در صنعت معدن، مواد باید در شرایط سخت از جمله سایش زیاد، قرار گرفتن در معرض مواد شیمیایی، دماهای شدید و بارهای سنگین مقاومت کنند. پلی اورتان (PU) به دلیل دوام، مقاومت در برابر سایش و تطبیق پذیری معمولاً در کاربردهای معدنی استفاده می شود. با این حال، مقایسه آن با سایر موادی که معمولاً در صنعت معدن استفاده می شود، مانند لاستیک، فولاد، پلی اتیلن (PE) و مواد کامپوزیت برای درک مزایا و معایب مربوطه مهم است.
جدول مقایسه مواد:
| اموال | پلی اورتان (PU) | لاستیک | فولاد | پلی اتیلن (PE) | مواد کامپوزیت |
|---|---|---|---|---|---|
| چگالی (g/cm³) | 1.1 - 1.3 | 1.1 - 1.4 | 7.8 - 8.1 | 0.91 - 0.96 | 1.3 - 2.0 |
| مقاومت کششی (MPa) | 40-50 | 10-25 | 250 - 1000 | 25 - 50 | 100 - 200 |
| کشیدگی در زمان شکست (%) | 500 – 800% | 300 – 500% | 10 - 25% | 300 - 800% | 5 - 10% |
| سختی (ساحل A) | 60-95 | 30 - 90 | N/A | 60-80 | N/A |
| مقاومت در برابر سایش | عالی | خوب تا عالی (بسته به نوع) | کم (مگر اینکه روکش شده باشد) | متوسط | عالی |
| مقاومت در برابر ضربه | ریباند بالا و عالی | متوسط به بالا | بسیار کم (می تواند فرورفته یا ترک بخورد) | پایین | بالا |
| مقاومت شیمیایی | عالی، مقاوم در برابر روغن ها، اسیدها، حلال ها | ضعیف به خوب (بستگی به نوع آن دارد) | عالی، مقاوم در برابر اکثر مواد شیمیایی | خوب، مقاوم در برابر بسیاری از مواد شیمیایی | عالی (بستگی به رزین دارد) |
| مقاومت در برابر دما | -40 تا 80 درجه سانتی گراد | -40 تا 100 درجه سانتی گراد | 300 درجه سانتیگراد + | -50 تا 80 درجه سانتی گراد | -40 تا 150 درجه سانتی گراد |
| انعطاف پذیری | بالا، عالی برای شکل دادن و قالب گیری | بالا، انعطاف پذیر، می تواند تحت فشار تغییر شکل دهد | سفت و سخت و غیر قابل انعطاف | متوسط به بالا | متوسط به بالا |
| مقاومت در برابر خستگی | عالی | متوسط به بالا | بیچاره | متوسط | بالا |
| هزینه | متوسط به بالا | کم تا متوسط | بالا | کم تا متوسط | متوسط به بالا |
| مقاومت در برابر سایش | عالی | متوسط به بالا | بسیار کم (مگر اینکه درمان نشود) | متوسط | عالی |
| کاربردها در معدن | آستر، صفحه نمایش، شیلنگ، تسمه، قطعات مقاوم در برابر سایش | تسمه نقاله، مهر و موم، واشر، سایش محافظ | قطعات تجهیزات، اجزای ساختاری | ناودان، قیف، آستر، لوله کشی | کاربردهای پر استرس، قطعات سایش، آسترها، تقویت |
تحلیل تفصیلی:
1. پلی اورتان (PU):
- مزایا:
- مقاومت در برابر سایش: پلی اورتان مقاومت سایشی بسیار خوبی را ارائه می دهد و آن را برای کاربردهای با سایش بالا ایده آل می کند آستر, مش های صفحه نمایش، و تسمه نقاله در عملیات معدنی
- مقاومت در برابر ضربهPU دارای خواص برگشتی بالایی است که به جذب نیروهای ضربه در محیط هایی که ماشین آلات در معرض بارهای سنگین یا ضربه هستند، مانند سنگ شکن ها و آسیاب ها، کمک می کند.
- مقاومت شیمیایی: پلی یورتان در برابر روغن ها، اسیدها و حلال ها مقاوم است، که آن را برای محیط هایی که مواد شیمیایی خشن وجود دارد (مثلاً در فرآیندهای فلوتاسیون یا استخراج سنگ معدن) مناسب می کند.
- دوام و مقاومت در برابر خستگی: PU در محیط های پر استرس و سایش مکرر عالی عمل می کند و در مقایسه با سایر مواد مانند لاستیک یا فولاد، عمر مفید بیشتری را ارائه می دهد.
- معایب:
- مقاومت در برابر دما: پلی اورتان می تواند تا 80 درجه سانتیگراد دما را تحمل کند که نسبت به موادی مانند فولاد یا مواد کامپوزیت کمتر است. این می تواند کاربرد آن را در محیط های با دمای بالا محدود کند.
