موضوع مقاله: سایش سنگ سنباده | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # سایش سنگ سنباده | مقدمه: سایش سنگ سنباده از پارامترهای کلیدی قابل سنجش در عملیات سنگ‌زنی به شمار می‌رود که نقشی اساسی در فرایند ساخت قطعات و ابزارهای مهندسی دارد. | ## بخش 1: سایش سنگ سنباده | سنگ‌زنی فرآیندی است که طی آن با برداشت لایه‌ای از ماده و اصلاح سطح قطعه‌کار، امکان دستیابی به کیفیت سطح و تلرانس‌هایی فراهم می‌شود که غالباً با روش‌های مرسوم ماشین‌کاری قابل تحقق نیست. این فرایند از نظر ماهیت با عملیات ماشین‌کاری مبتنی بر ابزارهای چندلبه مقایسه‌پذیر است؛ با این تفاوت که دانه‌های ساینده تشکیل‌دهنده‌ی سنگ سنباده، همانند ابزارهای برشی مستقل و ریزمقیاس عمل می‌کنند. ویژگی‌ها، کیفیت و نرخ سایش سنگ سنباده تحت تأثیر عوامل متعددی قرار می‌گیرد؛ از جمله خواص مکانیکی و متالورژی ماده‌ی قطعه‌کار، افزایش دمای موضعی در قطعه‌کار و نرخ سایش ذاتی سنگ سنباده. نرخ سایش کنترل‌شده و متوسط امکان برداشت یکنواخت‌تر ماده و حفظ ثبات در کیفیت سطح را فراهم می‌سازد. در مقابل، نرخ بالای سایش سنگ سنباده می‌تواند به ناپایداری نیروهای سنگ‌زنی منجر شده و در نتیجه کارایی فرایند برداشت ماده از قطعه‌کار را کاهش دهد. در این حالت بخشی از هر دانه‌ی ساینده در سطح سنگ جدا می‌شود، اما قسمت باقی‌مانده همچنان به بستر سنگ متصل می‌ماند. این شکست موجب ایجاد لبه‌های تیز و تازه در دانه می‌شود که ویژگی بازسازی لبه‌ی برشی را برای سنگ سنباده و به طور کلی ابزارهای برشی فراهم می‌سازد.در مقابل، سایش تدریجی یا پیش‌رونده (Attritious wear) که معمولاً نامطلوب است، باعث می‌شود دانه‌های ساینده به مرور کُند شوند. این اتفاق به دلیل ایجاد سطوح صاف و لبه‌های گرد روی دانه‌ها رخ می‌دهد و در نتیجه توانایی سنگ در برداشت ماده کاهش پیدا می‌کند. علاوه بر این، این سطوح صاف تماس بیشتری با قطعه‌کار ایجاد می‌کنند و باعث افزایش حرارت می‌شوند. با جدا شدن این دانه‌های فرسوده، قابلیت برشی سنگ سنباده دوباره بازیابی می‌شود.سنگ‌های سنباده بر اساس میزان شکنندگی دانه‌ها (Friability) نیز طبقه‌بندی می‌شوند؛ یعنی هرچه دانه‌ها قابلیت بیشتری برای شکستن داشته باشند، امکان ایجاد لبه‌های تازه و تیز در آن‌ها بیشتر است. طول عمر و قابلیت برشی سنگ سنباده می‌تواند تحت تأثیر نیروهای سنگ‌زنی ایجاد شده در حین استفاده قرار گیرد. | ## بخش 2: سایش سنگ سنباده | تحقیقات تجربی نشان داده‌اند که بین سرعت برش، هندسه‌ی سنگ، هندسه‌ی براده و نیروهای سنگ‌زنی رابطه‌ی مستقیمی وجود دارد. این نیروها شامل مولفه‌ی عمودی یا نرمال نیرو ( Fn )، مولفه‌ی مماسی نیرو( Ft ) و نسبت این دو هنگام تماس با قطعه‌کار هستند. مرحله‌ی اول: هنگامی که قطعه‌کار وارد ناحیه‌ی سنگ‌زنی می‌شود، نیروهای اولیه‌ی تماس ناپایدار هستند و در مدت کوتاهی به طور ناگهانی افزایش می‌یابند، و یک نقطه‌ی کوچک سایش روی سنگ ایجاد می‌شود. عملکرد کلی سنگ در این مرحله، تحت