به گزارش «خبرنامه دانشجویان ایران»؛ وقتی صحبت از قطعات صنعتی به میان می آید، معمولاً اولین چیزی که به ذهن می رسد فلز است؛ ماده ای که سال ها بخش جدایی ناپذیر ماشین آلات و تجهیزات صنعتی بوده است. اما در بسیاری از کاربردها، انتخاب فلز همیشه به معنای انتخاب مناسب ترین ماده نیست. اصطکاک، خوردگی، وزن بالا، جذب رطوبت یا نیاز به روانکاری مداوم می تواند عملکرد یک قطعه فلزی را تحت تأثیر قرار دهد.
اینجاست که قطعات پلیمری صنعتی وارد میدان می شوند.
امروزه از پلیمرهای مهندسی برای ساخت قطعاتی استفاده می شود که باید در برابر سایش، فشار، ضربه، مواد شیمیایی یا اصطکاک مقاومت مناسبی داشته باشند. نکته جالب این است که بخش قابلتوجهی از این قطعات ممکن است در ظاهر چندان متفاوت از قطعات معمولی نباشند، اما انتخاب جنس مناسب در عملکرد و عمر تجهیزات تأثیر مستقیمی دارد.
در ادامه با ۵ کاربرد پرتکرار قطعات پلیمری در صنعت آشنا میشویم؛ کاربردهایی که احتمالاً بعضی از آن ها را هر روز در تجهیزات صنعتی می بینید، بدون اینکه بدانید یک قطعه پلیمری در آنجا چه نقشی دارد.
چرا استفاده از قطعات پلیمری در صنعت افزایش پیدا کرده است؟
پلیمر ها فقط جایگزینی سبک تر برای فلزات نیستند. هر خانواده از پلیمرهای مهندسی مجموعهای از ویژگی های متفاوت دارد و همین موضوع امکان انتخاب ماده بر اساس شرایط واقعی کار را فراهم می کند.
برای مثال، در یک کاربرد ممکن است مقاومت به سایش اولویت داشته باشد، در کاربرد دیگر کاهش اصطکاک مهم تر باشد و در محیطی دیگر مقاومت در برابر مواد شیمیایی تعیین کننده باشد.
از طرف دیگر، امکان ماشین کاری موادی مانند پلی آمید، پلیاستال، PTFE، پلی اتیلن و برخی دیگر از پلیمرهای مهندسی باعث شده است بتوان از آن ها برای تولید قطعاتی با هندسه و ابعاد مشخص استفاده کرد.
بنابراین، انتخاب قطعه پلیمری نباید صرفاً بر اساس نام ماده انجام شود. فشار، سرعت حرکت، دما، نوع تماس، محیط کاری و میزان سایش از عواملی هستند که باید در انتخاب متریال در نظر گرفته شوند.
۱. بوش و یاتاقانهای پلیمری؛ جایی که اصطکاک اهمیت دارد
یکی از کاربرد های شناخته شده قطعات پلیمری در ماشینآلات، تولید بوش، یاتاقان و قطعات لغزشی است.
این قطعات در نقاطی قرار میگیرند که حرکت نسبی بین دو سطح وجود دارد. اگر انتخاب ماده بهدرستی انجام نشود، افزایش اصطکاک و سایش میتواند باعث کاهش عمر قطعه، افزایش مصرف انرژی و حتی آسیب به سایر اجزای دستگاه شود.
برخی پلیمرهای مهندسی به دلیل ضریب اصطکاک مناسب و مقاومت قابل قبول در برابر سایش، برای چنین کاربردهایی مورد استفاده قرار می گیرند. PTFE، پلیآمید و برخی ترکیبات پلیمری مهندسی بسته به شرایط کاری میتوانند گزینههایی برای ساخت قطعات لغزشی باشند.
در اینجا یک نکته مهم وجود دارد: قرار نیست هر قطعه پلیمری جایگزین هر یاتاقان فلزی شود. سرعت، فشار، دما و شرایط روانکاری باید پیش از انتخاب متریال بررسی شوند.
۲. چرخدندهها و قطعات انتقال حرکت
شاید کمتر به این موضوع توجه کرده باشید که در برخی تجهیزات، چرخ دنده های پلیمری نیز مورد استفاده قرار می گیرند.
مزیت استفاده از پلیمر در این قطعات میتواند کاهش وزن، کاهش صدای عملکرد و مقاومت مناسب در برابر سایش باشد. البته عملکرد چرخدنده به جنس آن، طراحی دندانه ها، سرعت چرخش، بار وارد شده و شرایط محیطی وابسته است.
برای همین، انتخاب پلیمر در ساخت چرخ دنده صرفاً به این دلیل که ماده سبک تر است، تصمیم مهندسی کاملی محسوب نمی شود.
