ترتبط صلابة الطحن الكروي ومقاومة الكسر للألومينا البيضاء المنصهرة (WFA) ارتباطًا طرديًا مباشرًا، وهما متماثلتان جوهريًا، لكنهما مختلفتان في أبعاد التقييم ؛ إذ تُستخدم صلابة الطحن الكروي كمؤشر كمي معياري لقياس مقاومة الكسر، بينما تُعد مقاومة الكسر الخاصية الميكانيكية الأساسية التي تعكسها صلابة الطحن الكروي. وينشأ كلاهما من الخصائص المادية الجوهرية للألومينا البيضاء المنصهرة، وفقًا للعلاقة التفصيلية التالية:
1. العلاقة الأساسية: صلابة الطحن الكروي تحدد مقاومة الكسر
- مقاومة الكسر : خاصية ميكانيكية نوعية لجزيئات رماد الفحم، تشير إلى قدرتها على مقاومة التشقق أو التفتت أو التحلل عند تعرضها لقوى خارجية مثل الصدمات أو الضغط أو الاحتكاك (كما في عمليات السفع الرملي أو التجليخ). فعلى سبيل المثال، في السفع الرملي، تستطيع جزيئات رماد الفحم ذات المقاومة العالية للكسر تحمل الصدمات المتكررة على قطع العمل دون أن تنكسر، محافظةً بذلك على كفاءتها في القطع؛ أما الجزيئات ذات المقاومة المنخفضة للكسر فتتفتت بسرعة وتفقد فعاليتها.
- صلابة الطحن الكروي : مؤشر كمي (محدد بمعايير مثل GB/T 2479-2022) يقيس مقاومة الكسر بموضوعية. ويتم حسابه كنسبة مئوية من كتلة الجزيئات الخشنة غير المكسورة المتبقية بعد الطحن الكروي القياسي (مع ثبات المعايير: السرعة، والوقت، ونسبة الكرات إلى العينة).
المنطق الأساسي : ارتفاع مؤشر صلابة الطحن الكروي (على سبيل المثال، 75٪ جزيئات غير مكسورة) = مقاومة أقوى للكسر؛ انخفاض المؤشر (على سبيل المثال، 50٪) = مقاومة أضعف للكسر.
باختصار، تعتبر صلابة الطحن الكروي “المقياس القابل للقياس” لمقاومة الكسر – لا يوجد فرق عملي بين “الصلابة العالية” و “مقاومة الكسر العالية” في التطبيقات الصناعية.
2. الأصل المشترك: كلاهما تحدده الخصائص الجوهرية لـ WFA
يخضع الحد الأقصى لأداء كل من صلابة الطحن الكروي ومقاومة الكسر لنفس خصائص المادة الأساسية لـ WFA:
- البنية البلورية والكثافة : يتميز الفولاذ المقاوم للصدأ ذو البنية البلورية الحبيبية المتطورة بالكامل، والمسامية المنخفضة (أقل من 8%)، والعيوب الداخلية الضئيلة (مثل الشقوق الدقيقة والمسام)، بتوزيع متساوٍ للإجهاد تحت تأثير القوى الخارجية، مما يقلل من انتشار الشقوق. ينتج عن ذلك مقاومة عالية للكسر ومؤشر صلابة عالٍ في عملية الطحن الكروي. في المقابل، يتميز الفولاذ المقاوم للصدأ ذو البنية البلورية الحبيبية غير المكتملة النمو أو المسامية العالية (نتيجةً لعدم اكتمال عملية الصهر/التبريد) بمقاومة ضعيفة للكسر وصلابة منخفضة.
- النقاء (محتوى أكسيد الألومنيوم Al₂O₃) : يحتوي رماد الفحم عالي النقاء (Al₂O₃ ≥ 99%) على الحد الأدنى من الشوائب (Fe₂O₃، SiO₂ ≤ 1%)، مما يمنع وجود أطوار زجاجية هشة أو مركبات منخفضة الانصهار. وهذا يعزز الاستقرار البنيوي، ويزيد من مقاومة الكسر ومتانة الطحن الكروي. أما رماد الفحم ذو النقاء العادي (Al₂O₃ 95-98%) فيحتوي على شوائب أكثر، مما يضعف هاتين الخاصيتين.
- شكل الجسيمات : تعمل جسيمات WFA متعددة الأوجه الزاوية على تشتيت إجهاد الصدمات بشكل أفضل من الجسيمات الشبيهة بالرقائق/الإبر، مما يحسن مقاومة الكسر ويقلل من التكسر أثناء الطحن الكروي (وبالتالي مؤشر صلابة أعلى).
3. الفروق الدقيقة: بُعد التقييم وتركيز التطبيق
| بُعد المقارنة | صلابة الطحن الكروي | مقاومة الكسر |
|---|---|---|
| طبيعة | المؤشر الكمي (على سبيل المثال، “70% جزيئات غير مكسورة”) | الخاصية الميكانيكية الأساسية (القدرة على مقاومة الكسر) |
| أسلوب التقييم | الاختبارات المعملية الموحدة (قابلة للتكرار والمقارنة) | وصف نوعي أو أداء ميداني (مثل عمر الخدمة في السفع الرملي) |
| تركيز التطبيق | تصنيف الجودة (مثل “WFA عالي المتانة”)، ومراقبة جودة الدفعات | اختيار السيناريو العملي (على سبيل المثال، تقييم المتانة في عمليات السفع الرملي عالي الضغط) |
4. الآثار الصناعية: استخدام صلابة الطحن الكروي لاختيار WFA
بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب مقاومة للكسر (مثل السفع الرملي، والأدوات الكاشطة)، فإن صلابة الطحن الكروي هي معيار الاختيار الأكثر موثوقية:
- في حالات الطلب العالي (مثل السفع الرملي عالي الضغط للفولاذ السبائكي، والإنتاج الضخم للأجهزة): اختر مادة WFA ذات مؤشر صلابة طحن كروي ≥70% (وفقًا للمعيار GB/T 2479-2022). تضمن مقاومتها العالية للكسر عمرًا تشغيليًا طويلًا، مما يقلل من استهلاك المواد الكاشطة والتكاليف الإجمالية.
- في حالات الاستخدام المنخفض (مثل إزالة الصدأ من الفولاذ الكربوني العادي، والمعالجة الخشنة منخفضة التردد): يُعدّ الفولاذ المقاوم للصدأ ذو مؤشر صلابة يتراوح بين 60 و70% كافياً. فهو يوازن بين التكلفة والأداء دون الحاجة إلى مواصفات زائدة غير ضرورية.
- تجنب استخدام مواد WFA ذات المتانة المنخفضة (المؤشر <60٪): تؤدي مقاومة الكسر الضعيفة إلى التفتت السريع، مما يزيد من وقت التوقف لاستبدال المواد الكاشطة ويرفع تكاليف الإنتاج.
باختصار، تُعدّ صلابة الطحن الكروي ومقاومة الكسر وجهين لعملة واحدة – أحدهما “مقياس كمي”، والآخر “جوهر الأداء”. بالنسبة للمشتريات أو التطبيقات الصناعية، يُعدّ التركيز على مؤشر صلابة الطحن الكروي (نقطة بيانات موحدة وقابلة للمقارنة) الطريقة الأكثر فعالية لضمان تلبية مقاومة الكسر لـ WFA للاحتياجات العملية.
