Yer altı madenciliğinde kullanılan teknik plastik malzemeler; yüksek yük, darbe, sürtünme, nem, toz ve süreli çalışma gibi zor koşullara maruz kalabilir. Bu yüzden makine ve ekipmanlarda kullanılan her parçanın çalışma ortamına uygun özelliklere sahip olması son derece önemlidir. Metal malzemeler birçok uygulamada temel çözüm olarak kullanılmaya devam ederken, bazı parçalarda mühendislik plastikleri metale alternatif olarak ya da metal bileşenlerle birlikte değerlendirilir.
Madencilikte kullanılan plastikler arasında Pe 1000 (UHMW-PE), PA6, POM ve PTFE gibi teknik malzemeler ön plana çıkar. Söz konusu olan bu malzemeler düşük sürtünme, darbe dayanımı, aşınma direnci, işlenebilirlik ya da kimyasal dayanım gibi özelliklerinden dolayı farklı parça tasarımında değerlendirilebilir.
Ancak doğru malzeme tercihi sadece plastik türünün adına bağlı olarak yapılmamalıdır. Parçanın hareket şekli, taşıdığı yük oranı, çalışma hızı, sıcaklık derecesi, temas ettiği malzemeler ve beklenen kullanım koşuları bir arada değerlendirilmelidir.
Madencilik ekipmanlarda metal parçalar yüksek mekanik ihtiyacı olan birçok farklı uygulamada kullanılmaktadır. Bununla beraber her parçada yüksek yoğunluklu bir metal kullanılması en uygun çözüm olmayabilir. Özellikle aşınmanın, sürtünmenin ya da yüzeyler arasındaki hareketin önemli olduğu uygulamalarda mühendislik plastiklerinin özellikleri tasarım açısından büyük bir avantaj sağlayabilir.
Örnek vermek gerekirse; bir metal parçanın başka bir metal yüzeyle süreli temas ettiği bir mekanizmada sürtünme ve aşınma önemli bir tasarım kriteri haline gelebilir. Uygun bir mühendislik plastiği kullanıldığında parçanın daha düşük yoğunluklu olması ve bekli koşullarda düşük sürtünmeli bir yüzey sağlanması açısından değerlendirilebilir.
Maden sektöründe kullanılan plastikler ayrıca bazı uygulamalarda metal parçaların tamamının yerine değil, belli bir bileşeni olarak kullanılır. Burç, aşınma plakası, kızak, makara, conta ya da kılavuz gibi parçaların mühendislik plastiğinden üretilmesi; parçanın çalışma fonksiyonuna göre değerlendirilecek bir çözümdür.
Bu noktada önemli olan ‘’plastik her zaman metalde daha iyidir’’ şeklinde bir yaklaşım değildir. Malzemenin performansı ise tamamen uygulama koşullarına bağlıdır. Bu yüzden plastik ve metal arasında tercih yaparken parçanın gerçek çalışma şartlarının karşılaştırılması gerekir.
Yer altı madenciliğinde en fazla kullanılan teknik plastik türleri şu şekilde sıralanabilir:
PE 1000 ya da UHMW-PE, yüksek moleküler ağırlıklı poliüretan olarak da bilinir. Düşük sürtünme katsayısı ve aşınma direncinden dolayı hareketli ve yüzey temasının yoğun olduğu uygulamalarda değerlendirilebilir.
Madencilik plastikleri içerisinde PE 1000’in ön plana çıktığı alanlardan biri aşınmaya maruz kalan parçalardır. Aşınma plakaları, kızaklar, kılavuz parçaları ve malzeme akışının gerçekleştiği bazı yüzeylerde kullanılabilir.
Düşük yoğunluklu sayesinde metal parçayla kıyaslandığında daha hafif bir seçenek oluşturulması da bazı ekipman tasarımlarında avantaj sağlayabilir. Ancak sıcaklık, yük ve çalışma koşullarının malzemenin teknik değerleriyle karşılaştırılması gerekir.
PA6, döküm polyamid olarak da isimlendirilen ve yüksek mekanik dayanım gerektiren farklı endüstriyel parçalarda kullanılan bir mühendislik plastiğidir.
Maden makinelerinde kullanılan plastikler arasında PA6; makara, burç, tekerlek, yataklama elemanı ve farklı mekanik parçaların üretiminde kullanılabilir. Metal yerine kullanıldığı durumlarda parçanın ağırlığının azaltılması ve uygun yüzey özelliklerinin elde edilmesi tasarım aşısından göz önünde bulundurulabilir.
