استفاده از کامپوزیت ها برای مقابله با سایش
سایش عبارت است از حذف تدریجی یا تخریب سطوح جامد مواد. علل سایش می تواند مکانیکی یا شیمیایی باشد. مطالعه ساییدگی و فرآیندهای مرتبط با آن تریبولوژی نامیده می شود. سایش اهمیت اقتصادی زیادی دارد به طوری که تخمین زده شده است که سایش به تنهایی 1 تا 4 درصد از تولید ناخالص ملی کشورهای صنعتی هزینه دارد.
استفاده از کامپوزیت ها برای مقابله با سایش
انواع مکانیزم سایش
انواع سایش با حرکت نسبی، ماهیت اختلال در سطح فرسوده یا «مکانیسم»، و اینکه آیا بر یک لایه خود ترمیم یا پایه تأثیر می گذارد، شناسایی می شوند. انواع سایش به صورت زیر است:
- سایش چسبان
سایش چسبان را می توان بین سطوح در طول تماس اصطکاکی یافت و به طور کلی به جابجایی و چسبیدن ناخواسته سطوح و ترکیبات مواد از یک سطح به سطح دیگر اشاره دارد.
به طور کلی، سایش چسبان زمانی اتفاق میافتد که دو جسم روی هم میلغزند یا به یکدیگر فشرده میشوند که باعث انتقال مواد میشود. این را می توان به عنوان تغییر شکل پلاستیکی بسیار کوچک در لایه های سطحی توصیف کرد.
- سایش خراشان
سایش خراشان زمانی اتفاق میافتد که یک سطح سخت روی سطح نرمتری بلغزد. تعدادی از عوامل وجود دارد که بر سایش خراشان و در نتیجه نحوه حذف مواد تأثیر می گذارد. چندین مکانیسم مختلف برای توصیف نحوه حذف مواد پیشنهاد شده است. سه مکانیسم رایج شناخته شده سایش خراشان عبارتند از:
- شیار
- برش
- تکه تکه شدن
- سایش خستگی سطحی
در این پروسه سطح ماده توسط بارگذاری سیکلیک تضعیف میشود که یک نوع مرسوم از خستگی است. سایش خستگی زمانی ایجاد میشود که ذرات سایش توسط رشد سیکلیک میکرو ترک روی سطح جدا شدهاند. این میکرو ترکها میتوانند هم زیر سطح باشند و هم روی سطح. این سایش را میتوان با تشکیل ترک و جدا شدن ماده از سطح به علت اعمال نیروهای متناوب تکراری ایجاد کرد.
کاربرد کامپوزیت ها برای مقابله با سایش
تجهیزات و سیستم های پشتیبانی حیاتی صنایع مختلف و بخش مسکن در حین کار در معرض انواع سایش تحت تاثیر دینامیک آب و خنک کننده ها، شوک ذرات ساینده (شن و غیره)، فرآیندهای خورنده و کاویتاسیون قرار می گیرند. این امر منجر به بروز گسل های مختلف به صورت حفره ها، ترک ها، نازک شدن دیوارها و گاهی تخریب آنها با کاهش فشار و نشت از سیستم های پشتیبانی حیاتی می شود.
مواد کامپوزیتی، یکی از دسته مواد هایی اند که به سرعت در حال رشد هستند و بهطور فزایندهای برای کاربردهای فناوری مورد استفاده قرار میگیرند، بهویژه زمانی که رفتار تریبولوژیکی مواد مورد توجه است. خواص مواد مبتنی بر پلیمر را می توان در محدوده وسیعی با توجه به الزامات کاربرد خاص، متنوع و بهینه کرد.
در حال حاضر، مواد کامپوزیتی با موفقیت برای بازسازی تجهیزات و واحدها در صنایع مختلف از جمله خودروسازی، کشتی سازی، صنایع خمیر و کاغذ و همچنین در بخش مسکن و تاسیسات در هنگام بهره برداری از آبرسانی، تامین حرارت، استفاده می شود.
مواد کامپوزیت پلیمری با ترکیب خاصی که بهعنوان پوشش استفاده میشوند، میتوانند در برابر سایش مقاومت کنند، زیرا به دلیل انتخاب پرکنندهها، میتوان خواص مکانیکی برتر را در مقایسه با محیط ساینده به دست آورد. بنابراین یکی از کاربردهای جذاب آنها مقاومت در برابر سایش است که شرکت فراسطح زرفام در این زمینه سرویس های لازم را برای کارفرمایان خود ارائه می نماید.
در بحث سایش مواد کامپوزیتی با انواع پرکننده ها براساس شرایط کاری استفاده می شود اما مواد کامپوزیتی با پرکنندههای سرامیکی به عنوان مقاومترین مواد در برابر سایش ترجیح داده میشوند و باعث ترمیم فرسودگیهای متعدد تجهیزات فرآیند و خطوط لوله میشوند. خواص فیزیکی و مکانیکی مناسب و هزینه نهایی کمتر نسبت به دیگر روش ها استفاده از کامپوزیت ها برای سایش را کاملا توجیه پذیر می کند.