طراحی، فرمولاسیون و ساخت قطعات لاستیکی مقاوم به سایش صنایع معدنی (لاینرها و زره‌های آسیاب)

مستندات جامع و تفصیلی پروژه (Comprehensive Case Study) 

۱. تشریح ماکروسکوپیک چالش فنی و مهندسی مادر در صنایع مادر (The Technical Challenge)
در کارخانجات فرآوری سنگ‌آهن، مس، طلا و صنایع سیمان، آسیاب‌های گلوله‌ای و نیمه‌خودشکن (Ball Mills & SAG Mills) و شوت‌های انتقال مواد معدنی، در معرض شدیدترین مکانیزم‌های تخریب مکانیکی قرار دارند. فرسایش مداوم حاصل از برخورد ابعادی سنگ‌ریزه‌های تیز، شوک‌های ضربه‌ای ناشی از سقوط گلوله‌های فولادی و محیط خیسابه‌ای اسیدی/قلیایی (Slurry)، بدنه فلزی آسیاب‌ها را دچار استهلاک بسیار سریع، افت ضخامت پوسته و پارگی خطوط تولید می‌کند.
استفاده از زره‌های تمام‌فلزی چدنی یا فولادی آستنیتی با سه نقیصه ساختاری بزرگ همراه است: اول، وزن فوق‌العاده سنگین که موجب مصرف انرژی الکتریکی سرسام‌آور الکتروموتورها و فشار شدید بر یاتاقان‌ها می‌شود؛ دوم، آلودگی صوتی بالادستی (فراتر از ۱۱۰ دسی‌بل) در محیط کارگاهی؛ سوم، دشواری و خطرات بالای انسانی در فرآیند تعویض و تعمیر زره‌ها. گروه مهندسی محراب جهت حل این چالش پیچیده، پروژه بومی‌سازی و فرمولاسیون لاینرها و زره‌های لاستیکی مقاوم به سایش کالیبره شده را پایه‌گذاری نمود.

۲. متدولوژی مهندسی معکوس، فیزیک پلیمرها و تکنولوژی ساخت محراب (Anti-Abrasive Rubber Engineering)
دپارتمان مهندسی پلیمر و مواد گروه محراب، فرآیند طراحی و ساخت این قطعات سنگین صنعتی را در قالب گام‌های تخصصی زیر به اجرا درآورده است:

• طراحی پروفیل‌های هیدرودینامیکی و رفع تمرکز تنش: با تحلیل سه‌بعدی مسیر حرکتی بار (Load Trajectory) و شبیه‌سازی مکانیزم خردایش درون آسیاب، هندسه زره‌های بالابر (Lifter Bars) و لاینرهای پوسته به گونه‌ای بهینه‌سازی شد تا انرژی ضربه‌ای گلوله‌ها به بهترین شکل جذب شده و بیشترین راندمان خردایش با حداقل استهلاک حاصل گردد.

مهندسی کامپاندینگ و فرمولاسیون فوق‌مقاوم به سایش (Ultra-High Abrasion Compound):

• پایه الاستومری NR/BR: استفاده از لاستیک طبیعی گرید بالا (High-Grade Natural Rubber) به دلیل خاصیت انعطاف‌پذیری و بازگشت‌پذیری فوق‌العاده در برابر ضربه، ترکیبی با لاستیک بوتادین (BR) جهت ایجاد بالاتری نرخ مقاومت سایشی.

• تقویت ساختاری با نانوذرات و رزین‌های شبکه ساز: استفاده از کربن بلک‌های ریزدانه فشرده و سیستم پخت گوگردی کالیبره شده جهت افزایش استحکام کششی (Tensile Strength) تا فراتر از ۲۴ مگاپاسکال و مقاومت در برابر رشد ترک و پارگی (Tear Resistance).

• تکنولوژی ولکانیزاسیون یکپارچه با شاسی فولادی (Rubber-to-Metal Bonding): در زره‌های بالابر سنگین، الاستومر طی فرآیند پخت تحت فشار و دمای کنترل‌شده به شاسی‌های فولادی سخت‌کاری شده پیوند داده می‌شود. استفاده از پرایمرها و چسب‌های شیمیایی تخصصی (Chemlok) تضمین می‌کند که پیوند لاستیک به فلز، استحکامی بالاتر از خود بافت الاستومر داشته باشد و پدیده جداشدگی (Delamination) تحت ضربه کاملاً صفر شود.

۳. پروتکل‌های تست متالورژیکی، مکانیکی و سیستم کنترل کیفیت (Strict Quality Assurance)
لاینرها و قطعات ضدسایش گروه محراب پیش از تحویل به خطوط معدنی، تحت آزمون‌های سخت‌گیرانه مطابق با استانداردهای بین‌المللی ارزیابی می‌شوند:

• آزمون سایش DIN (DIN Abrasion Test - DIN ISO 4649): سنجش میزان حجم الاستومر از دست رفته تحت سایش سایشی، که نتایج کامپاند محراب حجم از دست رفته کمتر از 60 میلی متر مکعب (60 mm³) را ثبت نمود؛ عددی بی‌نظیر که مقاومت سایشی بیش از ۳ برابر لاستیک‌های معمولی را اثبات می‌کند.

• آزمون مقاومت در برابر پارگی (Tear Strength Test - ASTM D624): بررسی میزان پایداری بافت قطعه در برابر لبه‌های تیز سنگ‌های معدنی و جلوگیری از انتشار ترک.

• آزمون چسبندگی لاستیک به فلز (ASTM D429 - Method B): اعمال بار کششی مستقیم روی مرز پیوند لاستیک و شاسی فلزی جهت اطمینان از یکپارچگی کامل قطعه تحت شدیدترین شوک‌های هیدرومکانیکی.

۴. دستاورد راهبردی، بهینه‌سازی اقتصادی و افق‌های صادرات جهانی (Global Evaluation & Result)
بومی‌سازی و تولید لاینرها و زره‌های لاستیکی مقاوم به سایش توسط گروه محراب، تحولی بزرگ در نگهداری و تعمیرات (PM) صنایع معدنی کشور ایجاد کرده است. افزایش بیش از ۳ برابری عمر مفید قطعات نسبت به نمونه‌های فلزی، کاهش وزن تا ۸۰ درصد (که منجر به کاهش چشمگیر مصرف برق آسیاب‌ها می‌شود)، کاهش ضوضاء و صدای کارگاه تا ۱۵ دسی‌بل و سرعت نصب فوق‌العاده بالا، این محصولات را به گزینه‌ای بی‌رقابت و هم‌تراز با لیدرهای جهانی این صنعت نظیر Metso و Trelleborg Mining تبدیل نموده و زمینه صادرات پایدار به معادن منطقه‌ای و فراملی را فراهم ساخته است.