目前,國外的商用車輛在結(jié)構(gòu)設(shè)計上采用優(yōu)化結(jié)構(gòu)和選用輕質(zhì)材料相結(jié)合的輕量化設(shè)計,我國也在大力倡導(dǎo)。在此前提下,我們針對攪拌車卸料溜槽需要抗耐磨、輕量化、使用壽命長的特點,嘗試選用能符合使用要求的超高分子量聚乙烯襯板對卸料溜槽進行設(shè)計。從文獻]得知,超高分子量聚乙烯材料具有優(yōu)異的使用性能——耐磨、耐腐蝕、耐沖擊、耐老化、阻燃、自潤滑、衛(wèi)生無毒、不易粘附以及摩擦系數(shù)小等綜合性能。目前,超高分子量聚乙烯襯板(簡稱為UHMW-PE板),已在煤炭、電力、港口、船舶、造紙、鋼鐵、礦山等多個行業(yè)使用,并且取得了良好的使用效果。
UHMW-PE板在美國汽車業(yè)的應(yīng)用已經(jīng)相當(dāng)廣泛,如在20' Slider Container Chassis (Trailer)(20'~33'滑動伸縮,牽引銷到車軸距離可調(diào)式20'集裝箱半掛運輸車)的設(shè)計中,UHMW-PE板也被廣泛應(yīng)用,位于Slider黃色主梁上平面黑色部分,厚度為5mm),其承載量最高可達2萬8000kg,并且為了均衡軸荷,在重載時Slider可以根據(jù)軸荷需求進行滑動,這就更能體現(xiàn)出UHMW-PE的沖擊能吸收性、不粘性、拉伸強度、耐磨性、耐沖擊性、自潤滑性等性能指標(biāo)是否符合要求,經(jīng)過美國市場幾十年來的使用,UHMW-PE經(jīng)受住了各種使用條件下的考驗,作為一種性能可靠的產(chǎn)品在Slider Container Chassis上得以應(yīng)用,而Slider Container Chassis經(jīng)常用于運輸各種長度的集裝箱,UHMW-PE板的優(yōu)良性能得到了客戶良好的口碑。
UHMW-PE板在溜槽加長槽上的應(yīng)用,既可以減輕加長槽的質(zhì)量,減輕操作人員搬運的勞動強度,也可以增加溜槽加長槽的使用壽命,廈門廈工重工有限公司首先在攪拌車產(chǎn)品中試用后效果良好,現(xiàn)已普遍采用。對于混凝土的使用環(huán)境,UHMW-PE板有著其他材料無可比擬的優(yōu)點:
(1)吸水性小。
UHMW-PE吸水率很低,一般小于0.01%,僅為PA66的1%,因而在成型加工前一般不必干燥處理,在混凝土的浸泡使用環(huán)境中,不容易變形。
(2)密度低。
UHMW-PE的密度為0.94,比其他工程塑料都要低,一般比PTFE低56%、POM低33%、PBTP低30%,與鋼材密度相比,更是相差巨大,Q345鋼材的密度為7.85。因此其制品非常輕便,可以降低攪拌車溜槽和相關(guān)零件的自質(zhì)量和制造成本。
(3)耐腐蝕性強。
UHMW-PE具有優(yōu)良的耐化學(xué)藥品性,除強氧化性酸溶液外,在一定溫度和各種腐蝕性介質(zhì)濃度范圍內(nèi)能耐受各種腐蝕性介質(zhì)(酸、堿、鹽)及有機介質(zhì)。其在20~80℃的80種有機溶劑中浸漬30d,外表無任何異?,F(xiàn)象,其他物理性能也幾乎沒有變化。這對于帶有弱堿性混凝土的使用環(huán)境十分適合。
(4)沖擊能吸收性好。
UHMW-PE板具有優(yōu)異的沖擊能吸收性,沖擊能吸收值在所有塑料中最高,因而噪聲阻尼性能很好,具有優(yōu)良的削音效果,可以對混凝土的沖擊力具有柔性的吸收性能,延長了卸料溜槽的使用壽命。
(5)衛(wèi)生無毒性。
UHMW-PE衛(wèi)生無毒,得到美國食品及藥物行政管理局和美國農(nóng)業(yè)部的認可,可用于接觸食品和藥物,是一種環(huán)??煽康墓I(yè)材料,對混凝土沒有任何污染。
(6)不粘性。
UHMW-PE表面吸附能力非常微弱,對于混凝土具有很低的粘連性,無須人工像鋼制溜槽那樣必須在作業(yè)完后清除殘余的混凝土。
(7)拉伸強度高。
由于UHMW-PE拉伸強度高達3~3.5GPa,拉伸彈性模量高達100~125GPa;比鋼絲大10倍,故與鋼制產(chǎn)品相比不會在制作溜槽的過程中產(chǎn)生斷裂,也不會在使用過程中產(chǎn)生脆性裂紋。
(8)耐磨性強。
UHMW-PE的耐磨性居塑料之冠,并超過某些金屬。其沙漿磨耗指數(shù)是碳鋼的1/7,黃銅的1/27。UHMW-PE耐磨性與分子量成正比,分子量越高,其耐磨性越好。所以該種材料的耐磨使用壽命可以大大延長,保守使用年限可以達到5年而不必更換。
(9)耐沖擊性高。
UHMW-PE的沖擊強度在所有工程塑料中名列前茅,其沖擊強度約為耐沖擊PC(工程塑料)的2倍,ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)的5倍,此外,其反復(fù)沖擊表面的硬度更高。這對卸料溜槽來說,隨著混凝土的反復(fù)沖擊,其表面強度并不會降低。
(10)自潤滑性佳。
UHMW-PE有極低的摩擦因數(shù)(0.05~0.11),當(dāng)它以滑動或轉(zhuǎn)動形式工作時,比鋼和黃銅加潤滑油后的潤滑性還要好。因此,在摩擦學(xué)領(lǐng)域UHMW-PE被譽為成本、性能非常理想的摩擦材料。這也大大增加了混凝土的流動性,提高了卸料速度。