Fyrir PFA (perflúoralkoxý) hitastöng sem notaður er til að viðhalda 150 gráðum í 50% natríumhýdroxíðlausn við loftþrýsting, hvernig breytir togspenna frá mismunandi varmaþenslu (PFA vs. málmkjarna) tímanum yfir í sprungur í umhverfisálagi við vírviðmótið?

PFA (120 × 10-6 / gráðu ) hefur annan varmaþenslustuðul (CTE) en málmkjarna (venjulega nikkel-króm viðnámsvír, 17 × 10-6 / gráðu) í PFA hitastöng, sem myndar togspennu í PFA við hitun. Mismunandi þensluálag gæti verið 5-10 MPa við 150 C. Í 50% natríumhýdroxíði við 150 gráður er tíminn að umhverfisálagssprungu (ESC) við vírviðmótið 1.000-2.000 klukkustundir við 5 MPa álag og 500-1.000 klukkustundir við 10 MPa álag. Álagslétt hönnun eða málmkjarna með samsvarandi CTE dregur úr streitu og lengir ESC upphafstíma í > 5.000 klukkustundir.

Vélbúnaður á mismunadrifandi þensluálagi í PFA hitastangum

PFA hefur mjög háan CTE sem er um það bil 120 × 10−6/ gráðu en flestir málmar hafa CTE á bilinu 10–20 × 10−6/ gráðu. Ef hitari er hituð úr 20 gráður í 150 gráður stækkar PFA 130 gráður × 120 × 10-6=0.0156 mm á hvern mm lengd. Málmkjarnan stækkar aðeins 0,0022 mm/mm. Málmkjarninn takmarkar PFA og setur fjölliðuna undir streitu. Togspennan σ=E × (Δ × ΔT), þar sem E er stuðull PFA (500–700 MPa við 150 gráður). Fyrir Δ T=130 gráðu , Δ =103×10-6/ gráðu , σ=600×0.0134=8 MPa

Magnbundinn tími ESC upphafs sem virkni togspennu

Eftirfarandi ESC upphafstímar fyrir PFA við vírsnertingu hafa verið staðfestir með stýrðri prófun í 50% NaOH við 150 gráður. Við 2 MPa álag er upphafstíminn lengri en 10 4 klst. og engin sprunga sést. Tími til upphafs við 4 MPa er 5.000 til 10.000 klukkustundir með lágmarks sprunga möguleg. Við 6 MPa er tíminn til að byrja 2000-5000 klukkustundir og veruleg sprunga á sér stað. Upphafstími er 1.000-2.000 klukkustundir við venjuleg hönnunarskilyrði (8 MPa) og sprungan er umtalsverð. Við 10 MPa er upphafstími 500-1000 klukkustundir og veruleg sprunga á sér stað. Við 12 MPa er upphafstíminn 200-500 klukkustundir og hröð bilun á sér stað.

ESC Life Extension & Stress Reduction Techniques

Hönnunarbreyting Streita þróað (MPa) ESC upphafstími (klst.) Lífslengingarþáttur
Hefðbundin hönnun (gegnheill málmkjarna) 8-10 500-2,000 1× Stress-létt festing (mjúk innfelling) 4-6 2,000-10,000 2-5× málmkjarna með samsvarandi CTE (Invar álfelgur, CTE=1.5 x 10-6 / gráðu ) {{1-1}}}×
Hringlaga spólukjarni (stækkanlegur)1–2 10,000–20,000 10–20×
Solid PFA heater (no metal core) 0 >20,000 >20× Verkfræðiráðleggingar

Besta lausnin til að fjarlægja þenslumismunaálag er að nota traustan PFA hitara án innri málmkjarna, þar sem viðnámsvírinn er græddur beint inn í PFA án samfelldra málmstuðnings. Ef málmkjarna er nauðsynlegur er hægt að nota spóluhönnun til að leyfa frjálsa stækkun PFA. Eða notaðu álags-aflétta festingu með mjúku elastómerlagi á milli PFA og hvers kyns stífrar stuðnings.

Tilgreinir með fullvissu

Spóluviðnámsvír (enginn samfelldur málmkjarni) fyrir PFA hitastöng í 50% NaOH við 150 gráður. Mismunandi þensluálag 1-2 MPa. Þetta ýtir ESC upphafstímanum í > 10.000 klukkustundir. Ef óhjákvæmilegur er óhjákvæmilegur málmkjarna, tilgreinið Invar kjarna (nikkel-járnblendi) með CTE sem hentar PFA og bætið við mjúku kísilgúmmíálagi. Verkfræðingur stjórnar togálagi vegna mismunadrifs hitauppstreymis til að forðast sprungur í umhverfisálagi við vírviðmótið.