش تست استاندارد برای سختی ویکرز مواد فلزی. ASTM E92 - 17E1.