- هزینه: PU عموماً گرانتر از لاستیک و پلی اتیلن است که ممکن است استفاده از آن را در برخی از کاربردهای حساس به هزینه محدود کند.
2. لاستیک:
- مزایا:
- انعطاف پذیری و مقاومت در برابر ضربه: لاستیک انعطاف پذیری بالایی دارد و می تواند ضربه ها و ضربه ها را جذب کند و آن را مناسب می کند تسمه نقاله, واشر، و مهر و موم در ماشین آلات معدن
- مقاومت در برابر سایش خوب: لاستیک، به ویژه لاستیک ولکانیزه، می تواند مقاومت در برابر سایش عالی را در محیط های با سایش کم تا متوسط ارائه دهد.
- کم هزینه: لاستیک نسبتاً ارزان است و آن را به یک راه حل مقرون به صرفه برای بسیاری از کاربردها تبدیل می کند.
- معایب:
- مقاومت شیمیایی: Rubber’s chemical resistance is generally lower than that of PU and composite materials. It may degrade when exposed to certain oils, acids, and solvents.
- ماندگاری کمتر: لاستیک نسبت به مواد پلی یورتان یا کامپوزیت در محیط های پر سایش دوام کمتری دارد.
- مقاومت در برابر دما: لاستیک برای محیط هایی با دمای متوسط مناسب است، اما در دماهای بالاتر (معمولاً بیش از 100 درجه سانتیگراد) شروع به تخریب می کند و کاربرد آن در فرآیندهای استخراج با حرارت بالا را محدود می کند.
3. فولاد:
- مزایا:
- استحکام و دوام بالا: فولاد فوق العاده قوی و بادوام است و در برابر بارها و تنش های شدید مقاومت می کند و برای اجزای سازه ای، تجهیزات سنگین و قطعاتی که در معرض نیروهای مکانیکی قابل توجهی هستند (مانند بیل مکانیکی، سنگ شکن) ایده آل است.
- مقاومت شیمیایی: فولاد در برابر اکثر مواد شیمیایی مقاوم است و هنگامی که به درستی پوشش داده شود (به عنوان مثال، فولاد گالوانیزه)، می تواند در برابر خوردگی بسیار مقاوم باشد و برای محیط های سخت معدنی مناسب است.
- مقاومت در برابر درجه حرارت بالا: فولاد می تواند دماهای بسیار بالا را تحمل کند (تا 300 درجه سانتیگراد و بالاتر) که آن را به ماده انتخابی برای کاربردهای با حرارت بالا تبدیل می کند.
- معایب:
- مقاومت در برابر سایش کم: بدون پوشش، فولاد می تواند در محیط های با سایش بالا سریعتر فرسوده شود. در اثر ضربه مستعد فرورفتگی و ترک خوردن است.
- سختی: فولاد سفت و سخت است و به اندازه لاستیک یا پلی یورتان انعطاف پذیر نیست، که می تواند در کاربردهایی که نیاز به درجاتی از انعطاف پذیری دارند (مانند سیستم های نوار نقاله، سیستم های آب بندی) یک محدودیت باشد.
4. پلی اتیلن (PE):
- مزایا:
- مقرون به صرفه: پلی اتیلن بسیار مقرون به صرفه است که آن را برای کاربردهای بزرگ مانند آستر, لوله کشی، و ناودان در صنعت معدن.
- مقاومت شیمیایی: پلی اتیلن مقاومت خوبی در برابر بسیاری از مواد شیمیایی از جمله اسیدها و قلیاها دارد که آن را برای فرآیندهای معدنی خاص ایده آل می کند.
- اصطکاک کم: پلی اتیلن دارای ضریب اصطکاک بسیار پایینی است که آن را برای کاربردهایی که مواد نیاز به سر خوردن یا جابجایی آسان دارند، ایده آل می کند. ناودان و نوار نقاله ها.
- معایب:
- مقاومت در برابر سایش: پلی اتیلن در مقایسه با موادی مانند پلی اورتان و فولاد مقاومت سایش متوسطی دارد، بنابراین ممکن است در کاربردهای با سایش زیاد دوام نداشته باشد.
- مقاومت در برابر دما: پلی اتیلن فقط برای دماهای کم تا متوسط (تا 80 درجه سانتیگراد) مناسب است که استفاده از آن را در محیط های استخراج با دمای بالا محدود می کند.
5. مواد کامپوزیت:
- مزایا:
- مقاومت در برابر سایش: مواد کامپوزیتی (به عنوان مثال، فیبر کربن، پلاستیک های تقویت شده با فایبرگلاس) دارای مقاومت سایش عالی هستند که برای کاربردهای پر استرس در صنعت معدن ایده آل است. آستر, بشقاب بپوشید، و سیستم های غربالگری.
- مقاومت در برابر ضربه: کامپوزیت ها اغلب دارای مقاومت بالایی در برابر ضربه هستند و برای محیط هایی با شوک مکانیکی یا لرزش قابل توجه ایده آل هستند.