در کاربردهای صنعتی، پلیمر هایی مانند پلی آمید و پلی استال بسته به شرایط کاری می توانند برای ساخت چرخ دنده ها و اجزای انتقال حرکت استفاده شوند. در برخی موارد نیز افزودنیها یا اصلاح ساختار ماده برای رسیدن به عملکرد موردنظر اهمیت پیدا می کنند.
۳. غلطک، ریل و قطعات مقاوم به سایش
در خطوط تولید و سیستمهای انتقال مواد، قطعاتی وجود دارند که بهطور مداوم با سطوح دیگر تماس دارند. غلطکها، ریلهای لغزشی، صفحات راهنما و قطعات ضدسایش نمونههایی از این دسته هستند.
در چنین کاربردهایی، سایش تدریجی میتواند یکی از عوامل اصلی خرابی باشد. استفاده از پلیمرهای مهندسی یا پلیمرهای مقاوم به سایش میتواند در شرایط مناسب، عمر مفید قطعه را افزایش دهد و نیاز به تعویض مکرر را کاهش دهد.
برای مثال، پلیاتیلن با وزن مولکولی فوقالعاده بالا یا UHMW-PE به دلیل مقاومت مناسب در برابر سایش و اصطکاک پایین، در برخی تجهیزات انتقال و جابهجایی مواد کاربرد دارد.
البته مقاومت به سایش یک ویژگی مطلق نیست. میزان فشار، سرعت حرکت، نوع سطح مقابل و شرایط محیطی همگی روی عملکرد قطعه اثر میگذارند.
۴. قطعات مورد استفاده در محیطهای خورنده و شیمیایی
یکی از نقاط قوت برخی پلیمرها، مقاومت آنها در برابر طیف مشخصی از مواد شیمیایی است. به همین دلیل، در بعضی تجهیزات صنایع شیمیایی، غذایی، دارویی و فرایندی از قطعات پلیمری استفاده میشود.
واشر، آببند، بوش، رینگ، قطعات عایق و اجزای ماشینکاریشده میتوانند بر اساس شرایط محیط از مواد پلیمری مناسب ساخته شوند.
PTFE نمونه شناختهشدهای در این زمینه است که در بسیاری از کاربردها به دلیل مقاومت شیمیایی و ویژگیهای اصطکاکی خود مورد توجه قرار میگیرد.
اما اینجا هم انتخاب متریال باید دقیق باشد. مقاومت شیمیایی یک پلیمر به معنی مقاومت آن در برابر تمام مواد و در تمام دماها نیست. نوع ماده شیمیایی، غلظت، دما و مدت تماس میتواند نتیجه را تغییر دهد.
به بیان ساده، عبارت «مقاوم در برابر مواد شیمیایی» بدون مشخص کردن شرایط، برای تصمیم مهندسی اطلاعات کاملی ارائه نمیکند.
۵. قطعات ماشینکاریشده برای ماشینآلات و تجهیزات صنعتی
یکی از کاربردهای مهم و کمتر دیدهشده پلیمرهای مهندسی، ساخت قطعات سفارشی با ماشینکاری است.
در بسیاری از ماشینآلات، قطعهای با ابعاد و هندسه مشخص مورد نیاز است و نمیتوان صرفاً از یک محصول استاندارد آماده استفاده کرد. در چنین شرایطی، موادی مانند پلیآمید، پلیاستال، PTFE، پلیاتیلن و سایر پلیمرهای مهندسی میتوانند بهصورت ورق، میلگرد یا لوله تهیه و سپس متناسب با نقشه و نیاز پروژه ماشینکاری شوند.
این قطعات میتوانند شامل مواردی مانند:
- بوش و رینگ
- غلطک و چرخ
- چرخدنده
- واشر و قطعات آببندی
- ریل و قطعات لغزشی
- قطعات عایق
- قطعات سفارشی ماشینآلات
باشند.
در چنین پروژههایی، صرفاً خرید یک ماده پلیمری کافی نیست. جنس، ابعاد اولیه، تلرانس، شرایط کاری و روش ماشینکاری باید با کاربرد نهایی هماهنگ باشند.
چگونه پلیمر مناسب برای یک قطعه صنعتی را انتخاب کنیم؟
یکی از اشتباهات رایج در خرید قطعات پلیمری این است که انتخاب متریال فقط بر اساس نام ماده انجام شود.
برای انتخاب دقیقتر، بهتر است ابتدا شرایط واقعی استفاده از قطعه مشخص شود. چند سؤال ساده میتواند مسیر انتخاب را روشنتر کند:
قطعه تحت چه فشاری قرار میگیرد؟
مقدار و نوع بار واردشده، یکی از عوامل مهم در انتخاب پلیمر است. قطعهای که تحت فشار ثابت قرار دارد، الزاماً به همان متریالی نیاز ندارد که در معرض بار ضربهای یا متغیر قرار میگیرد.
