رابطه بین میزان سایش تیغه خراش دهنده چاقو و سختی ماده خراشیده شده چیست؟

در کاربردهای صنعتی و حرفه ای از خراش دهنده های چاقو نرخ سایش تیغه یک معیار فنی اصلی است که مستقیماً بر راندمان کار و هزینه های عملیاتی تأثیر می گذارد. سایش تیغه یک پدیده تریبولوژیکی پیچیده است، اما یک رابطه فیزیکی واضح و قابل اندازه‌گیری با سختی مواد خراشیده نشان می‌دهد، که عمدتاً توسط مکانیزم سایش ساینده غالب است.

1. نقش غالب مکانیسم های سایش ساینده

هنگامی که تیغه یک خراش دهنده چاقوی کاربردی با مواد خراشیده شده تماس می گیرد و به آن نیرو وارد می کند (مانند ملات خشک شده، چسب سخت شده، لایه های رنگ سرسخت، یا لکه های روی سطوح سرامیکی)، شکل اولیه سایش، سایش ساینده است.

تعریف: سایش ساینده به فرآیندی اطلاق می شود که در آن سطح تیغه با ذرات سخت یا سطح ناهموار تماس می گیرد. ذرات سخت مانند ابزارهای برش کوچک عمل می کنند، خراش های کوچک را در تیغه شخم می زنند و به تدریج مواد تیغه را از بین می برند.

بحرانی بودن نسبت سختی: در طول فرآیند خراش دادن، عامل کلیدی تعیین کننده نرخ سایش در نسبت بین سختی تیغه (معمولاً در مقیاس Rockwell C (HRC) اندازه‌گیری می‌شود) و سختی ماده موثر مواد خراشیده شده است.

هنگامی که سختی مواد خراشیده شده به طور قابل توجهی کمتر از سختی تیغه است (به عنوان مثال، هنگام خراش دادن بقایای برچسب نرم)، میزان سایش بسیار کم است و عمر تیغه طولانی است.

هنگامی که سختی مواد خراشیده به سختی تیغه نزدیک می شود یا از آن فراتر می رود (به عنوان مثال، هنگام خراش دادن مواد ساختمانی حاوی پرکننده های سخت مانند کوارتز)، اثر سایندگی به شدت افزایش می یابد و نرخ سایش تیغه به طور غیرخطی و تصاعدی افزایش می یابد.

2. ریزساختار و مقاومت در برابر سایش

مقاومت در برابر سایش مواد تیغه خود یک دفاع ذاتی در برابر سختی مواد خراشیده است.

فاز کاربید: مقاومت در برابر سایش تیغه های صنعتی درجه یک (مانند فولاد پر کربن یا فولاد ابزار) صرفاً با سختی ماتریس تعیین نمی شود. مهمتر از آن، نوع، مقدار و اندازه کاربیدهای سخت در فولاد است. کاربیدهای ویژه ای که توسط عناصری مانند وانادیوم و تنگستن تشکیل می شوند بسیار سخت تر از فولاد پایه هستند و به عنوان قلعه های میکروسکوپی برای جلوگیری از نفوذ ذرات ساینده عمل می کنند.

ضربه: هنگام خراش دادن مواد سخت، اگر تیغه فاقد کاربیدهای سخت کافی باشد، لبه آن به سرعت تغییر شکل پلاستیکی و کدر می کند. برعکس، تیغه‌ای با کسر حجم بالایی از کاربیدهای سخت، در حالی که به طور بالقوه دارای لبه اولیه کمی خشن‌تر است، هندسه لبه برش خود را طولانی‌تر حفظ می‌کند و به طور موثر سایش طولانی‌مدت را کاهش می‌دهد.

3. رابطه معکوس بین سختی و سختی

در علم مواد تیغه، سختی و چقرمگی اغلب نشان دهنده یک مبادله است. این رابطه مستقیماً بر مناسب بودن تیغه برای کارهای خراش دادن با سختی بالا تأثیر می گذارد.

عواقب افزایش سختی: افزایش مقدار HRC تیغه مقاومت به سایش آن را افزایش می دهد. با این حال، سختی بیش از حد (به عنوان مثال، HRC ≥62) می تواند تیغه را شکننده تر کرده و چقرمگی آن را کاهش دهد.

خطرات استفاده از مواد با سختی بالا: هنگامی که از خراش ها برای حذف مواد با سختی بالا و غیر یکنواخت (مانند سطوح دارای ریزترک یا ذرات سخت جاسازی شده) استفاده می شود، لبه تیغه تحت بارهای ضربه ای قرار می گیرد. در این شرایط، تیغه‌هایی با سختی بالا اما چقرمگی کم به شدت در معرض شکستگی یا شکستگی هستند، یک حالت شکست سریع‌تر و فاجعه‌بارتر از سایش پیشرونده است.

بالانس درجه حرفه ای: بنابراین، هدف طراحی تیغه های خراش دهنده حرفه ای یافتن تعادل بهینه بین سختی و چقرمگی است، و اطمینان حاصل شود که تیغه در برابر سایش مقاومت می کند و در عین حال غلظت استرس اجتناب ناپذیر را در حین کار جذب می کند و از شکست زودرس جلوگیری می کند.

4. اثرات هم افزایی درمان سطحی و سایش شیمیایی

علاوه بر سایش مکانیکی ساینده، عملیات سطح و سایش شیمیایی نیز به طور هم افزایی بر میزان سایش تیغه ها در محیط های پیچیده تأثیر می گذارد.

پوشش های کم اصطکاک: پوشش هایی مانند PTFE (پلی تترا فلوئورواتیلن) ​​یا DLC (کربن الماس مانند) می توانند ضریب اصطکاک بین تیغه و مواد خراشیده شده را کاهش دهند. در حالی که آنها مستقیماً سختی بستر تیغه را افزایش نمی دهند، می توانند حرارت و سایش چسب را در طول فرآیند خراش دادن کاهش دهند و به طور غیرمستقیم عمر لبه تیغه را در محیط های با سختی بالا و اصطکاک بالا افزایش دهند.

محیط های خورنده: هنگام کار با بقایای تمیزکننده قلیایی یا چسب های شیمیایی خاص، حتی با مواد نسبتاً سخت، خوردگی می تواند ریزساختار لبه تیغه را تضعیف کند و آن را در برابر سایش مکانیکی بعدی مستعدتر کند و نرخ سایش کلی را تسریع کند.