Mae cromfachau cynnal gwresogydd PFA-a ddefnyddir i leoli gwresogyddion mewn tanciau neu i ddal offer ategol-yn achlysurol yn dwyn llwythi mecanyddol parhaus ar dymheredd uchel. Ar 180 gradd (ger terfyn defnydd parhaus PFA o 200 gradd), daw rhwygiad ymgripiad yn fodd methiant amlycaf ar gyfer cromfachau wedi'u llwytho. Ar gyfer braced wedi'i lwytho ar 5 MPa (sy'n nodweddiadol ar gyfer gwresogydd 10 kg sy'n hongian o gefnogaeth adran groes 50 mm²), yr oes rhwygiad ymgripiad realistig yw 500-2,000 awr, yn dibynnu ar radd PFA, crisialu ac ansawdd gweithgynhyrchu. Mae hyn yn llawer byrrach na bywyd gwasanaeth gwresogydd arferol (10,000-30,000 awr). Felly, ni ddylid defnyddio cromfachau PFA ar gyfer llwythi parhaus uwchlaw 2 MPa ar 180 gradd . Ar gyfer llwythi uwchlaw 2 MPa, defnyddiwch fracedi metel gyda gorchudd PFA neu gynheiliaid metel ar wahân. Mae'r data rhwygiad ymgripiad isod yn rhoi arweiniad ar gyfer dylunio diogel.
Mecanweithiau Ymyriad Ymlusgol ar 180 gradd
Ar 180 gradd , mae PFA uwchlaw ei drawsnewidiad gwydr (Tg { { }} gradd ) ond yn is na'i bwynt toddi (305 gradd ). Mae'r polymer yn arddangos ymgripiad viscoelastig: o dan lwyth cyson, mae'n dadffurfio'n barhaus. Yn y cam ymgripiad cynradd (0-100 awr gyntaf), mae straen yn cynyddu ar gyfradd ostyngol. Mewn ymgripiad eilaidd (100-1,000 awr), mae cyfradd straen yn gyson. Mewn ymgripiad trydyddol (y tu hwnt i 1,000 o oriau), mae straen yn cyflymu wrth i wagleoedd ffurfio ac mae'r trawstoriad effeithiol yn lleihau, gan arwain at rwyg. Ar gyfer braced PFA wedi'i lwytho ar 5 MPa ar 180 gradd, yr amser nodweddiadol i gyrraedd ymgripiad trydyddol yw 200-500 awr; mae rhwyg yn digwydd am 500-2,000 awr. Mae'r bywyd rhwyg yn dilyn paramedr Larson-Miller: LMP=T × (C + log t), lle mae T yn dymheredd (K), t yw'r amser i rwygo (oriau), a C yn gysonyn materol (≈20 ar gyfer PFA). Ar gyfer LMP penodol, mae tymheredd uwch yn lleihau bywyd yn esbonyddol.
Mae crisialu PFA yn effeithio'n fawr ar ymwrthedd ymgripiad. Mae gan-PFA crisialog uchel (55–65%) 2–3 × oes ymgripiad hirach na-PFA crisialogedd isel (35–45%). Mae cromfachau anelio (post-anelio mowldio ar 200 gradd am 4 awr) hefyd yn dangos bywyd hirach (gweler Erthygl #41). Mae geometreg y braced yn bwysig: mae corneli miniog yn crynhoi straen ac yn lleihau bywyd 50-80% o'i gymharu â dyluniadau radiws.
Creep Rupture Life gan Straen a Thymheredd
| Tymheredd ( gradd ) | Straen (MPa) | Gradd PFA | Crisialedd (%) | Torri Bywyd (oriau, nodweddiadol) | Modd Methiant |
|---|---|---|---|---|---|
| 180 | 2 | Safonol | 45 | 8,000–15,000 | Gwyriad gormodol (ymgripiad) |
| 180 | 3 | Safonol | 45 | 3,000–6,000 | Rhwygiad iasol |
| 180 | 4 | Safonol | 45 | 1,000–2,500 | Rhwygiad gyda ffurfio gwagleoedd |
| 180 | 5 | Safonol | 45 | 500–1,500 | Rhwyg cyflym |
| 180 | 6 | Safonol | 45 | 200–500 | Immediate deflection, rhwyg |
| 180 | 5 | -grisialogrwydd uchel (annealed) | 60 | 1,200–2,500 | 2 × bywyd yn erbyn safon |
| 180 | 5 | -grisialogrwydd isel (heb ei gynnal) | 38 | 300–800 | 50% bywyd yn erbyn safonol |
| 160 | 5 | Safonol | 45 | 3,000–6,000 | Mae tymheredd is yn ymestyn bywyd |
| 200 | 3 | Safonol | 45 | 500–1,500 | Terfyn uchaf bron ar gyfer PFA |
| 150 | 5 | Safonol | 45 | 6,000–12,000 | Yn dderbyniol ar gyfer llwythi ysbeidiol |
Argymhellion Dylunio Diogel
For PFA support brackets at 180°C, the maximum sustained stress should not exceed 2 MPa for long-term service (>5,000 o oriau). Cyfrifwch y straen fel σ=F / A, lle F yw'r llwyth (N) ac A yw arwynebedd trawsdoriadol lleiaf y braced (mm²). Ar gyfer llwyth 50 N (≈5 kg), arwynebedd gofynnol A=F/σ=50 / 2=25 mm². Braced gyda thrawstoriad o 5 mm × 5 mm (25 mm²) yw'r lleiafswm. Ar gyfer llwyth 100 N (10 kg), yr arwynebedd lleiaf yw 50 mm² (7 mm × 7 mm). Ychydig iawn o feintiau yw'r rhain; mae cromfachau mwy yn darparu ymyl diogelwch.
