تحليل مقاومة التآكل لألواح الجرانيت

تُعدّ ألواح الجرانيت أداة مرجعية بالغة الأهمية في مجالات القياس الدقيق، إذ تُحدّد مقاومتها للتآكل بشكل مباشر عمرها الافتراضي، ودقة قياساتها، واستقرارها على المدى الطويل. يشرح ما يلي بشكل منهجي النقاط الرئيسية لمقاومتها للتآكل من منظور خصائص المادة، وآليات التآكل، ومزايا الأداء، والعوامل المؤثرة، واستراتيجيات الصيانة.

1. خصائص المواد وأساسيات مقاومة التآكل

صلابة جيدة وبنية كثيفة

تتكون ألواح الجرانيت بشكل أساسي من البيروكسين والبلاجيوكلاز وكمية صغيرة من البيوتيت. ومن خلال التقادم الطبيعي طويل الأمد، تتطور بنية دقيقة الحبيبات، لتصل صلابتها إلى 6-7 على مقياس موس، وصلابتها على مقياس شور إلى أكثر من 70، وقوة انضغاطية تتراوح بين 2290 و3750 كجم/سم².

تضمن هذه البنية المجهرية الكثيفة (امتصاص الماء <0.25٪) ترابطًا قويًا بين الحبيبات، مما ينتج عنه مقاومة للخدش السطحي تفوق بكثير مقاومة الحديد الزهر (الذي تبلغ صلابته 30-40 HRC فقط).

الشيخوخة الطبيعية والتخلص من التوتر الداخلي

تُستخرج ألواح الجرانيت من تكوينات صخرية جوفية عالية الجودة. بعد ملايين السنين من التقادم الطبيعي، تتلاشى جميع الضغوط الداخلية، مما ينتج عنه بلورات دقيقة وكثيفة ونسيج متجانس. هذه الثباتية تجعله أقل عرضة للتشققات الدقيقة أو التشوه الناتج عن تقلبات الضغط أثناء الاستخدام طويل الأمد، وبالتالي يحافظ على مقاومته للتآكل مع مرور الوقت.

ثانيًا: آليات التآكل والأداء

أشكال التآكل الرئيسية

التآكل الكاشط: هو قطع دقيق ناتج عن انزلاق أو تدحرج جزيئات صلبة على السطح. تتميز الجرانيت بصلابة عالية (تعادل 51 على مقياس روكويل C) تجعلها أكثر مقاومة للجزيئات الكاشطة بمقدار 2-3 مرات من الحديد الزهر، مما يقلل بشكل كبير من عمق الخدوش السطحية.

التآكل الالتصاقي: يحدث انتقال للمادة بين أسطح التلامس تحت ضغط عالٍ. تمنع الخصائص غير المعدنية للجرانيت (غير مغناطيسي وغير قابل للتشوه اللدن) التصاق المعادن ببعضها، مما ينتج عنه معدل تآكل شبه معدوم.

التآكل الناتج عن الإجهاد: تقشر السطح بسبب الإجهاد الدوري. يتميز الجرانيت بمعامل مرونة عالٍ (1.3-1.5×10⁶ كجم/سم²) وامتصاص منخفض للماء (<0.13%)، مما يوفر مقاومة ممتازة للإجهاد، ويسمح للسطح بالحفاظ على لمعان يشبه المرآة حتى بعد الاستخدام طويل الأمد.

بيانات الأداء النموذجية

تُظهر الاختبارات أن ألواح الجرانيت تتعرض فقط لنسبة تآكل تتراوح بين 1/5 و 1/3 من ألواح الحديد الزهر في ظل نفس ظروف التشغيل.

تظل قيمة خشونة السطح Ra مستقرة ضمن نطاق 0.05-0.1 ميكرومتر على مدى فترة طويلة من الزمن، مما يفي بمتطلبات الدقة من الفئة 000 (تفاوت التسطيح ≤ 1×(1+d/1000) ميكرومتر، حيث d هو الطول القطري).

ثالثًا: المزايا الأساسية لمقاومة التآكل

معامل احتكاك منخفض وتزييت ذاتي

يوفر سطح الجرانيت الأملس، بمعامل احتكاك يتراوح بين 0.1 و0.15 فقط، مقاومة ضئيلة عند انزلاق أدوات القياس عليه، مما يقلل من معدلات التآكل.

إن طبيعة الجرانيت الخالية من الزيوت تقضي على التآكل الثانوي الناتج عن الغبار الذي يمتصه المزلق، مما يؤدي إلى انخفاض تكاليف الصيانة بشكل كبير مقارنة بألواح الحديد الزهر (التي تتطلب وضع زيت مضاد للصدأ بشكل منتظم).

