در طراحی تجهیزات مکانیکی، یکی از عوامل کلیدی در افزایش طول عمر، کاهش اصطکاک و جلوگیری از توقف‌های ناگهانی، انتخاب دقیق متریال برای قطعات متحرک است. این قطعات دائماً درگیر اصطکاک، سایش و در بسیاری موارد لرزش یا تغییرات دمایی هستند. از بوش و چرخ‌دنده گرفته تا ریل، اسلاید و یاتاقان‌های کشویی—همه به متریالی نیاز دارند که هم روانکار ذاتی داشته باشد، هم کم‌صدا کار کند و هم در طول زمان دچار تغییر شکل نشود. این مقاله به بررسی دقیق چهار پلیمر صنعتی پرکاربرد و یک متریال پیشرفته‌تر یعنی PEEK می‌پردازد تا انتخابی مهندسی‌شده، و نه صرفاً اقتصادی، برای پروژه‌های شما رقم بخورد.

UHMW: قهرمان در برابر سایش، با لغزندگی عالی

پلی‌اتیلن فوق‌سنگین (UHMW-PE) یکی از متریال‌های محبوب در طراحی قطعات متحرک است، به‌ویژه زمانی که شرایط تماس خشک (Dry Sliding) وجود دارد. ضریب اصطکاک بسیار پایین، مقاومت عالی به سایش و جذب نزدیک به صفر رطوبت باعث می‌شود ورق TIVAR در صنایع غذایی، بسته‌بندی، کشاورزی و معدنی جایگاه ویژه‌ای داشته باشد. حتی بدون نیاز به روغن‌کاری، سطوح UHMW لغزش نرم و کم‌صدایی دارند. تنها محدودیت آن، تحمل ضعیف در برابر دمای بالا و سختی نسبتاً پایین است که در بارگذاری سنگین ممکن است منجر به خزش یا تغییر فرم شود.

PA6: مستحکم، اقتصادی، اما پرصدا و رطوبت‌پذیر

در بحث مقایسه پلی آمید و UHMW می‌توان پفت که میلگرد و ورق پلی‌آمید یا نایلون ۶ (PA6) از نظر خواص مکانیکی عملکرد بسیار بالایی دارد و در شرایط بارگذاری دینامیکی و استفاده در قطعات متحرک، انتخاب رایجی برای چرخ‌دنده‌ها، بوش‌ها و یاتاقان‌های کشویی است. استحکام کششی بالا، مقاومت ضربه‌ای مناسب و تحمل فشار از نقاط قوت آن محسوب می‌شوند. اما این متریال رطوبت را جذب می‌کند (تا ۳٪ وزن خود)، که منجر به تغییر ابعاد و کاهش دقت در محیط‌های مرطوب می‌شود. از طرف دیگر، در تماس خشک، میلگرد پلی آمید آلمانی صدای قابل توجهی تولید می‌کند و در بسیاری از کاربردها نیاز به روانکاری مداوم دارد. بنابراین انتخاب آن باید با در نظر گرفتن شرایط محیطی و سطح صدای قابل‌پذیرش باشد.

POM (دلرین): ترکیب متعادل دقت، روانکاری و پایداری

پلی‌استال (POM) یکی از متریال‌هایی است که تعادل بسیار خوبی میان سختی، روانکاری داخلی، مقاومت سایشی و دقت ابعادی ارائه می‌دهد. جذب رطوبت آن بسیار کم است و می‌تواند در محیط‌های خشک و مرطوب به‌طور یکسان عملکرد پایداری داشته باشد. در بسیاری از کاربردهای دقیق مانند یاتاقان‌های کوچک، قطعات حرکتی حساس، و سیستم‌های مکانیکی سبک از دلرین استفاده می‌شود. صدای آن نسبت به PA6 کمتر است و برخلاف UHMW، ماشین‌کاری آن بسیار راحت‌تر انجام می‌شود. همچنین، گریدهای ترکیبی مانند POM+PTFE یا POM خودروانکار (Self-Lubricated) نیز در بازار موجود است که طول عمر بیشتری دارند.

PTFE: بی‌رقیب در لغزندگی، اما ضعیف در تحمل بار

تفلون یا PTFE با ضریب اصطکاک پایین‌ترین در بین پلیمرها، برای کاربردهایی که حرکت بسیار نرم و بدون نویز نیاز است، انتخابی ایده‌آل محسوب می‌شود. به‌ویژه در قطعات متحرک که به هیچ‌وجه نباید صدا ایجاد شود. مثل تجهیزات پزشکی، ابزار دقیق، یا ماشین‌آلات آزمایشگاهی. اما باید توجه داشت که میلگرد پی‌تی‌اف‌ای نسوز به‌راحتی دچار تغییر شکل می‌شود و تحمل بار زیادی ندارد. بنابراین یا باید در ترکیب با فایبرگلاس، کربن یا برنز استفاده شود، یا فقط در قطعات سبک‌بار و با حرکت محدود به کار گرفته شود.

میلگرد PEEK: متریالی پیشرفته برای شرایط خاص

اگر به دنبال ترکیبی از مقاومت مکانیکی فوق‌العاده، پایداری حرارتی بالا، اصطکاک کم و مقاومت شیمیایی عالی هستید، میلگرد یا ورق PEEK (Polyether Ether Ketone) گزینه‌ای ممتاز محسوب می‌شود. این متریال برای شرایطی که قطعه باید دائماً حرکت کند، تحت فشار باشد، در معرض بخار یا دمای بالا قرار گیرد و درعین‌حال تغییر فرم ندهد، عملکردی بی‌نظیر دارد. ضریب اصطکاک آن پایین‌تر از POM و بالاتر از PTFE است، اما در مقایسه با همه متریال‌های ذکر شده، دوام بسیار بیشتری دارد.

به همین دلیل در صنایع هوافضا، پزشکی، تجهیزات نظامی و حتی قطعات پمپ و کمپرسور استفاده می‌شود. تنها نکته محدودکننده در استفاده از PEEK، قیمت نسبتاً بالای آن است که در بسیاری موارد فقط در پروژه‌های خاص توجیه اقتصادی دارد.

تصمیم نهایی با درک عملکرد، نه قیمت

اگر بخواهیم به یک جمع‌بندی کاربردی برسیم، انتخاب متریال قطعه متحرک باید بر اساس نوع حرکت، میزان بار، نیاز به روانکاری، صدادهی مجاز، و پایداری در برابر رطوبت یا دما انجام شود.
اگر سایش زیاد و محیط خشک دارید، UHMW مناسب است. و در نهایت اگر به سختی بالا نیاز دارید ولی صدا مسئله نیست، PA6 را در نظر بگیرید. اگر دقت ابعادی و اصطکاک کم مهم است، POM را انتخاب کنید. برای حرکت فوق‌العاده نرم و بی‌صدا در بار سبک، PTFE راه‌حل است.
و در نهایت، اگر همه این خواص را در سطح بالا نیاز دارید و هزینه محدودیت ندارد، میلگرد PEEK انتخابی مهندسی و قابل اتکا است.

در پروژه‌هایی که قطعات دائماً در حال حرکت هستند، تنها انتخاب متریال مناسب است که می‌تواند از هزینه‌های پنهان مانند خرابی مکرر، توقف خط تولید یا نویز مزاحم جلوگیری کند.
📥 برای دریافت مشاوره فنی رایگان و جدول مقایسه‌ای ویژگی‌های مکانیکی این پلیمرها، همین حالا با تیم مهندسی ما تماس بگیرید.