در مورد پدیده گالینگ در فلزات بیشتر بدانید

گالینگ یکی از چالش‌های مهم در استفاده از فلزات در صنایع مختلف است؛ پدیده‌ای که می‌تواند به شکلی نامحسوس اما پیوسته به عملکرد قطعات فلزی آسیب برساند. زمانی که دو سطح فلزی بدون روان‌کننده با فشار به هم می‌سایند، نیروهای داخلی و چسبندگی بین سطوح، خراش‌ها و تغییرات ناخواسته‌ای را به وجود می‌آورند که به تخریب ساختار و عملکرد آن‌ها می‌انجامد. این اتفاق در قطعاتی که تحت فشار و تماس مکرر قرار دارند، مثل پیچ‌ها، مهره‌ها و اتصالات صنعتی، به‌ویژه حساس است. بررسی علل و عوامل مؤثر بر گالینگ و یافتن روش‌های مؤثر برای کاهش این پدیده، نقشی اساسی در افزایش کارایی و طول عمر قطعات فلزی دارد.

پدیده گالینگ چیست؟

گالینگ پدیده‌ای است که در آن دو سطح فلزی هنگام تماس و تحت فشار بالا به یکدیگر چسبیده و دچار اصطکاک شدید می‌شوند، به طوری که ذرات فلز از یک سطح به سطح دیگر منتقل می‌شوند. این چسبندگی و سایش سطحی اغلب منجر به ایجاد خراش‌ها و آسیب‌های عمیق می‌گردد که می‌تواند عملکرد و دوام قطعات فلزی را به شدت کاهش دهد. گالینگ بیشتر در شرایطی رخ می‌دهد که سطوح بدون روان‌کننده و با فشار زیاد حرکت می‌کنند، و در صنایعی مانند خودروسازی و هوافضا که قطعات فلزی در تماس مستقیم‌اند، از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است.

علت ایجاد پدیده گالینگ

علل اصلی گالینگ شامل چندین عامل است که به افزایش اصطکاک و چسبندگی بین سطوح فلزی کمک می‌کنند:

1) فشار بالا بین سطوح

فشار زیاد می‌تواند باعث نزدیک‌تر شدن سطوح فلزی و در نتیجه ایجاد پیوندهای متالورژیکی بین آن‌ها شود.

2) عدم استفاده از روان‌کننده

روان‌کننده‌ها به کاهش اصطکاک و جلوگیری از تماس مستقیم سطوح فلزی کمک می‌کنند. نبود آن‌ها احتمال گالینگ را افزایش می‌دهد.

3) حرارت تولید شده از اصطکاک

در اثر اصطکاک، حرارت بالایی بین سطوح ایجاد می‌شود که باعث نرم شدن و چسبندگی بیشتر فلزات به یکدیگر می‌گردد.

4) ساختار و ترکیب فلزات

برخی فلزات نرم‌تر مانند فولاد ضدزنگ، تیتانیوم و آلومینیوم به دلیل خاصیت چسبندگی ذاتی خود مستعد گالینگ هستند.

5) سرعت کم حرکت

حرکت آرام و تماس طولانی بین سطوح، امکان چسبیدن ذرات فلز را افزایش داده و احتمال گالینگ را بیشتر می‌کند.

6) سطح ناهموار

سطوحی که دارای زبری یا خراش‌های ریز هستند، تماس بیشتری با یکدیگر دارند و اصطکاک را افزایش می‌دهند.

ترکیب این عوامل می‌تواند منجر به پدیده گالینگ شده و به قطعات فلزی آسیب‌های جدی وارد کند.

گالینگ در کدام فلزات بیشتر پدید می آید؟

گالینگ بیشتر در فلزات نرم و دارای خاصیت چسبندگی بالا رخ می‌دهد. فلزاتی که معمولاً مستعد گالینگ هستند عبارتند از:

فولاد ضدزنگ (استنلس استیل)

فولادهای ضدزنگ به دلیل ساختار و چسبندگی سطحی، به ویژه در نبود روان‌کننده، به شدت مستعد گالینگ هستند.

آلومینیوم

این فلز نیز به دلیل نرمی و تمایل به چسبیدن به دیگر فلزات در تماس طولانی و تحت فشار، مستعد گالینگ است.

تیتانیوم

تیتانیوم و آلیاژهای آن به دلیل ترکیب خاص و واکنش با سایر فلزات، به راحتی دچار گالینگ می‌شوند.