مقاوم للتآكل الكيميائي والصدأ

أداء ممتاز (لا يوجد تآكل ضمن نطاق درجة الحموضة من 0 إلى 14)، مناسب للاستخدام في البيئات الرطبة والكيميائية.

تعمل خصائص مقاومة الصدأ على التخلص من خشونة السطح الناتجة عن تآكل المعدن، مما يؤدي إلى معدل تغيير في التسطيح أقل من 0.005 مم/سنة بعد الاستخدام طويل الأمد.

رابعاً: العوامل الرئيسية المؤثرة على مقاومة التآكل

درجة الحرارة والرطوبة المحيطة

قد تؤدي تقلبات درجة الحرارة (أكثر من ±5 درجات مئوية) إلى تمدد وانكماش حراري، مما يُسبب تشققات دقيقة. بيئة التشغيل المُوصى بها هي درجة حرارة مضبوطة عند 20±2 درجة مئوية ورطوبة تتراوح بين 40 و60%.

تزيد الرطوبة العالية (أكثر من 70%) من سرعة امتصاص الماء. ورغم أن الجرانيت يتميز بمعدل امتصاص منخفض للماء، إلا أن التعرض المطول للرطوبة قد يقلل من صلابة سطحه.

الحمل وإجهاد التلامس

قد يؤدي تجاوز الحمل المقنن (عادةً ما يعادل عُشر قوة الضغط) إلى حدوث سحق موضعي. على سبيل المثال، يبلغ الحمل المقنن لنوع معين من ألواح الجرانيت 500 كجم/سم². في الاستخدام الفعلي، يجب تجنب أحمال الصدمات العابرة التي تتجاوز هذه القيمة.

يؤدي التوزيع غير المتساوي للإجهاد الناتج عن التلامس إلى تسريع التآكل. يُنصح باستخدام دعامة ثلاثية النقاط أو تصميم توزيع الأحمال بشكل منتظم.

الصيانة والتنظيف

تجنب استخدام الفرش المعدنية أو الأدوات الصلبة عند التنظيف. استخدم قطعة قماش خالية من الغبار مبللة بالكحول الإيزوبروبيلي لتجنب خدش السطح.

افحص خشونة السطح بانتظام. إذا تجاوزت قيمة Ra 0.2 ميكرومتر، فستكون هناك حاجة لإعادة الصقل والإصلاح.

خامساً: استراتيجيات الصيانة والتحسين لمقاومة التآكل

الاستخدام والتخزين السليمين

تجنب الصدمات القوية أو السقوط. قد تتسبب طاقة الصدمات التي تتجاوز 10 جول في فقدان الحبوب.

استخدم دعامة أثناء التخزين وقم بتغطية السطح بغشاء مقاوم للغبار لمنع الغبار من التراكم في المسام الدقيقة.

إجراء معايرة دقيقة منتظمة

افحص استواء السطح باستخدام ميزان إلكتروني كل ستة أشهر. إذا تجاوز الخطأ نطاق التفاوت المسموح به (على سبيل المثال، الخطأ المسموح به للوحة من الدرجة 00 هو ≤2×(1+d/1000) ميكرومتر)، فأعدها إلى المصنع لإجراء الضبط الدقيق.

ضع طبقة من الشمع الواقي قبل التخزين طويل الأمد للحد من التآكل البيئي.

تقنيات الإصلاح وإعادة التصنيع

يمكن إصلاح التآكل السطحي الذي يقل عن 0.1 مم موضعيًا باستخدام معجون كاشط من الماس لاستعادة سطح لامع بمستوى Ra ≤0.1 ميكرومتر.

يتطلب التآكل العميق (>0.3 مم) إعادة المنتج إلى المصنع لإعادة الطحن، ولكن هذا سيؤدي إلى تقليل السماكة الإجمالية للوحة (مسافة الطحن الفردية ≤0.5 مم).

تستمد ألواح الجرانيت مقاومتها للتآكل من التآزر بين خصائصها المعدنية الطبيعية ودقة تصنيعها. ومن خلال تحسين بيئة الاستخدام، وتوحيد عملية الصيانة، واعتماد تقنيات الإصلاح، يمكنها الاستمرار في إظهار مزاياها من حيث الدقة العالية والعمر الطويل في مجال القياس الدقيق، لتصبح أداة مرجعية في التصنيع الصناعي.