Ražošanas metodes ietekme uz termiskā cikla izturību
Incoloy-apvalku PFA sildītāji lietojumos, kuros nepieciešama bieža ieslēgšana-izslēgšana, piemēram, sērijveida ķīmiskie reaktori un termiskā trieciena testēšanas aprīkojums, atkārtoti izplešas un saraujas gan metāla serdeņa, gan polimēra starpliku. PFA starplikas ražošanas metode nosaka, cik labi polimērs uzņem šo ciklisko celmu bez atslāņošanās vai plaisāšanas. 78 sildītāju, kas pakļauti 10 000 termisko ciklu no 25 grādiem līdz 180 grādiem, salīdzinošā analīze liecina, ka karstuma -saruktu starpliku vidējais cikliskais noguruma kalpošanas laiks ir 18 000 ciklu, bet ekstrudētās starplikas sabojājas 10 000–12 000 ciklos. Veiktspējas atšķirība rodas no atlikušā sprieguma sadalījuma un saskarnes savienojuma kvalitātes starp ražošanas metodēm.
Atlikušā stresa atšķirības starp ražošanas metodēm
Ekstrudētas PFA starplikas tiek veidotas, uzspiežot izkausētu polimēru caur veidni tieši uz Incoloy kodola, kam seko ātra dzesēšana. Šis process polimērā rada lielu atlikušo stiepes spriegumu, ko mēra ar fotoelastības analīzi pie 7,2 līdz 8,5 MPa pie polimēra -metāla saskarnes. Karstum{5}}saruktie oderējumi sākas kā cauruļveida PFA, kas tiek izspiests atsevišķi, pēc tam izplešas par 320 grādiem un noslīdēja pāri serdei pirms atdzesēšanas. Dzesēšanas kontrakcija rada polimērā saspiešanas stīpas spriegumu, kas parasti saskarnē ir 2,5 līdz 3,8 MPa. Termiskās cikla laikā ekstrudētās starplikas atlikušais stiepes spriegums palielina ciklisko stiepes deformāciju no diferenciālās termiskās izplešanās, paātrinot plaisu rašanos. Termiski sarauktā starplikas spiedes atlikušais spriegums daļēji kompensē ciklisko stiepes deformāciju, aizkavējot plaisas rašanos par koeficientu 1,5–2,0.
Interfeisa saites integritāte cikliskās slodzes apstākļos
Saikne starp PFA un Incoloy apvalku nosaka, vai atslāņošanās notiek pirms polimēra plaisāšanas. Ekstrūzijas starplikas veido ķīmisku saiti, oksidējot Incoloy virsmu augstas temperatūras ekstrūzijas procesa laikā, sasniedzot 4,2 MPa novilkšanas spēku. Karstumsaruktās čaulas galvenokārt balstās uz mehāniskiem traucējumiem, un to izvilkšanas-izturība ir 2,8 MPa. Neraugoties uz zemāku sākotnējo savienojuma stiprumu, termiski sarucis starplikas saglabā 2,1 MPa pēc 10 000 cikliem, savukārt ekstrudētās starplikas noārdās līdz 1,2 MPa, jo stingrā ķīmiskā saite nevar izturēt ciklisku deformāciju bez mikro{14}}lūzuma. Neveiksmīgu saskarņu skenējošā elektronu mikroskopija parāda, ka ekstrudētajās starplikās pēc 6000 cikliem veidojas saskarnes tukšumi, kas izplatās līdz pilnīgai atslāņošanās. Karstum{18}}saruktajās starplikās neveidojas saskarnes tukšumi, taču pēc 15 000 cikliem var būt polimēra plaisāšana, saitei paliekot neskartai.
Plaisu rašanās un izplatīšanās ātrums
Kvantitatīvais plaisu augšanas monitorings termiskās cikla laikā atklāj progresēšanas atšķirību starp ražošanas metodēm. Ekstrudētas čaulas ar 2,0 mm sieniņu biezumu izraisa virsmas mikroplaisas vidēji 5200 ciklos. Plaisu izplatībai cauri sienai ir nepieciešami papildu 5800 cikli, sasniedzot pilnu biezuma atteici pie 11 000 cikliem. Karstumsarukušās oderes ar identisku sieniņu biezumu caurmērā 11 500 ciklos rada plaisas, pēc tam izplatās caur atlikušo sienu 6500 ciklos, bet sabojājas 18 000 ciklos. Ilgāks termiski saraukto starpliku{15}}iedarbināšanas periods atspoguļo spiedes atlikušo spriegumu, kura pārvarēšanai nepieciešams vairāk cikliskās enerģijas. Ātrāka izplatīšanās, kad tā ir uzsākta, notiek tāpēc, ka karstumā{17}}saruktais starplika ir pakļauts mazākam spiedes spriegumam dziļāk sienā, nodrošinot mazāku plaisu aizvēršanas spēku.
