อะไรคือความสัมพันธ์ระหว่างอัตราการสึกหรอของใบมีดของเครื่องขูดมีดอเนกประสงค์กับความแข็งของวัสดุที่ถูกขูด

ในการใช้งานทางอุตสาหกรรมและวิชาชีพของ เครื่องขูดมีดอรรถประโยชน์ อัตราการสึกหรอของใบมีดเป็นตัวชี้วัดทางเทคนิคหลักที่ส่งผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพการทำงานและต้นทุนการดำเนินงาน การสึกหรอของใบมีดเป็นปรากฏการณ์ไตรโบโลยีที่ซับซ้อน แต่แสดงให้เห็นความสัมพันธ์ทางกายภาพที่ชัดเจนและวัดค่าได้กับความแข็งของวัสดุที่ขูด ซึ่งส่วนใหญ่เกิดจากกลไกการสึกหรอจากการเสียดสี

1. บทบาทที่โดดเด่นของกลไกการสึกหรอจากการเสียดสี

เมื่อใบมีดของมีดโกนมีดอเนกประสงค์สัมผัสและใช้แรงกับวัสดุที่ขูด (เช่น ปูนแห้ง กาวที่แข็งตัว ชั้นสีที่ติดยาก หรือคราบบนพื้นผิวเซรามิก) รูปแบบการสึกหรอหลักคือการสึกหรอแบบเสียดสี

คำจำกัดความ: การสึกหรอจากการเสียดสีหมายถึงกระบวนการที่พื้นผิวใบมีดสัมผัสกับอนุภาคแข็งหรือพื้นผิวขรุขระ อนุภาคแข็งทำหน้าที่เหมือนเครื่องมือตัดเล็กๆ โดยจะทำให้เกิดรอยขีดข่วนเล็กๆ เข้าไปในใบมีด และค่อยๆ ดึงวัสดุของใบมีดออก

อัตราส่วนวิกฤตของความแข็ง: ในระหว่างกระบวนการขูด ปัจจัยสำคัญที่กำหนดอัตราการสึกหรออยู่ที่อัตราส่วนระหว่างความแข็งของใบมีด (โดยทั่วไปวัดจาก Rockwell C Scale (HRC)) และความแข็งของวัสดุที่มีประสิทธิผลของวัสดุที่ขูด

เมื่อความแข็งของวัสดุที่ขูดต่ำกว่าความแข็งของใบมีดอย่างมาก (เช่น เมื่อขูดเศษสติ๊กเกอร์แบบอ่อน) อัตราการสึกหรอจะต่ำมาก และอายุการใช้งานของใบมีดจะยาวนาน

เมื่อความแข็งของวัสดุที่ถูกขูดเข้าใกล้หรือเกินกว่าความแข็งของใบมีด (เช่น เมื่อขูดวัสดุก่อสร้างที่มีสารตัวเติมแข็ง เช่น ควอตซ์) ผลของการเสียดสีจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก และอัตราการสึกหรอของใบมีดจะเพิ่มขึ้นแบบไม่เชิงเส้นและเป็นทวีคูณ

2. โครงสร้างจุลภาคและความต้านทานการสึกหรอ

ความต้านทานต่อการสึกหรอของวัสดุใบมีดนั้นเป็นการป้องกันความแข็งของวัสดุที่ถูกขูดโดยธรรมชาติ

ระยะของคาร์ไบด์: ความต้านทานการสึกหรอของใบมีดอเนกประสงค์ระดับมืออาชีพ (เช่น เหล็กกล้าคาร์บอนสูงหรือเหล็กกล้าเครื่องมือ) ไม่ได้ถูกกำหนดโดยความแข็งของเมทริกซ์เพียงอย่างเดียว ที่สำคัญคือชนิด ปริมาณ และขนาดของฮาร์ดคาร์ไบด์ภายในเหล็ก คาร์ไบด์ชนิดพิเศษที่เกิดจากองค์ประกอบต่างๆ เช่น วานาเดียมและทังสเตน จะมีความแข็งกว่าเหล็กฐานมาก โดยทำหน้าที่เป็นปราการขนาดเล็กมากเพื่อป้องกันไม่ให้อนุภาคที่มีฤทธิ์กัดกร่อนเจาะทะลุได้

