في مجال القياس الدقيق، تُعدّ آلات قياس الأطوال أداةً أساسيةً لضمان دقة أبعاد المنتجات، ويؤثر أداء مادتها الأساسية بشكل مباشر على استقرارها وعمرها الافتراضي. في السنوات الأخيرة، ازداد استخدام الجرانيت كمادة أساسية في آلات قياس الأطوال. ومن أهم أسباب ذلك قوة تحمل الجرانيت الفائقة للتعب. تُظهر البيانات التجريبية أن قوة تحمل الجرانيت للتعب أعلى بسبع مرات من قوة تحمل الحديد الزهر. تُوفّر هذه الميزة المهمة ضمانًا قويًا لإطالة عمر قاعدة آلة قياس الأطوال.
للتحقق من الفرق في مقاومة التعب بين الجرانيت والحديد الزهر، أجرى فريق البحث سلسلة من التجارب الدقيقة. اختارت التجربة عينات من قواعد الجرانيت والحديد الزهر بنفس المواصفات وتحت ظروف محاكاة لظروف العمل نفسها. باستخدام جهاز اختبار التعب، تُطبق أحمال متغيرة دوريًا على عينات القاعدة من مادتين لمحاكاة القوى الخارجية، مثل الاهتزاز والضغط، التي يتعرض لها جهاز قياس الطول أثناء الاستخدام طويل الأمد. خلال التجربة، سُجلت بدقة تغيرات البنية الدقيقة، وظروف تلف السطح، ودرجة تدهور الخواص الميكانيكية العيانية للمادة بعد كل دورة تحميل.
بعد عدد كبير من تجارب حلقة التحميل، كانت النتائج رائعة. ظهرت شقوق تعب واضحة في عينات قاعدة الحديد الزهر بعد عدد صغير نسبيًا من دورات التحميل. مع زيادة عدد الدورات، تتوسع هذه الشقوق وتتقارب باستمرار، مما يؤدي إلى تدمير السلامة الهيكلية للمادة وانخفاض كبير في خصائصها الميكانيكية. ومع ذلك، بدأت عينات قاعدة الجرانيت في إظهار شقوق مجهرية دقيقة للغاية فقط بعد خضوعها لدورات تحميل عدة مرات أكثر من الحديد الزهر، وكانت سرعة انتشار الشقوق بطيئة للغاية. من منظور مجهري، تكون درجة تدهور الخصائص الميكانيكية لقواعد الجرانيت أقل بكثير من درجة تدهور قواعد الحديد الزهر. من خلال تحليل البيانات والحسابات المهنية، تم التوصل في النهاية إلى أن قوة تعب مادة الجرانيت أعلى بسبع مرات من قوة تعب الحديد الزهر.
يرتبط سبب امتلاك مواد الجرانيت لمقاومة إجهاد عالية ارتباطًا وثيقًا ببنيتها الداخلية وخصائصها المعدنية. الجرانيت صخر ناري يتكون من اندماج وثيق لبلورات معدنية متنوعة. تتشابك الجسيمات المعدنية داخله، مكونةً بنية كثيفة ومستقرة. تُمكّن هذه البنية الجرانيت من توزيع الإجهاد بالتساوي عند تعرضه لقوى خارجية، مما يُقلل من ظاهرة تركيز الإجهاد الموضعي، وبالتالي يُؤخر بفعالية تكوين وتوسع شقوق الإجهاد. في المقابل، توجد بعض المسامات الدقيقة والشوائب داخل الحديد الزهر. تُصبح هذه العيوب "أرضًا خصبة" لظهور شقوق الإجهاد. عند تعرضها لقوى خارجية، فإنها تكون عرضة للتسبب في تركيز الإجهاد وتسريع فشل المادة بسبب الإجهاد.
بالنسبة لآلة قياس الأطوال، تُمكّن قوة تحمل التعب العالية لقاعدة الجرانيت من الحفاظ على استقرار ودقة هيكل الآلة بشكل أفضل أثناء الاستخدام طويل الأمد. وقد انخفض خطأ القياس الناتج عن تشوه القاعدة بسبب التعب، وتحسنت موثوقية نتائج القياس. وفي الوقت نفسه، بفضل قاعدة الجرانيت الأقل عرضة للتلف الناتج عن التعب، انخفض معدل الصيانة وتكلفة استبدال الجهاز بشكل ملحوظ، مما أدى إلى إطالة العمر الافتراضي لآلة قياس الأطوال بشكل كبير.
في بيئة التصنيع الحالية، حيث تتزايد متطلبات دقة المنتجات، يُعدّ استقرار أداء آلات قياس الطول، باعتبارها أداةً أساسيةً لمراقبة الجودة، أمرًا بالغ الأهمية. تُعدّ مادة الجرانيت، بفضل مقاومتها للتعب التي تتجاوز بكثير مقاومة الحديد الزهر، خيارًا أفضل لتصميم وتصنيع قاعدة آلة قياس الطول، مما يُسهم في إطالة عمرها الافتراضي وضمان دقة القياس. ومن المؤكد أنها ستلعب دورًا أكبر في تعزيز تطوير تكنولوجيا القياس الدقيق.
وقت النشر: ١٣ مايو ٢٠٢٥