تأثیر افزایش ناگهانی نیروها، می‌تواند با تنظیم صحیح عملیات بازسازی یا آماده‌سازی، قبل از استفاده بهینه شود. این کار همچنین به کنترل نیروهای اوج و نیروهای پایدار کمک می‌کند، که معمولاً باید در یک بازه‌ی زمانی کوتاه حفظ شوند. مرحله‌ی دوم: در مرحله‌ی سایش پایدار، نیروهای واکنشی ثابت هستند و تولید حرارت در هر دو بخش، یعنی قطعه‌کار و سنگ، در حالت تعادل قرار دارد. داده‌های قابل اندازه‌گیری در این مرحله معمولاً به صورت نرخ خطی سایش نسبت به زمان کاربری سنگ یا طول عمر ابزار (Td) ظاهر می‌شوند. طول عمر ابزار (Td) نشان‌دهنده‌ی توانایی سنگ سنباده در حفظ شکل اولیه‌ای است که پیش از استفاده طی عملیات بازسازی یا آماده‌سازی (Dressing) به آن داده شده است. وقتی قطعه‌کار در تماس کامل با ناحیه‌ی سنگ‌زنی قرار دارد و نیروها ثابت هستند، جریان حرارت در قطعه و سنگ پایدار می‌ماند. این مرحله معمولاً دماهایی ایجاد نمی‌کند که باعث شکست پیوند چسبی شود، اما خواص ماده‌ای و استحکام پیوند می‌توانند حداکثر نیروی قابل اعمالی را که دانه‌های ساینده می‌توانند پیش از شکست تحمل کنند، تعیین کنند. مرحله‌ی سوم: در این مرحله، نرخ سایش قطعه‌کار به حدی می‌رسد که اثرات منفی ایجاد می‌کند، در حالی که نرخ تغییر نیروهای واکنشی کاهش می‌یابد. | ## بخش 3: سایش سنگ سنباده | پایان طول عمر ابزار زمانی است که شرایط اولیه‌ی بازسازی یا آماده‌سازی سنگ دیگر مؤثر نیستند. حرارتی که در طی سنگ‌زنی ایجاد می‌شود، هم وارد سنگ سنباده و هم وارد قطعه‌کار می‌شود و می‌تواند به دلیل انبساط حرارتی باعث ایجاد خطاهای ابعادی شود. چگالی بالای شار حرارتی ممکن است منجر به ذوب شدن سنگ سنباده و در نتیجه افزایش سایش آن شود. شار حرارتی (Φ) که وارد سنگ سنباده و قطعه‌کار می‌شود، عمدتاً به سرعت برش (vs) و نیروی برشی (Fc) بستگی دارد. دمای سنگ سنباده با چگالی شار حرارتی (φ = dΦ/dA) تولید شده مرتبط است که این مقدار نیز مستقیماً با سرعت پیش‌روی (Feed rate) نسبت مستقیم دارد. مقدار تقریبی شار حرارتی را می‌توان به صورت زیر محاسبه کرد: Φ=Fc​ ⋅ Vs​ انواع سنگ‌های سنباده سنگ‌های سنباده می‌توانند از مواد مختلف ساخته شوند، که انتخاب ماده به کیفیت سایندگی مورد نیاز در حین استفاده بستگی دارد. مواد ساینده، چه طبیعی و چه مصنوعی، در ساخت سنگ‌های سنباده به کار می‌روند و بر اساس هندسه‌ی سنگ نیز طبقه‌بندی می‌شوند. بخش چرخان سنگ یا سنگ سنباده معمولاً از دانه‌های ساینده تشکیل شده است که توسط یک ساختار پیوندی (Bond) در کنار هم نگه داشته می‌شوند و دارای مقداری تخلخل هستند. سرعت سنگ به چند عامل بستگی دارد که از جمله آن‌ها می‌توان به قابلیت سنگ‌زنی سنگ، شکل قطعه‌کار و جنس ماده‌ی قطعه‌کار اشاره کرد. این ویژگی‌ها بر پارامترهای مهمی مانند کیفیت سطح، یکپارچگی سطح و سایش سنگ تأثیر می‌گذارند. | ## جمع‌بندی | همچنین، سرعت سنگ سنباده به نوع فرآیند سایندگی مورد نیاز و نوع پرداخت سطحی که انتظار می‌رود نیز بستگی دارد.