اگر در کارگاه تراشکاری یا قالب‌سازی کار کرده باشید، حتماً با این مشکل مواجه شده‌اید که قطعه‌ای که از میلگرد پلیاتیلن (PE) تراشیده‌اید، پس از چند ساعت یا چند روز دچار تاب، انحنا یا تغییر شکل سطحی می‌شود. در ظاهر ممکن است قطعه سالم از دستگاه خارج شود، اما بعد از مدتی دیگر به‌درستی در جای خود نمی‌نشیند یا در مونتاژ دچار لقی و تغییر اندازه می‌شود. این پدیده یکی از مشکلات رایج در ماشین‌کاری پلاستیک‌هاست و در مورد پلیاتیلن (به‌ویژه HDPE و UHMWPE) بیشتر دیده می‌شود. اما چرا این اتفاق می‌افتد و چطور می‌توان جلوی آن را گرفت؟
علت اول: وجود تنش‌های داخلی در میلگرد پلیاتیلن
یکی از اصلی‌ترین دلایل تاب‌برداشتن، تنش‌های داخلی باقی‌مانده در ساختار میلگرد است. در فرآیند اکستروژن یا ریخته‌گری میلگرد، وقتی پلیاتیلن از حالت مذاب به جامد تبدیل می‌شود، اگر نرخ سرد شدن یکنواخت نباشد، مولکول‌ها در بعضی نواحی منقبض‌تر و در برخی آزادتر می‌مانند. به‌مرور زمان و به‌ویژه هنگام ماشین‌کاری، این تنش‌های نهفته آزاد می‌شوند و باعث می‌شوند قطعه از حالت صاف و متقارن خارج شود. در واقع وقتی شما سطح قطعه را تراش می‌دهید، بخشی از تنش داخلی را آزاد می‌کنید اما بخش دیگر همچنان درون ساختار باقی می‌ماند. نتیجه این می‌شود که چند ساعت بعد از ماشین‌کاری، قطعه ساخته شده از میلگرد، ورق یا حتی تخته پلاستیک فشرده دچار انحنا یا خمیدگی غیرمنتظره می‌شود.
🔹 راه‌حل:
برای جلوگیری از این اتفاق، بهتر است میلگرد قبل از ماشین‌کاری عملیات تنش‌زدایی (Annealing) شود. در این روش، قطعه به‌تدریج تا دمای حدود ۸۰ تا ۹۰ درجه سانتی‌گراد گرم می‌شود و سپس به‌آرامی در دمای محیط سرد می‌گردد. این کار تنش‌های درونی را متعادل کرده و پایداری ابعادی را بالا می‌برد.
علت دوم: جذب یا از دست دادن رطوبت محیطی
پلیاتیلن ذاتاً جاذب رطوبت نیست، اما در کارگاه‌هایی که دمای هوا و رطوبت نوسان دارد (مثلاً در تابستان یا محیط‌های باز)، تغییرات حجمی ناشی از انبساط و انقباض حرارتی می‌تواند منجر به تاب خوردن شود. در محیط‌هایی که قطعه پس از تراشکاری بلافاصله در معرض تغییر دما یا تابش مستقیم نور قرار می‌گیرد، یک سمت قطعه سریع‌تر منبسط می‌شود و همین تفاوت باعث انحنا در سطح یا لبه‌ها می‌شود.
🔹 راه‌حل:
پس از اتمام ماشین‌کاری، اجازه دهید قطعه به مدت چند ساعت در دمای ثابت محیطی و سایه قرار گیرد تا تنش حرارتی آزاد شود. همچنین توصیه می‌شود انبار نگهداری میلگرد پلیاتیلن از تغییرات دمایی شدید محافظت شود. اگر قطعه در محیط گرم نصب می‌شود (مثل صنایع غذایی یا مکانیکی)، طراحی باید تلرانس حرارتی مناسب را در نظر بگیرد.
علت سوم: انتخاب نادرست نوع میلگرد (HDPE یا UHMWPE)
یکی دیگر از عوامل تاب خوردن، انتخاب اشتباه گرید پلیاتیلن است. پلیاتیلن در انواع مختلفی تولید می‌شود. پلیاتیلن HDPE (چگالی بالا) برای کاربردهای عمومی‌تر، ارزان‌تر و نسبتاً سخت‌تر و میلگرد تیوار UHMWPE (چگالی بسیار بالا) که اصطکاک پایین‌تر و مقاومت سایشی بالاتری دارد. اگر در پروژه‌ای که بارگذاری مکانیکی بالا دارد از HDPE معمولی استفاده شود، احتمال تغییر شکل و تاب پس از کارکرد طولانی زیاد است. در مقابل، UHMWPE به دلیل ساختار مولکولی بلندتر و چقرمگی بیشتر، پایداری ابعادی بهتری دارد و در برابر تنش‌ها مقاوم‌تر است.