دمای کاری چقدر است؟
خواص مکانیکی بسیاری از پلیمرها با تغییر دما تغییر میکند. بنابراین دمای محیط و دمای واقعی کار قطعه باید در زمان انتخاب متریال در نظر گرفته شود.
میزان سایش و اصطکاک چقدر است؟
اگر قطعه در تماس مداوم با سطح دیگری حرکت میکند، مقاومت سایشی و رفتار اصطکاکی اهمیت زیادی پیدا میکند.
قطعه با چه موادی در تماس است؟
روغن، مواد شیمیایی، آب، رطوبت و سایر مواد میتوانند روی عملکرد برخی پلیمرها تأثیر بگذارند.
آیا قطعه باید ماشینکاری شود؟
اگر قرار است قطعه بر اساس نقشه تولید شود، قابلیت ماشینکاری ماده و پایداری ابعادی آن اهمیت پیدا میکند.
چرا انتخاب تأمینکننده مناسب قطعات پلیمری مهم است؟
در پروژه های صنعتی، اشتباه در انتخاب متریال میتواند هزینهای بسیار بیشتر از اختلاف قیمت اولیه مواد ایجاد کند. خرابی یک بوش، چرخدنده یا قطعه لغزشی ممکن است باعث توقف بخشی از خط تولید و افزایش هزینه تعمیرات شود.
به همین دلیل، هنگام خرید قطعات پلیمری صنعتی بهتر است علاوه بر قیمت، مشخصات فنی ماده، کیفیت مواد اولیه، ابعاد، امکان ماشینکاری و تناسب آن با شرایط کاری نیز بررسی شود.
در این زمینه، مجموعههایی که علاوه بر تأمین مواد پلیمری، شناخت مناسبی از کاربرد صنعتی آنها دارند، میتوانند در انتخاب متریال مناسب کمک بیشتری ارائه دهند.
پلیمر فتحی؛ تأمین محصولات پلیمری برای کاربردهای صنعتی
پلیمر فتحی بهعنوان تولیدکننده محصولات پلیمری، مجموعهای از محصولات مهندسی از جمله ورق، میلگرد و لولههای پلیمری را برای استفاده در صنایع مختلف ارائه میکند.
تنوع مواد و ابعاد، زمانی اهمیت بیشتری پیدا میکند که قرار باشد یک ماده پلیمری برای ساخت قطعهای مشخص یا استفاده در یک تجهیز صنعتی انتخاب شود. در چنین شرایطی، بررسی کاربرد نهایی و شرایط کاری پیش از خرید میتواند از انتخاب نامناسب متریال جلوگیری کند.
محصولات پلیمری مورد استفاده در صنعت بسته به نوع ماده میتوانند ویژگیهای متفاوتی از نظر مقاومت سایشی، اصطکاک، تحمل بار، مقاومت شیمیایی، عایق بودن و قابلیت ماشینکاری داشته باشند. به همین دلیل، برای انتخاب دقیقتر بهتر است مشخصات فنی قطعه و شرایط کاری آن با ویژگیهای ماده تطبیق داده شود.
اگر برای ساخت قطعه یا استفاده در ماشین آلات به پلیمر صنعتی، ورق، میلگرد یا لوله پلیمری نیاز دارید، بررسی دقیق کاربرد قبل از خرید می تواند مسیر انتخاب را بسیار کوتاه تر کند.
نتیجه گیری
قطعات پلیمری شاید در مقایسه با ماشین آلات بزرگ صنعتی چندان به چشم نیایند، اما عملکرد بسیاری از تجهیزات به همین اجزای کوچک وابسته است. یک بوش، چرخ دنده، ریل، واشر یا قطعه لغزشی می تواند مستقیماً بر میزان سایش، اصطکاک، صدای کارکرد و عمر مجموعه تأثیر بگذارد.
به همین دلیل، استفاده از پلیمر در صنعت را نباید صرفاً یک جایگزین برای فلز دانست. مسئله اصلی، انتخاب ماده ای است که با شرایط واقعی کار قطعه سازگار باشد.
از تجهیزات انتقال مواد و ماشین آلات گرفته تا قطعات سفارشی و سیستم های دارای تماس شیمیایی، پلیمرهای مهندسی در بخش های مختلف صنعت حضور دارند؛ گاهی کاملاً قابل مشاهده و گاهی در قطعاتی که تنها هنگام خرابی متوجه اهمیتشان می شویم. ظاهراً حتی قطعات چندسانتی متری هم دوست دارند برای خودشان نقش مهمی در خط تولید داشته باشند.
