البولي إيثيلين عالي الوزن الجزيئي (UHMWPE، UHMW) هو مجموعة فرعية من البولي إيثيلين الحراري.يُعرف أيضًا باسم البولي إيثيلين عالي المعامل (HMPE)، ...
البولي إيثيلين عالي الوزن الجزيئي (UHMW-PE) عبارة عن لدن حراري هندسي بوزن جزيئي أكبر من 3.1 AMU (وحدات الكتلة الذرية).يعزز الوزن الجزيئي العالي عددًا من الخصائص الفيزيائية المهمة، وليس أقلها مقاومة التآكل المتميزة وقوة التأثير العالية ومعامل الاحتكاك المنخفض.بالإضافة إلى ذلك، يتمتع البوليمر بمقاومة كيميائية جيدة، وخصائص ممتازة لتخفيف الصوت، وخصائص عزل كهربي وكهربائي فائقة ولا يمتص الرطوبة.
هذه الخصائص، جنبًا إلى جنب مع سهولة التصنيع، تجعل UHMW-PE، مادة فعالة من حيث التكلفة تلبي متطلبات إدارة الغذاء والدواء الأمريكية ووزارة الزراعة الأمريكية للاتصال المباشر بالأغذية، ويتم استخدامها على نطاق واسع في الصناعات الغذائية والمشروبات والصناعات الطبية والصيدلانية.تمنع الجودة غير المسامية لـ UHMW-PE نمو الفطريات أو البكتيريا.يتم أيضًا استخدام UHMW-PE على نطاق واسع في صناعات النسيج والمعالجة الكيميائية ولب الورق والورق والتعدين والصناعات البحرية والصلب ومعالجة المياه والصرف الصحي ومناولة المواد السائبة والصناعات الزراعية.
يمكن تعزيز خصائص UHMW-PE من خلال استخدام مواد مضافة مثل الملونات، ومثبتات الحرارة والأشعة فوق البنفسجية، والعوامل المضادة للكهرباء الساكنة، والحشوات المقاومة للتآكل، ومواد التشحيم التي تقلل الاحتكاك.يمكن استخدام المعادن أو الخامات لزيادة الوزن وجعل البوليمر قابلاً للاكتشاف مغناطيسيًا، بينما تعمل مواد الحشو الأخرى على زيادة درجة حرارة التشغيل البيئية.
نظرًا لأن UHME-PE عبارة عن بوليمر شبه بلوري، فيجب تلبيده إما عن طريق القولبة بالضغط أو بثق الكبش.التلدين، قبل التشغيل الآلي، يساعد على إزالة إجهاد المعالجة الناتج عن التلبيد.يمكن أيضًا تلدين الأجزاء المصنعة آليًا، ولكن يجب تثبيت هذه الأجزاء أثناء عملية التبريد للسماح بالانكماش أثناء التلدين.يجب إجراء المعالجة الأولية قبل تخفيف الضغط بحيث يمكن استيعاب التغييرات في الأبعاد أثناء المعالجة النهائية.
يتوفر UHMW-PE في صفائح وقضبان وأنابيب قياسية لإنتاج أجزاء مستقرة الأبعاد، ويمكن نشره أو طحنه أو تدويره أو تسويته أو ثقبه أو ثقبه.يجب أن تتمتع أدوات القطع بزوايا مائلة عالية ومساحة كافية للسفينة لمنع الانسداد.يجب أن تكون معدلات التغذية مرتفعة بحيث يسمح بأقل وقت لأداة القطع لتسخين المادة عن طريق الاحتكاك.يجب توخي الحذر للحفاظ على الأدوات حادة لأن UHMW-PE يمكن أن يتسبب في إضعاف حواف قطع الأدوات بسرعة، مما يتسبب في تشويه الأجزاء.يمكن الحصول على تشطيبات سطحية عالية الجودة باستخدام أدوات القطع المناسبة، على الرغم من أن محاولات تحسين التشطيبات الرديئة عن طريق حفظ الملفات أو الصنفرة ستؤدي بشكل عام إلى تفاقم المظهر.
تحمل معظم عمليات التصنيع تفاوتات تتراوح بين +/-.005 و+/-.010.ومع ذلك، فإن طول شرائح المنشار سيكون عادةً +/-.030 نظرًا لأن المعدل المرتفع إلى حد ما للتمدد الحراري الخطي والانكماش UHMW-PE يجعل طول القطعة عرضة للتغيرات البيئية.
عمليات التصنيع
النشر: بالنسبة للنشر الدائري، تعطي الشفرات ذات الرؤوس الكربيدية أفضل النتائج.يجب أن تحتوي الشفرة التي يتراوح قطرها من 12 إلى 14 بوصة على 24 سنًا تقريبًا.يمكن أن تتراوح سرعات التغذية من 10 إلى 40 قدمًا في الدقيقة.بالنسبة للنشر الشريطي لشفرة بثلاثة أسنان لكل بوصة، يوصى باستخدام مجموعة المشط وملاك المشط الإيجابي.تتراوح سرعات التغذية من 10 إلى 40 قدمًا في الدقيقة.
الدوران: استخدم لقم أدوات فولاذية عالية السرعة مع خلوص أمامي وجانبي يبلغ 10 بوصات ومشط 15-30 بوصة.مطلوب سرعات قطع أقل تتراوح بين 600 و 1000 قدم في الدقيقة.ومع ذلك، غالبًا ما يكون من الضروري التشغيل بسرعة دوران أعلى في الدقيقة لإبعاد الرقائق عن الجهاز.لا ينبغي أن تكون سوائل القطع ضرورية، ولكن نفخ الهواء المضغوط قد يساعد أحيانًا في إزالة الرقاقة.عند محاولة تحقيق تفاوتات قريبة أو جزء ذو جدران رقيقة جدًا في UHMW-PE، تمر الآلة.قم بإزالة معظم المواد في التمريرة الأولى، ثم اترك القطعة لتستقر طوال الليل.