Cikliskā noguruma ilgums pēc starplikas biezuma un metodes
| Ieliktņa sienas biezums | Ekstrudētās starplikas vidējie cikli līdz atteicei (10./90. procentile) | Karstuma -saruktā starplikas vidējais cikli līdz neveiksmei (10./90. procentile) | Priekšrocību faktors siltuma-sarukumam |
|---|---|---|---|
| 1,5 mm | 7,800 (5,200 / 10,500) | 13,500 (9,800 / 18,000) | 1.73x |
| 2,0 mm | 11,000 (7,500 / 14,800) | 18,000 (13,000 / 24,000) | 1.64x |
| 2,5 mm | 14,500 (10,000 / 19,000) | 23,000 (17,000 / 30,000) | 1.59x |
| 3,0 mm | 18,000 (13,000 / 24,000) | 28,000 (21,000 / 37,000) | 1.56x |
Temperatūras diapazona un rampas ātruma mijiedarbība
Termiskā{0}}sarukušo starpliku cikliskā noguruma priekšrocība kļūst izteiktāka pie augstākas temperatūras svārstībām un ātrākiem rampas ātrumiem. Cikliem no 25 grādi līdz 120 grādiem (95 grādu šūpošanās) ar 5 grādu pagrieziena ātrumu minūtē, termiski sarauktajām starplikām ir 1,4 reizes ilgāks kalpošanas laiks nekā ekstrudētajām. Palielinot šūpošanos līdz 180 grādiem (no 25 grādiem līdz 205 grādiem), priekšrocība tiek palielināta līdz 1,9 reizēm, jo diferenciālā termiskās izplešanās deformācija palielinās nelineāri līdz ar temperatūru. Rampas ātrums ietekmē arī veiktspēju. Pie 2 grādiem minūtē priekšrocība ir 1,3x. Pie 15 grādiem minūtē priekšrocība sasniedz 2,2 reizes, jo ātra karsēšana rada termiskus gradientus caur sieniņu biezumu, kas rada papildu stiepes spriegumu, ko spiedes spriegotā siltuma-saruktā starplika iztur labāk nekā stiepes-spriegotā ekstrudētā starplika.
Specifikāciju norādījumi cikliskā pakalpojuma lietojumprogrammām
Sildītājiem, kas darbojas zem 10 000 ieslēgts -izslēgts termiskais cikls vai vairāk, neatkarīgi no sienas biezuma norādiet termiski-saruktus PFA oderējumus, nevis ekstrudētu konstrukciju. Ja lietojumprogramma ir saistīta ar temperatūras svārstībām, kas pārsniedz 150 grādi, vai rampas ātrumu, kas pārsniedz 10 grādu minūtē, siltuma-saruktās starplikas ir vienīgā uzticamā iespēja bez kļūmēm sasniegt 15 000 ciklus. Ekstrudētas starplikas joprojām ir pieņemamas lietojumiem ar mazāk nekā 5000 cikliem visā iekārtas ekspluatācijas laikā vai gadījumos, kad temperatūras svārstības ir zemākas par 80 grādiem. Pieprasot piedāvājumus, pieprasiet piegādātājiem skaidri norādīt starpliku ražošanas metodi, jo daži ražotāji terminu ekstrudēts izmanto, lai aprakstītu termiski sarauktas čaulas, kas sākas kā ekstrudēta caurule, bet tiek pakļautas izplešanās un saraušanās procesam. Galvenā specifikācijas prasība ir tāda, ka starpliku pēc serdes ievietošanas uzklāj termiski saraujoties, nevis ar tiešu ekstrūzijas palīdzību uz serdes. Lai nodrošinātu maksimālu ciklisku kalpošanas laiku, apvienojiet termiski{17}}saruktu konstrukciju ar sieniņu biezumu no 2,2 mm līdz 2,5 mm, kas nodrošina vislabāko līdzsvaru starp atlikušā sprieguma pārvaldību un beztaras materiāla izturību.