ผลกระทบ: เมื่อขูดวัสดุแข็ง หากใบมีดขาดฮาร์ดคาร์ไบด์เพียงพอ คมมีดจะเปลี่ยนรูปพลาสติกและทื่ออย่างรวดเร็ว ในทางกลับกัน ใบมีดที่มีเศษฮาร์ดคาร์ไบด์ที่มีปริมาตรสูง แม้ว่าจะมีคมตัดเริ่มต้นที่หยาบกว่าเล็กน้อย จะช่วยรักษารูปทรงของคมตัดให้นานขึ้น และลดการสึกหรอในระยะยาวได้อย่างมีประสิทธิภาพ

3. ความสัมพันธ์แบบผกผันระหว่างความแข็งและความเหนียว

ในสาขาวิทยาศาสตร์วัสดุใบมีด ความแข็งและความเหนียวมักจะเป็นสิ่งที่ต้องแลกมา ความสัมพันธ์นี้ส่งผลโดยตรงต่อความเหมาะสมของใบมีดสำหรับงานขูดที่มีความแข็งสูง

ผลที่ตามมาของความแข็งที่เพิ่มขึ้น: การเพิ่มค่า HRC ของใบมีดจะช่วยเพิ่มความทนทานต่อการสึกหรอ อย่างไรก็ตาม การแสวงหาความแข็งมากเกินไป (เช่น HRC ≥62) อาจทำให้ใบมีดเปราะมากขึ้นและลดความเหนียวได้

ความเสี่ยงในการใช้วัสดุที่มีความแข็งสูง: เมื่อใช้เครื่องขูดเพื่อขจัดวัสดุที่มีความแข็งสูงและไม่สม่ำเสมอ (เช่น พื้นผิวที่มีรอยแตกขนาดเล็กหรือมีอนุภาคแข็งฝังอยู่) ขอบใบมีดจะได้รับผลกระทบจากแรงกระแทก ในสถานการณ์เช่นนี้ ใบมีดที่มีความแข็งสูงแต่มีความเหนียวต่ำจะเสี่ยงต่อการกะเทาะหรือแตกหักได้ง่ายมาก ซึ่งเป็นโหมดความล้มเหลวที่รวดเร็วและเป็นหายนะมากกว่าการสึกหรอแบบก้าวหน้า

ความสมดุลระดับมืออาชีพ: ดังนั้น เป้าหมายการออกแบบของใบขูดอเนกประสงค์ระดับมืออาชีพคือการค้นหาสมดุลที่เหมาะสมที่สุดระหว่างความแข็งและความเหนียว เพื่อให้มั่นใจว่าใบมีดทนทานต่อการสึกหรอในขณะที่ดูดซับความเข้มข้นของความเค้นที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ระหว่างการทำงาน เพื่อป้องกันไม่ให้เกิดความเสียหายก่อนเวลาอันควร

4. ผลเสริมฤทธิ์กันของการรักษาพื้นผิวและการสึกหรอของสารเคมี

นอกเหนือจากการสึกหรอจากการเสียดสีทางกลแล้ว การรักษาพื้นผิวและการสึกหรอทางเคมียังส่งผลต่ออัตราการสึกหรอของใบมีดในสภาพแวดล้อมที่ซับซ้อนอีกด้วย

การเคลือบแรงเสียดทานต่ำ: การเคลือบเช่น PTFE (polytetrafluoroethylene) หรือ DLC (คาร์บอนคล้ายเพชร) สามารถลดค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานระหว่างใบมีดและวัสดุที่ขูดได้ แม้ว่าจะไม่เพิ่มความแข็งของพื้นผิวของใบมีดโดยตรง แต่ก็สามารถลดความร้อนและการสึกหรอของกาวในระหว่างกระบวนการขูด ซึ่งจะช่วยยืดอายุการใช้งานของคมมีดโดยอ้อมในสภาพแวดล้อมที่มีความแข็งสูงและมีแรงเสียดทานสูง

สภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อน: เมื่อทำงานกับสารตกค้างในการทำความสะอาดที่เป็นด่างหรือกาวเคมีบางชนิด แม้จะใช้กับวัสดุที่มีความแข็งปานกลางก็ตาม การกัดกร่อนอาจทำให้โครงสร้างจุลภาคของขอบใบมีดอ่อนลง ทำให้เกิดการสึกหรอทางกลตามมาได้ง่ายขึ้น และเร่งอัตราการสึกหรอโดยรวม