- مقاومت در برابر دما: کامپوزیت ها در مقایسه با پلی اورتان و پلی اتیلن می توانند دماهای بالاتر (تا 150 درجه سانتیگراد یا بیشتر) را تحمل کنند و آنها را برای شرایط سخت معدن کاری مناسب می کند.
- معایب:
- هزینه: مواد کامپوزیت معمولاً گرانتر از سایر مواد مانند لاستیک و پلی اتیلن هستند که می تواند آنها را برای کاربردهای کم هزینه و تولید انبوه مناسب تر کند.
- یکپارچگی ساختاری: در حالی که کامپوزیت ها قوی و بادوام هستند، ممکن است استحکام کششی یا انعطاف پذیری مشابه فولاد را در کاربردهای باربر سنگین نداشته باشند.
خلاصه:
پلی اورتان (PU)
- جوانب مثبت: مقاومت سایشی عالی، مقاومت در برابر ضربه و مقاومت در برابر خستگی. ایده آل برای کاربردهای با سایش بالا مانند آستر, تسمه نقاله، و قطعات مقاوم در برابر سایش در معدن. بالا مقاومت شیمیایی آن را برای تماس با حلال ها و روغن های معدن ایده آل می کند.
- منفی: هزینه بالاتر از موادی مانند لاستیک و پلی اتیلن است. مقاومت در برابر دما در مقایسه با فولاد و کامپوزیت ها محدود است.
لاستیک
- جوانب مثبت: مقرون به صرفه، قابل انعطاف، و خوبی را فراهم می کند مقاومت در برابر ضربه. اغلب در تسمه نقاله, واشر، و مهر و موم.
- منفی: پایین تر مقاومت در برابر سایش و مقاومت شیمیایی در مقایسه با پلی اورتان مقاومت در برابر دما پایین تر است و برای شرایط شدید مناسب تر است.
فولاد
- جوانب مثبت: فوق العاده قوی و بادوام. مناسب برای اجزای سازه ای و کاربردهای با بار بالا. عالی مقاومت در برابر دما و مقاومت شیمیایی.
- منفی: بیچاره مقاومت در برابر سایش مگر اینکه با پوشش درمان شود. سفت و سخت و برای برنامه های پویا انعطاف پذیر نیست.
پلی اتیلن (PE)
- جوانب مثبت: هزینه کم، خوب مقاومت شیمیایی، و اصطکاک کم. مناسب برای برنامه هایی مانند لوله کشی و ناودان.
- منفی: مقاومت در برابر سایش متوسط و مقاومت در برابر دماکه استفاده از آن را در محیط های با سایش یا گرمای زیاد محدود می کند.
مواد کامپوزیت
- جوانب مثبت: عالی مقاومت در برابر سایش, مقاومت در برابر ضربه، و مقاومت در برابر دما. ایده آل برای کاربردهای سنگین در معدن.
- منفی: گران است و ممکن است از نظر ظرفیت تحمل بار با فولاد مطابقت نداشته باشد.
نتیجه گیری:
- پلی اورتان برجسته در صنعت معدن برای برنامه های کاربردی مقاوم در برابر سایش که در آن انعطاف پذیری، مقاومت در برابر ضربه و مقاومت شیمیایی ضروری است، مانند تسمه نقاله, آستر، و صفحه نمایش. الف را فراهم می کند مقرون به صرفه جایگزینی برای مواد گران تر مانند مواد کامپوزیت در حالی که عملکرد بهتری نسبت به لاستیک یا پلی اتیلن در محیط های با سایش بالا ارائه می دهد.
- لاستیک برای برنامه های مورد نیاز بهترین مناسب است انعطاف پذیری و جذب ضربه، اما فاقد دوام طولانی مدت پلی اورتان یا فولاد در شرایط معدنکاری سنگین است.
- فولاد ضروری است برای اجزای ساختاری و برنامه های کاربردی با بار بالا اما برای محیط هایی که مقاومت در برابر سایش یا انعطاف پذیری حیاتی است، کمتر مناسب است.
- پلی اتیلن ارائه می دهد a راه حل مقرون به صرفه برای بسیاری برنامه های ماینینگ اما کوتاه می آید مقاومت در برابر سایش و دما در مقایسه با PU و فولاد.
- مواد کامپوزیت ارائه عملکرد بالا در مقاومت در برابر سایش و ضربه اما هزینه بیشتری دارد که ممکن است یک عامل محدود کننده در عملیات معدنی خاص باشد.
پلی اورتان یک راه حل همه کاره و بادوام برای طیف گسترده ای از کاربردهای معدن، به ویژه در مقاومت در برابر سایش و محیط های مستعد سایش، آن را به انتخابی ارجح برای اجزای صنعت معدن مانند آستر, کمربندها، و بشقاب بپوشید.
آخرین وبلاگ: پلی اورتان و صنعت معدن: توسعه و چالش ها