ورقهای UHMWPEبرای محیطهای با سایش بالا – بخش اول
استفاده از ورقهای پلی اتیلن با وزن مولکولی فوق العاده بالا (UHMWPE) در محیطهای با سایش بالا و سیستمهای جابجایی مواد، روشی عملی با هدف کاهش سایش، کاهش مقاومت لغزشی و افزایش طول عمر در مسیرهای جریان صنعتی تحت بار است. ورقهای پلاستیکی UHMWPE به دلیل مقاومت سایشی معمولا در قطعاتی به کار برده میشوند که به شدت به سایش، بار ضربه، ضخامت و محیط عملیاتی حساس هستند. این مطلی توضیح میدهد که ورق UHMWPE چیست، چگونه عمل میکند و چرا از ورقهای UHMWPE در ساخت ناودانها، قیفها، راهنماها و نوار نقالهها استفاده میشود.
ورقهای UHMWPE مقاومت لغزشی را در نقاط انتقال کاهش میدهند که میتواند موجب بهبود ثبات جریان شود. در سیستمهای جابجایی مواد از UHMWPE معمولا برای ناودانها، قیفها، آسترها، راهنماها و نوارهای سایش نوار نقاله استفاده میشود. در مقایسه با پلی اتیلن سنگین (HDPE)، UHMWPE مقاومت سایشی بهتر و اصطکاک کمتری دارد اگرچه هزینه و قابلیت ماشینکاری هنوز هم اهمیت دارند.
ورقهای UHMWPE چیستند و چرا در محیطهای با سایش بالا استفاده میشوند؟
پلی اتیلن با وزن مولکولی فوق العاده بالا (UHMWPE) یک ماده پلاستیکی با اصطکاک بسیار کم، مقاومت در برابر سایش قوی و تحمل ضربه است. در مصارف صنعتی، زمانی انتخاب میشود که تماس فلز روی فلز، کشش مواد یا ضربه مکرر باعث سایش سریع پلیمرهای استاندارد یا فولاد رنگ شده شود. برخی گریدهای پلی اتیلن همچون HDPE و UHMWPE تحت بارگذاری لغزشی و سایشی مداوم عملکرد یکسانی ندارند. در عمل، ورقهای UHMWPE برای محیطهای با سایش بالا و سیستمهای جابجایی مواد به عنوان آسترهای نقاله کم اصطکاک، آسترهای شوت، آسترهای قیف، نوارهای ضربه گیر و سطوح کشویی استفاده میشوند. این قطعات در تماس مکرر با غلات، سنگ معدن، سنگدانهها، کارتنها، بستهها، گلولهها یا سایر بارهای متحرک قرار دارند. این ماده به کاهش چسبندگی، پل زدن و سایش کنترل نشده، به ویژه در مواردی که حرکت محصول ثابت است، کمک میکند.
در اینجا سوال اصلی نه تنها این است که ورق UHMWPE چیست، بلکه در چه مواردی کمتر از سایر مواد یا جایگزینها خراب میشود؟ این سوال مهم است زیرا تعویض آستر میتواند خط نقاله را متوقف کند، به نرخ جریان آسیب برساند یا مشکلات پاکسازی ایجاد کند. از این نظر، تعمیر و نگهداری آسترهای سایشی صنعتی به همان اندازه که انتخاب ماده مهم است، ضرورت دارد.
ورق UHMWPE چیست؟
ورق UHMWPE یک ورق ترموپلاستیک ساخته شده از پلی اتیلن با زنجیرههای مولکولی بسیار طولانی است که ترکیبی از مقاومت در برابر سایش و اصطکاک سطحی کم را به آن میدهد. در محیطهای صنعتی، این ترکیب بیش از ظاهر تزئینی یا رفتار پلاستیکی عمومی اهمیت دارد. به عنوان مثال، یک آستر ممکن است نیاز داشته باشد که در برابر ضربههای مکرر ناشی از سقوط مواد فلهای مقاومت کند و در عین حال اجازه دهد مواد بدون چسبیدن، سُر بخورند. این روند اغلب در گریدهای پلی اتیلن به ویژه ورقهای UHMWPE صدق میکند. از مفیدترین معیارهای این ورقها در مصارف صنعتی میتوان مقاومت سایشی، رفتار اصطکاکی، مقاومت در برابر ضربه، قابلیت ماشینکاری و هزینههای اقتصادی نصب را نام برد. این پنج عامل تعیین میکنند که آیا یک آستر صرفا روی کاغذ مناسب به نظر میرسد یا واقعا در یک سیستم در حال اجرا عملکرد خوبی دارد یا خیر.