الطحن: القواطع المصممة لتصنيع الألمنيوم تعطي أفضل النتائج.يُقترح سرعة قطع تتراوح من 600 إلى 1800 قدم في الدقيقة، بمعدل تغذية يبلغ حوالي 0.01 بوصة لكل دورة.تعمل لقم التوجيه بشكل جيد في عملية الشق والطحن الخفيف.
التخطيط: تعمل أدوات تسوية الخشب على تقليل سمك وتصحيح سطح UHMW-PE بسهولة.ستوفر الآلة الصلبة ذات الشفرات الحادة إزالة مخزون فعالة للغاية وتشطيبًا جيدًا للسطح.لتقليل احتمالية الالتواء عند تصنيع UHMW-PE، قم بتسوية نصف السُمك المطلوب من كل جانب من جوانب الورقة.
الحفر: تعتبر المثاقب التقليدية عالية السرعة مناسبة لمعظم تطبيقات الحفر.للحصول على الأداء الأمثل، استخدم مثاقب حلزونية منخفضة خاصة ذات مزامير مصقولة.لا يوصى بحفر ثقوب تجريبية قبل حفر ثقب كبير لـ UHMW-PE، لأن خصائصه تجعل المثقاب يمسك ويسحب نفسه إلى داخل المادة.
الطحن/الصنفرة: نظرًا لخصائص UHMW-PE المقاومة للتآكل، فإن الطحن والصنفرة عادة ما تكون غير فعالة.في الواقع، قد يتسبب الطحن في ذوبان المادة وتشويهها، مما يؤدي إلى انسداد عجلة الطحن.
سيؤدي تعديل UHMW-PE باستخدام إضافات مثل الزجاج أو الأكاسيد المعدنية إلى تقصير عمر الأداة.على الرغم من أن أدوات الكربيد ستضيف الحياة إلى الأداة، إلا أنها تتطلب سرعات وتغذية أعلى.بعض المواد التي تحتوي على نسبة عالية جدًا من المواد المضافة الكاشطة تكون غير عملية للتصنيع بأي طريقة.
التشكيل واللحام
يمكن تشكيل UHMW-PE على الساخن أثناء العمل لعمل انحناءات وزوايا بسيطة تسهل عملية التثبيت.بغض النظر عن الطريقة التي يتم اختيارها - الشعلة أو السخان الكهربائي أو الفرن أو الحمام - يجب توخي الحذر وبذل كل جهد حتى لا ترتفع درجة حرارة المادة.UHMW-PE، مثل أي مادة بلاستيكية، سوف يحترق في ظل ظروف غير مناسبة.بالإضافة إلى ذلك، ستكون دورة التبريد الكاملة أطول إلى حد ما من دورة التسخين بسبب خصائص الاحتفاظ بالحرارة العالية لـ UHMW-PE.لا ينبغي أن يحدث التبريد على الأسطح الخرسانية أو المعدنية لأن العملية ستكون سريعة جدًا وقد تؤدي إلى ضغط إضافي على المادة.توصية إضافية هي تغطية المادة ببطانية عازلة مصنوعة من مادة مثل الألياف الزجاجية.
غالبًا ما يتم استخدام UHMW-PE المشكل على البارد عندما تكون هناك حاجة لملاءمة المنحنيات والزوايا.سواء تم استخدام مكبس الفرامل، أو التدحرج، أو التشكيل اليدوي، أو استخدام البراغي لرسم القطعة وتشكيلها في مكانها، يجب أن تكون الزاوية والمنحنيات شديدة الانحناء بنسبة تصل إلى 75 إلى 100 بالمائة للتعويض عن تأثير الزنبرك الخلفي لـ UHMW-PE.يمكن تقليل احتمالية حدوث تشققات الإجهاد باستخدام صفائح 3/8 بوصة أو أرق عند التشكيل على البارد.
يمكن تحقيق اللحام الدوراني أو الاحتكاكي باستخدام مخرطة آلة قياسية قادرة على 550 إلى 560 دورة في الدقيقة مع القدرة على التوقف عن الدوران لحظة استخدام الفرامل، ولوحة معدنية احتياطية من الفولاذ ¼ بوصة، بقطر أقل قليلاً من الحافة التطوير التنظيمي.يحتاج هذا النوع من اللحام إلى 48 ساعة من التبلور الكامل قبل وضع الأنبوب في الخدمة.
تتطلب عملية الوصل، أو اللوح الساخن لربط الصفائح المسطحة إلى قطع أو ملفات طويلة، استخدام أداة تسخين معدنية، مغلفة بعامل غير لاصق، قادرة على الوصول إلى درجة الحرارة اللازمة لجلب البوليمر إلى الحالة المنصهرة.تتطلب هذه العملية استخدام معدات خاصة لتحقيق اللحامات الموحدة بقوة تتراوح بين 85 و100 بالمائة من قوة المادة الأصلية.
مواد لاصقة
إن معامل الاحتكاك المنخفض والسطح غير المسامي لـ UHMW-PE يجعل من الصعب على أي مادة لاصقة اختراق البوليمر وتشكيل رابطة.استشر مورد المواد اللاصقة الخاص بك للتعرف على الإجراءات الموصى بها لربط UHMW-PE بالركائز المختلفة، على الرغم من أنه يوصى باستخدام أدوات التثبيت الميكانيكية لمعظم التطبيقات.
وقت النشر: 24 يناير 2018