W dziedzinie precyzyjnych pomiarów, maszyna do pomiaru długości jest kluczowym urządzeniem zapewniającym dokładność wymiarową produktów, a parametry materiału bazowego bezpośrednio wpływają na stabilność i żywotność urządzenia. W ostatnich latach coraz więcej maszyn do pomiaru długości wykorzystuje granit jako materiał bazowy. Jednym z ważnych powodów jest wyjątkowa wytrzymałość zmęczeniowa granitu. Dane eksperymentalne pokazują, że wytrzymałość zmęczeniowa granitu jest siedmiokrotnie wyższa niż żeliwa. Ta istotna zaleta stanowi solidną gwarancję wydłużenia żywotności podstawy maszyny do pomiaru długości.
Aby zweryfikować różnicę w wytrzymałości zmęczeniowej między granitem a żeliwem, zespół badawczy przeprowadził serię rygorystycznych eksperymentów. W eksperymencie wybrano próbki granitowych i żeliwnych podstaw o tych samych parametrach i symulowano te same warunki pracy. Za pomocą maszyny do badań zmęczeniowych, do próbek bazowych dwóch materiałów przykładano okresowo zmieniające się obciążenia, aby symulować siły zewnętrzne, takie jak drgania i ciśnienie, którym poddawana jest maszyna do pomiaru długości podczas długotrwałego użytkowania. Podczas eksperymentu precyzyjnie rejestrowano zmiany mikrostruktury, stan uszkodzeń powierzchni oraz stopień degradacji makroskopowych właściwości mechanicznych materiału po każdym cyklu obciążenia.
Po przeprowadzeniu wielu eksperymentów z pętlami obciążenia, wyniki są imponujące. Widoczne pęknięcia zmęczeniowe pojawiły się w próbkach żeliwnych podstaw po stosunkowo niewielkiej liczbie cykli obciążenia. Wraz ze wzrostem liczby cykli, pęknięcia te stale się rozszerzają i zbiegają, co prowadzi do zniszczenia integralności strukturalnej materiału i znacznego pogorszenia jego właściwości mechanicznych. Jednakże próbki granitowych podstaw zaczęły wykazywać niezwykle drobne, mikroskopijne pęknięcia dopiero po poddaniu ich cyklom obciążenia kilkakrotnie przekraczającym te dla żeliwa, a prędkość propagacji pęknięć była wyjątkowo niska. Z perspektywy makroskopowej, stopień degradacji właściwości mechanicznych podstaw granitowych jest znacznie niższy niż w przypadku podstaw żeliwnych. Dzięki profesjonalnej analizie danych i obliczeniom ostatecznie stwierdzono, że wytrzymałość zmęczeniowa granitu jest siedmiokrotnie wyższa niż żeliwa.
Powód, dla którego materiały granitowe charakteryzują się tak wysoką wytrzymałością zmęczeniową, jest ściśle związany z ich strukturą wewnętrzną i właściwościami mineralnymi. Granit to skała magmowa powstała w wyniku ścisłego połączenia różnych kryształów mineralnych. Cząsteczki minerałów w jego wnętrzu zazębiają się ze sobą, tworząc zwartą i stabilną strukturę. Struktura ta umożliwia granitowi równomierne rozprowadzanie naprężeń pod wpływem sił zewnętrznych, redukując zjawisko lokalnej koncentracji naprężeń, a tym samym skutecznie opóźniając powstawanie i rozszerzanie się pęknięć zmęczeniowych. Natomiast wewnątrz żeliwa występują mikroskopijne pory i zanieczyszczenia. Defekty te stają się „siedliskiem” dla inicjacji pęknięć zmęczeniowych. Pod wpływem sił zewnętrznych mogą one powodować koncentrację naprężeń i przyspieszać zmęczenie materiału.
W przypadku maszyny do pomiaru długości, wysoka wytrzymałość zmęczeniowa granitowej podstawy pozwala na lepsze utrzymanie stabilności i dokładności konstrukcji podczas długotrwałego użytkowania. Błąd pomiaru spowodowany odkształceniem zmęczeniowym podstawy został zmniejszony, a wiarygodność wyników pomiarów uległa poprawie. Jednocześnie, granitowa podstawa jest mniej podatna na uszkodzenia zmęczeniowe, co znacznie zmniejsza częstotliwość konserwacji i koszty wymiany sprzętu, a także znacznie wydłuża ogólną żywotność maszyny do pomiaru długości.
W dzisiejszym środowisku produkcyjnym, gdzie wymagania dotyczące precyzji produktów są coraz bardziej rygorystyczne, stabilność działania maszyny do pomiaru długości, jako kluczowego urządzenia kontroli jakości, ma kluczowe znaczenie. Granit, charakteryzujący się wytrzymałością zmęczeniową znacznie przewyższającą żeliwo, stanowi lepszy wybór do projektowania i produkcji podstawy maszyny do pomiaru długości, stając się ważnym elementem wydłużającym żywotność podstawy maszyny i zapewniającym dokładność precyzyjnych pomiarów. Z pewnością odegra on większą rolę w rozwoju technologii precyzyjnych pomiarów.
Czas publikacji: 13 maja 2025 r.