1. مقاومت سایشی
مقاومت در برابر عوامل سایشی مهمترین عامل انتخاب ورقهای پلاستیکی مقاوم در برابر سایش است. در سیستمهای جابجایی مواد، سایش اغلب از تماس مکرر ذرات ناشی میشود، نه یک ضربه بزرگ. UHMWPE در این شرایط عملکرد خوبی دارد زیرا سطح آن میتواند تماسهای لغزشی مکرر را با اتلاف ماده کمتری نسبت به بسیاری از پلاستیکهای استاندارد جذب کند. این موضوع در دهانههای شوت، مناطق تخلیه قیف و نقاط انتقال نوار نقاله که ذرات دائم به آستر ساییده میشوند، اهمیت دارد. اگر ماده خیلی نرم باشد، به سرعت شیاردار میشود و اگر خیلی شکننده باشد، ترک خورده یا لبپر میشود. با این حال، UHMWPE برای بسیاری از کاربردهای جابجایی، بین این دو حد قرار میگیرد.
2. اصطکاک و رفتار جریان
اصطکاک کم یکی از دلایلی است که لاینرهای نقاله با اصطکاک کم برای تجهیزات انتقال انتخاب میشوند. یک سطح با اصطکاک کمتر میتواند به کاهش تجمع، پل زدن و گیر کردن مواد در ناودانها و قیفها کمک کند. این امر میتواند جریان پایدارتری را پشتیبانی کرده و میزان مداخله دستی مورد نیاز برای رفع انسدادها را کاهش دهد. این امر به ویژه برای مواد جامد فله مرطوب، پودرهای ریز یا مواد نامنظم که تمایل به چسبیدن به فلز دارند، اهمیت دارد. UHMWPE مشکل جریان را حل نمیکند اما میتواند اصطکاک را به حداقل برساند. در یک سیستم با طراحی خوب، این امر اغلب باعث بهبود ثبات توان عملیاتی و کاهش سایش در سازه فولادی زیرین میشود.
3. مقاومت در برابر ضربه
مقاومت در برابر ضربه در قیفها، مناطق سقوط و سطوح بارگذاری که مواد از ارتفاع سقوط میکنند، اهمیت دارد. برخی از پلیمرها به خوبی ساییده میشوند اما پس از ضربههای مکرر ترک میخورند؛ برخی دیگر ضربه را جذب میکنند اما خیلی سریع ساییده میشوند. UHMWPE اغلب به این سبب انتخاب میشود که هم در برابر لغزش و هم در برابر ضربات مکرر بهتر از بسیاری از پلاستیکهای ورقهای با کاربرد عمومی عمل میکند. یک مثال عملی، انتقال فیدر است که در آن سنگها، بستهها یا ظروف سنگین قبل از لغزش به لبه آستر برخورد میکنند. اگر آستر نتواند آن نیرو را جذب کند، شکستگی لبه، چرخه شکست را آغاز میکند. به محض اینکه لبهها شکستند، سوراخهای بست طویل میشوند، بخشهای آستر بلند میشوند و سایش تسریع میشود.
4. قابلیت ماشینکاری و ساخت
قابلیت ماشینکاری بر زمان نصب، دقت قطعه و تعویض قطعات برای تعمیر و نگهداری تأثیر میگذارد. ورقهای UHMWPE معمولا میتوانند برش داده، پانچ شده، مسیردهی شده و به شکلهای سفارشی برای ناودانها، قیفها، راهنماها و اجزای نوار نقاله درآیند. این امر آنها را برای تعمیر و نگهداری که به قطعات در اندازههای استاندارد یا پروفیلهای سایش سفارشی نیاز دارد، مفید میکند. با این حال، قابلیت ماشینکاری به تنهایی کافی نیست. ورقهای نرمتر یا انعطاف پذیرتر میتوانند تحت بار خزش کنند البته اگر فاصله بین بستها کم باشد یا اگر طراحی اجازه حرکت حرارتی را ندهد. به همین دلیل، برنامه ریزی ساخت باید شامل الگوهای پانچ، فاصله لبهها و فاصله تکیه گاهها باشد.
5. هزینه و ارزش چرخه عمر
کمترین قیمت خرید همیشه کمترین هزینه نصب نیست. یک ورق نازکتر که زود خراب میشود، ممکن است به نیروی کار بیشتر، زمان خاموشی بیشتر و موجودی جایگزین بیشتری نسبت به یک آستر ضخیمتر یا بهتر نیاز داشته باشد. معیار مفیدتر در انتخاب ورقهای UHMWPE، کل هزینه طراحی و ساخت آنها است. این هزینه شامل قیمت خرید، زمان ماشینکاری، ریسک حمل و نقل، نیروی کار نصب، مدت زمان خاموشی و فاصله زمانی تعویض میشود. در بسیاری از سیستمهای جابجایی مواد، یک آستر که دوام بیشتری دارد یا زمان خاموشی را کاهش میدهد، میتواند حتی اگر قیمت اولیه ورق بالاتر باشد، از یک جایگزین ارزانتر بهتر عمل کند. این مورد اقتصادی برای ارزیابی مواد در برابر نرخ خرابی آن است، نه فقط هزینه واحد آن.