Bununla beraber PA6’nın nem alma özelliği bulunduğu için, özellikle yer altı gibi nem koşullarında değişiklik gösterebileceği ortamlarda malzemenin teknik özelliklerinin çalışma şartlarıyla beraber değerlendirilmesi gerekir.
POM, yüksek boyutsal kararlılık ve iyi işlenebilirlik özellikleriyle bilinen mühendislik plastiklerinden biridir. Hassas ölçü ihtiyacı olan mekanik parçaların üretiminde tercih edilebilir.
POM; burç, kızak, dişli, makara, kılavuz ve benzeri mekanik bileşenlerde değerlendirilebilir. Özellikle parçanın hassas ölçülerinin korumasının çok önemli olduğu uygulamalarda malzemenin teknik özellikleri dikkate alınır.
PTFE; çok düşük sürtünme özelliği ve yüksek kimyasal dayanımı ile ön plana çıkan bir mühendislik plastiğidir. Bu yüzden sürtünmenin azaltılmasının çok önemli olduğu ve kimyasal etkileşimin söz konusu olabildiği uygulamalarda değerlendirilebilir.
PTFE sızdırmazlık elemanı, conta, yataklama parçaları ve düşük sürtünme gerektiren farklı bileşenlerde kullanılabilir. Ancak PTFE’nin mekanik yük altındaki davranışı diğer bazı mühendislik plastiklerinden farklı olduğu için yük taşıyan parçalarda kullanım koşulları ayrıca ele alınmalıdır.
Teknik plastiklerin kullanımı değerlendirilirken en doğru yaklaşım parça + malzeme + ihtiyaç ilişkisini kurmaktır. Buna bağlı olarak:
Bahsi geçen bu örnekler genel kullanım alanlarını gösterir. Belli bir parça ya da makinenin malzeme tercihi için çalışma koşulları ve teknik gereksinimler ayrıca incelenmelidir.
Madencilikte kullanılan plastikler arasında tercih yapılırken ilk olarak parçanın maruz kaldığı koşullar belirlenmelidir. Bunun için şu unsurların incelenmesi gerekir:
Doğru malzeme tercihi; önce parçanın görevini tanımlamakla başlar. Parçanın hareketi mi sabit mi olduğu hangi yükleri taşıdığı, karşı yüzeyinin hangi malzemeden oluştuğu ve ne kadar süre çalışmasının beklendiğini belirlenmelidir.
Sonrasında çalışma ortamı değerlendirilir. Sıcaklık, toz, nem, kimyasal temas, darbe ve sürekli sürtünme gibi koşullar belirlenerek uygun mühendislik plastikleri karşılaştırılabilir.
Örneğin; düşük sürtünme ve aşınma direncinin ön plana çıktığı bir parçada PE 1000, mekanik dayanım gerektiren bir burçta PA6, hassas ölçülü bileşenlerde POM, düşük sürünme ve kimyasal davranımın öncelikli olduğu bir uygulamada ise PTFE kullanılabilir.
Bu noktada sadece malzeme adının belirlenmesi yeterli değildir. Ürünün ölçüleri, teknik datasheet’i, çalışma sıcaklığı, mekanik özellikleri ve uygulamaya yönelik diğer teknik değerleri incelenmelidir.
Gürkan Polimer; birbirinden farklı mühendislik plastikleri için ürün ve teknik bilgi sağlayarak madencilik ekipmanlarında kullanılabilecek malzemelerin uygulama ihtiyaçlarına göre değerlendirilmesine yardımcı olabilir. Özellikle maden makinelerinde kullanılan plastikler için parça bilgisi, beklenen performans ihtiyaçları ve çalışma koşulları paylaşılırsa uygun teknik grade’ın belirlenmesi konusunda ürün bazlı bilgi talep edilebilir.
Sonuç olarak madencilik sektöründe kullanılan plastikler, metalin alternatifi olarak her uygulamada doğrudan tercih edilebilecek malzemeler değildir. Ancak doğru teknik grade tercih edildiğinde; kızak, kılavuz, burç, aşınma plastikleri, makara ve buna benzer parçalarda tasarımın ihtiyaçlarına yönelik bir seçenek oluşturulabilir. Malzemeler tercihinde en doğru yaklaşım, uygulama şartlarını belirlemek ve bu şartlara uygun teknik plastikleri kıyaslamaktır. Gürkan Polimer yeraltı madenciliğinde plastik malzemeler söz konusu olduğunda kalitenin tek adresi olmaya devam eder.