برنج و برنز

این فلزات نیز با توجه به ساختار نرم و اصطکاک بالا، می‌توانند در شرایط فشار دچار گالینگ شوند.

آلیاژهای نیکل

آلیاژهای حاوی نیکل مانند مونل و اینکونل به دلیل چسبندگی و اصطکاک سطحی بالا، مستعد این پدیده هستند.

این فلزات و آلیاژها به دلیل نرمی و ویژگی‌های سطحی‌شان در برابر گالینگ آسیب‌پذیرتر هستند و در صنایع حساس مانند خودروسازی و هوافضا به کار برده می‌شوند، بنابراین پیشگیری از گالینگ در آن‌ها اهمیت بالایی دارد.

تفاوت گالینگ با دیگر پدیده‌های سایش

گالینگ و دیگر پدیده‌های سایش، اگرچه هر دو به تخریب سطوح فلزی منجر می‌شوند، اما تفاوت‌های قابل توجهی دارند:

مکانیزم و نوع آسیب

گالینگ پدیده ناشی از چسبندگی بین سطوح است که در آن ذرات فلز از یک سطح به سطح دیگر منتقل می‌شود. این چسبندگی می‌تواند منجر به ایجاد خراش‌ها و تکه‌تکه شدن فلز شود ولی پدیده سایش (Wear) شامل از بین رفتن تدریجی ماده از سطح یک جسم به دلیل اصطکاک است. در سایش، مواد غالباً به صورت ذرات ریز جدا می‌شوند، بدون اینکه چسبندگی قابل توجهی بین سطوح ایجاد شود.

شرایط وقوع

گالینگ معمولاً در سرعت‌های پایین و زمان‌های طولانی از تماس نیز ایجاد می‌شود ولی سایش می‌تواند در انواع شرایط رخ دهد، از جمله در حضور روان‌کننده‌ها و با سرعت‌های مختلف. سایش به طور معمول در حرکات متناوب و با اصطکاک کم‌تر دیده می‌شود.

نوع فلزات مستعد

پدیده گالینگ عمدتاً در فلزات نرم‌تر و چسبنده مانند فولاد ضدزنگ و آلومینیوم رخ می‌دهد. اما سایش ممکن است در تمامی انواع فلزات و مواد رخ دهد، از جمله فلزات سخت.

نتایج و عواقب

در پدیده گالینگ می‌تواند منجر به خرابی ناگهانی و غیرقابل پیش‌بینی قطعات شود و آسیب‌های جدی به تجهیزات وارد کند ولی در پدیده سایش معمولاً باعث کاهش تدریجی عملکرد و عمر مفید قطعات می‌شود و آسیب‌ها به آرامی و به مرور زمان نمایان می‌شوند.

در مجموع، در حالی که گالینگ و سایش هر دو به تخریب سطحی منجر می‌شوند، تفاوت‌های اصلی در مکانیزم، شرایط وقوع، نوع فلزات مستعد، و نتایج آن‌ها وجود دارد.

روش‌های پیشگیری از گالینگ

پیشگیری از گالینگ یکی از چالش‌های مهم در صنایع فلزی است. برای کاهش احتمال وقوع این پدیده، می‌توان از روش‌های زیر استفاده کرد:

1. استفاده از روان‌کننده‌ها

روان‌کننده‌ها می‌توانند اصطکاک را کاهش داده و از تماس مستقیم سطوح فلزی جلوگیری کنند. انتخاب روان‌کننده‌های مناسب برای شرایط کار از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است.

2. انتخاب مواد مناسب

انتخاب فلزات و آلیاژهایی که مقاومت بیشتری در برابر گالینگ دارند، می‌تواند کمک‌کننده باشد. به عنوان مثال، استفاده از فلزات سخت‌تر یا آلیاژهایی با خاصیت سایش بهتر می‌تواند از گالینگ جلوگیری کند.

3. پوشش‌دهی سطوح

استفاده از پوشش‌های خاص مانند پوشش‌های سرامیکی، نیکل یا کروم می‌تواند به عنوان یک مانع برای جلوگیری از چسبندگی بین سطوح عمل کند.

4. کنترل فشار و بار

کاهش فشار و بار در نقاط تماس سطوح می‌تواند به کاهش احتمال گالینگ کمک کند. طراحی صحیح قطعات و استفاده از تکنیک‌های مهندسی برای توزیع یکنواخت بار می‌تواند مفید باشد.