Vipamba vya mpira

Awali, wengi wa wali wa kusaga walitengenezwa kwa vifaa vya chuma (kama chuma chenye manganisi nyingi). Hata hivyo, kutokana na faida za vifaa vya mpira kwa uhai wa huduma na gharama nafuu, wali wa mpira ulianza kutumika (kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 5-19). Tangu zianze kutumika mwaka 1921, vifuniko vya mpira vimepata matumizi makubwa. Inaripotiwa kuwa matumizi ya kwanza ya vifuniko vya mpira yalifanyika mwaka 1921, wakati seti ya kwanza ya vifuniko vya mpira ilipowekwa katika sekondari kandali ya mpira (1.2 m × 6.1 m, yaani 4 ft × 20 ft) katika Mgodi wa Dhahabu wa Nippissing nchini Marekani. Tangu wakati huo, hati nyingi za hati miliki za vifuniko vya mpira na majaribio ya viwandani yaliyotumia vifuniko vya mpira kama vifuniko vya mashine vimejitokeza, lakini uuzaji halisi wa vifuniko vya mpira ulitokea mwanzoni mwa miaka ya 1960. Leo, vifuniko vya mpira vimetumika sana katika shughuli za sekondari na za kusaga tena. Ingawa vifuniko vya chuma bado vinatawala katika milina ya msingi, vifuniko vya mpira pia vimepiga hatua kubwa katika sekta ya milina ya msingi katika miaka 20 iliyopita. Milia za kusaga hazifai hasa kwa laini za mpira, kwa sababu viishio vya fimbo huwa vinachanja laini hizo za mpira.

Mchoro 5-19 Vipamba vya mpira

Uchakavu wa vifuniko vya mpira pia ni mchanganyiko wa mshtuko, uchakavu wa kusaga, na kutu. Mabadiliko katika mojawapo ya vigezo hivi yataathiri kwa kiasi kikubwa uchakavu wa kifuniko cha mpira. Mfumo wa upinzani dhidi ya uchakavu wa vifuniko vya mpira ni tofauti kabisa na ule wa vifuniko vya chuma; tofauti kubwa na dhahiri zaidi ni ugumu. Tofauti na vifuniko vya chuma, ambavyo vinapinga msuguano kwa ugumu, vifuniko vya mpira hupitia tu mabadiliko ya elastiki na kupindua chembechembe za msuguano wakati kasi ya mgongano ni ndogo. Wakati vifuniko vya mpira vinapopata nguvu, vinabadilika, lakini nguvu inapondolewa, vinarejesha umbo lao, hivyo kuepuka kuchanika au kuchakaa, huku vikichukua nishati ya mgongano. Kinyume chake, vifaa vya chuma hupata mabadiliko ya kudumu (plastic deformation), na kusababisha uchakavu. Hata hivyo, nguvu ya mshtuko ikikuwa kubwa mno au kasi ya mshtuko ikikuwa kubwa mno (k.m., > 9 m/s), uchakavu wa vifaa vya mpira huongezeka kwa kasi, na kwa kawaida husababisha uharibifu wa kuchanika. Tofauti nyingine ni uimara. Vifuniko vya mpira vina uwezekano mkubwa zaidi wa kuchanika kuliko vifuniko vya chuma katika hali zifuatazo: (1) shinikizo la juu sana la mgusano; (2) nguvu iliyojikita kwenye sehemu kali; (3) ukandamizaji uliopitiliza kwenye kingo na pembe za kifuniko cha mpira. Hii inasababishwa na uimara mdogo wa vifaa vya mpira, jambo ambalo husababisha uchakavu wa haraka wa laina za mpira. Pembe ya mgongano ya mipira tofauti ya chuma pia huathiri sana uchakavu wa laina za mpira. Katika pembe ya mgongano ya 90°, uchakavu ni mdogo; pembe ya mgongano inapopungua hadi 30°, uchakavu huongezeka takriban mara 40; katika pembe ya 15°, unaweza hata kuongezeka takriban mara 130. Katika pembe za mgongano za 50°–70°, laina za mpira na chuma hufanya kazi kwa kiwango sawa; katika 70°–90°, laina za mpira zina upinzani bora dhidi ya mshtuko kuliko laina za chuma. Nguvu ya kunyoosha na upinzani wa kuchanika wa nyenzo za mpira ni vigezo vya uamuzi kwa utendaji wa laina za mpira, kwa sababu vigezo hivi viwili vina jukumu muhimu katika upinzani wa uchovu wa laina za mpira.

Matumizi ya laini za mpira katika shughuli za kusaga za msingi zenye nguvu kubwa za kusaga bado ni tatizo, kwa sababu kiwango cha uchakavu wa laini za mpira ni kikubwa mno. Hata kwa kutumia mpira mnene zaidi, bado ni vigumu kufikia maisha ya kutosha ya laina. Ingawa gharama ya nyenzo za laina kwa tani ya madini ni sawa kwa laina za mpira na za chuma, maisha mafupi ya laina za mpira katika hali kama hizo husababisha matengenezo ya mara kwa mara, na kufanya laina za mpira zisizofaa kiuchumi.