Ar gyfer llwythi uwchlaw 2 MPa ar 180 gradd, defnyddiwch fraced metel (dur di-staen, titaniwm, neu Hastelloy) gyda gorchudd PFA neu lewys i atal ymosodiad cemegol. Mae'r braced metel yn cario'r llwyth; mae'r PFA yn darparu ymwrthedd cemegol. Fel arall, cefnogwch y gwresogydd o'r brig (tensiwn) yn hytrach nag o'r gwaelod (cywasgu) gan ddefnyddio gwialen fetel trwy ganol y gwresogydd. Mae PFA yn gryfach mewn cywasgu nag mewn tensiwn; mae bywyd ymgripiad cywasgol yn 2-3 × yn hirach na bywyd ymgripiad tynnol ar gyfer yr un straen.
Ar gyfer cromfachau PFA presennol sy'n gweithredu ar straen uchel, archwiliwch bob blwyddyn am anffurfiad. Mesur dimensiynau gwreiddiol y braced a'i gymharu â cherrynt. Mae gwyriad parhaol sy'n fwy na 2 mm neu unrhyw graciau gweladwy yn cyfiawnhau ailosod ar unwaith. Os yw'r braced wedi dadffurfio ond heb gracio, gall barhau i weithredu ond ar gapasiti llai. Ar gyfer cymwysiadau critigol (gallai gwresogydd ddisgyn i'r tanc), disodli cromfachau anffurfiedig waeth beth fo'u statws cracio.
Enghraifft Maes
Roedd gwaith cemegol yn defnyddio bracedi PFA i gynnal gwresogydd 15 kg (llwyth 150 N) ar 180 gradd . Roedd adran groes y braced yn 10 mm × 8 mm (80 mm²), gan roi σ=150/80=1.9 MPa-o fewn y terfyn diogel. Ar ôl 18 mis (≈13,000 awr), dangosodd y braced 3 mm o allwyriad ond dim craciau. Roedd y gwresogydd yn dal i gael ei gefnogi. Ar ôl 2.5 mlynedd (18,000 o oriau), cyrhaeddodd gwyriad 6 mm, ac roedd y gwresogydd yn sagio. Disodlwyd y braced yn ystod cyfnod cau a drefnwyd. Nid oedd y braced wedi methu ond roedd yn agos at ddiwedd ei oes ddefnyddiol. Diwygiodd y ffatri ei ddyluniad i ddefnyddio cromfachau metel ar gyfer gosodiadau yn y dyfodol, gan nodi'r angen am oes amhenodol.
Casgliad: Cyfyngu Straen Braced PFA i 2 MPa ar 180 gradd
Dim ond 500-2,000 o oriau yw bywyd ymrithiad realistig braced cynnal gwresogydd PFA wedi'i lwytho ar 5 MPa a 180 gradd-ar gyfer y rhan fwyaf o gymwysiadau diwydiannol. Ar gyfer-gwasanaeth tymor hir (5,000+ awr), cyfyngwch y straen i 2 MPa. Ar gyfer llwythi uwchlaw 2 MPa, defnyddiwch fracedi metel gyda gorchudd PFA neu gynheiliaid metel ar wahân. Os oes rhaid defnyddio cromfachau PFA, nodwch grisialu uchel, PFA wedi'i anelio, radiws pob cornel, ac archwiliwch bob blwyddyn am wyriad. Mae PFA yn ddeunydd ardderchog ar gyfer ymwrthedd cemegol ond yn ddeunydd gwael ar gyfer cario llwyth parhaus ar dymheredd uchel. Peidiwch â gofyn i PFA wneud yr hyn y dylai metel ei wneud. Pan fyddwch mewn amheuaeth, defnyddiwch fetel. Mae cost gwresogydd yn disgyn i danc ac yn byrhau yn erbyn y wal yn llawer uwch na chost braced cynnal metel cywir. Peiriannydd y braced ar gyfer y llwyth, nid er hwylustod un datrysiad materol.