🔹 راه‌حل:
برای قطعاتی مثل یاتاقان‌ها، بوش‌ها، لغزنده‌ها و چرخ‌های انتقالی که بار دینامیکی و فشار مداوم دارند، همیشه از میلگرد UHMWPE استفاده کنید. اما اگر قطعه ثابت است یا بار زیادی ندارد، HDPE گزینه‌ای اقتصادی‌تر است.
علت چهارم: خطا در فرآیند تراشکاری یا خنک‌کاری قطعه
پلیاتیلن از جمله پلاستیک‌هایی است که به دلیل ضریب اصطکاک پایین، به‌راحتی نرم می‌شود. در هنگام تراشکاری اگر سرعت اسپیندل یا نرخ پیشروی ابزار (Feed Rate) زیاد باشد، گرمای تولیدی در ناحیه برش بالا می‌رود و باعث انبساط موضعی در سطح قطعه می‌شود.
پس از خنک شدن، بخش‌هایی که بیش از حد گرم شده‌اند، منقبض می‌شوند و باعث تاب خوردن می‌گردند.
🔹 راه‌حل:
از تیغه‌های تیز و ابزار با زاویه مثبت استفاده کنید تا اصطکاک کاهش یابد. سرعت چرخش را نسبت به فلزات کمتر تنظیم کنید. حتماً از هوای فشرده یا مایع خنک‌کننده ملایم استفاده کنید تا حرارت موضعی کنترل شود. تراش‌های سنگین و عمیق نگیرید؛ براده‌برداری چند مرحله‌ای با عمق کم بهتر است.
نکته فنی: تفاوت رفتار میلگرد پلیاتیلن با پلاستیک‌های مهندسی دیگر
در مقایسه با موادی مثل ورق ارتالون ertalon یا راد پلی‌استال (POM)، پلیاتیلن مدول الاستیسیته پایین‌تر و سختی سطحی کمتر دارد. یعنی تحت فشار یا حرارت راحت‌تر تغییر شکل می‌دهد. به همین دلیل باید در طراحی قطعات پلی‌اتیلنی، ضخامت و سطح تماس کافی در نظر گرفته شود تا نیروها به‌صورت یکنواخت توزیع شوند. همچنین، برخلاف پلیمرهایی مثل POM که تاب‌برداری بسیار کمی دارند، پلیاتیلن تمایل ذاتی به “بازگشت به حالت اولیه” دارد؛ بنابراین در فرآیند ماشین‌کاری، استفاده از تکیه‌گاه‌های مناسب و بستن متقارن قطعه روی دستگاه اهمیت زیادی دارد.
چک‌لیست پیشگیری از تاب‌برداشتن میلگرد پلیاتیلن
اگر بخواهیم خلاصه کنیم، تاب‌برداشتن قطعات پلیمری نتیجه‌ی ترکیبی از تنش داخلی، حرارت، انبساط غیر یکنواخت و انتخاب نادرست گرید ماده است. برای جلوگیری از این مشکل، رعایت موارد زیر ضروری است:
1. استفاده از میلگرد با کیفیت و تنش‌زدایی‌شده (Annealed).
2. انتخاب گرید مناسب (HDPE یا UHMWPE) بر اساس نوع بارگذاری.
3. کنترل سرعت، دما و فشار ابزار هنگام تراشکاری.
4. استراحت دادن به قطعه پس از ماشین‌کاری برای آزادسازی تنش حرارتی.
5. نگهداری در محیط خشک و با دمای ثابت قبل از نصب یا مونتاژ.
سخن پایانی با صنعتگران و خریداران میلگرد پلیاتیلن
تاب‌برداشتن در قطعات پلی‌اتیلنی نه نشانه‌ی ضعف متریال است، بلکه نتیجه‌ی بی‌توجهی به رفتار فیزیکی پلیمر هنگام تراش و خنک‌کاری است. با رعایت چند اصل ساده در فرآیند ماشین‌کاری، می‌توان قطعاتی با پایداری ابعادی بالا تولید کرد که سال‌ها بدون تغییر فرم در صنایع غذایی، بسته‌بندی، نفت و گاز یا مکانیکی کار کنند.