Hata hivyo, laina za mpira zinafaa sana kwa matumizi ya kusaga sekondari. Hata kwa mpira mwembamba, maisha yao bado yako ndani ya kiwango kinachokubalika cha huduma. Nyenzo za mpira zilizoundwa maalum zenye miundo ya molekuli iliyobinafsishwa zimeboresha zaidi upinzani dhidi ya uchakavu na kupunguza muda wa kusimama kwa ajili ya matengenezo. Kulingana na data zilizopo za muundo wa nyenzo za mpira, sasa inawezekana kubuni vifuniko vya mpira mahsusi kwa ajili ya hali na mahitaji maalum ya kila mgodi, kukidhi mahitaji yao na kuboresha ufanisi wa kiuchumi.

Kwa shughuli za kusaga zilizopo, ikiwa ugumu wa madini ghafi unakaribia au kuzidi ugumu wa vifuniko vya chuma vya kusaga, vifaa vinavyotokana na mpira vinaweza kuzingatiwa au kujaribiwa. Vifuniko vya mpira vinaweza kutoa faida bora za kiuchumi, gharama ndogo za vifuniko, na upatikanaji mkubwa wa kiwanda [49].

Nyenzo nzuri ya mpira au mpira bandia kwa ajili ya vifuniko vya ndani vya kusaga inapaswa kuwa na upanuzi wa 500%–600%, yaani, inaweza kukunjwa mara 5–6 bila kuharibika. Nguvu ya kuvutika inapaswa kuwa takriban 20 MPa (3000 psi). Sifa ya tatu muhimu ni ugumu, ambao unapaswa kuwa katika kiwango cha Shore A 55–70. Raba kwa ajili ya vifuniko vya kusaga kwa kawaida ni mchanganyiko wa raba asilia na raba bandia. Katika baadhi ya matukio, inaweza kuwa raba bandia kabisa. Kwa kawaida, uwiano wa mpira wa asili, mpira bandia, kemikali zilizoongezwa, na viongezeo huunda mchanganyiko. Kila mtengenezaji wa laina za mpira ana mchanganyiko na muundo wake mwenyewe.

Vifuniko vya mpira bado vina hasara nyingi: (1) Havifai kwa matumizi ambapo vichocheo vya kuelea huongezwa moja kwa moja kwenye kinu, kwani vichocheo hivi vinaweza kuharibu sifa za mpira. (2) Pia hazifai kwa joto linalozidi 80 °C; joto linapozidi 85 °C, mpira hupoteza unyumbufu taratibu, na kusababisha uchakavu wa haraka. Katika 100 °C, uchakavu wa laina za mpira huongezeka mara 5–6 ikilinganishwa na ule wa 50 °C. Kwa sababu mpira hauondoi joto kwa urahisi, vifuniko vya mpira kwa kawaida hutumika katika milina ya maji. (3) Kwa kawaida huwa nene zaidi kuliko vifuniko vya chuma, jambo ambalo hupunguza ujazo halisi wa kusaga au uwezo wa kusaga wa mlinina. Athari hii inaweza kuwa kubwa kwa milina midogo. (4) Kipenyo cha mpira wa chuma hakipaswi kuzidi mm 80. (5) Matumizi ya vifaa vya kusaga (mipira ya chuma) yanaweza kuongezeka. Imeripotiwa kuwa vifuniko vya mpira huongeza matumizi ya vifaa vya kusaga ikilinganishwa na vifuniko vya chuma cha kutupwa cha Ni-Hard. (6) Milia ya mipira inayotumia laini za mpira kwa ujumla huhitaji ukubwa mdogo wa malighafi (kwa kawaida usizidishe 15 mm, kulingana na sifa za madini). Inafaa kutambua kuwa baadhi ya hasara hizi zinaweza kutatuliwa kwa fomula maalum za mpira. Laini za mpira pia zinatofautiana na laini za chuma kwa muundo.

Kwa muhtasari, laina za mpira zimechukua nafasi ya laina za chuma katika shughuli nyingi za kusaga tena. Laina za mpira zina faida kama vile uimara wa muda mrefu, mifumo ya uchakavu isiyotegemea ugumu wa nyenzo inayosagwa, uzito mwepesi, ufungaji rahisi na wa haraka, na upunguzaji wa kelele. Ustahimilivu wa kuvaa wa laina za mpira hutegemea uwezo wao wa kubaki laini bila kukatwa au kuchanika zinapopigwa na chembechembe kali au chembechembe zinapobanwa kwenye uso. Hata hivyo, wakati laina za mpira zinapowekwa badala ya laina za chuma, mara nyingi hugundulika kuwa matumizi ya vyombo vya kusaga (mipira ya chuma) yanaongezeka huku uzalishaji ukipungua. Hili la mwisho linatokana na ukweli kwamba vifuniko vya mpira ni nene kuliko vifuniko vya chuma, na hivyo kuchukua nafasi kubwa zaidi ya kusagia.