Ishlab chiqarish usulining issiqlik siklining chidamliligiga ta'siri
Incoloy{0}}qoplangan PFA isitgichlari tez-tez yoqishni talab qiladigan{1}}ilovalarda, masalan, kimyoviy reaktorlar va termal zarba sinov uskunalari, metall yadro va polimer astarning qayta-qayta kengayishi va qisqarishiga ega. PFA astarini ishlab chiqarish usuli polimerning bu tsiklik shtammni delaminatsiya yoki yorilishsiz qanchalik yaxshi joylashtirishini aniqlaydi. 25 darajadan 180 gradusgacha bo'lgan 10 000 termal tsiklga duchor bo'lgan 78 ta isitgichning qiyosiy tahlili shuni ko'rsatadiki, issiqlik qisqartirilgan laynerlar o'rtacha tsiklik charchoq muddati 18 000 tsiklni ko'rsatadi, ekstrudirovka qilingan laynerlar esa 10 000 dan 12000000 tsiklda ishlamay qoladi. Ishlashdagi farq qoldiq stress taqsimoti va ishlab chiqarish usullari o'rtasidagi o'zaro bog'lanish sifati bilan bog'liq.
Ishlab chiqarish usullari o'rtasidagi qoldiq stress farqlari
Ekstrudirovka qilingan PFA qoplamalari eritilgan polimerni qolip orqali to'g'ridan-to'g'ri Incoloy yadrosiga majburlash va keyin tez sovutish orqali hosil bo'ladi. Bu jarayon polimerda yuqori qoldiq valentlik kuchlanishini hosil qiladi, polimer{3}}metall interfeysida 7,2 dan 8,5 MPa gacha fotoelastik analiz bilan o‘lchanadi. Issiqlik{5}}qisqartirilgan laynerlar quvur shaklidagi PFA alohida ekstrudirovka qilingan holda boshlanadi, so'ngra 320 gradusda kengaytiriladi va sovutishdan oldin yadro ustidan sirpanadi. Sovutish qisqarishi polimerda bosimli halqa kuchlanishini hosil qiladi, odatda interfeysda 2,5 dan 3,8 MPa gacha bo'lgan siqilish. Termal aylanish jarayonida siqib chiqarilgan astarning qoldiq kuchlanish kuchlanishi differensial termal kengayishdan tsiklik kuchlanish kuchlanishiga qo'shiladi va yoriqlar boshlanishini tezlashtiradi. Issiqlik{12}}qisqaruvchi laynerning siqilish qoldiq kuchlanishi tsiklik valentlik deformatsiyasini qisman qoplaydi va yorilish boshlanishini 1,5 dan 2,0 barobarga kechiktiradi.
Tsiklik yuk ostida yuzalararo bog'lanishning yaxlitligi
PFA va Incoloy qobig'i o'rtasidagi bog'lanish polimer yorilishidan oldin delaminatsiya mavjudligini aniqlaydi. Ekstrudirovka qilingan qoplamalar yuqori haroratli ekstruziya jarayonida Incoloy sirtining oksidlanishi orqali kimyoviy bog'lanish hosil qiladi va 4,2 MPa tortishish kuchiga- erishadi. Issiqlik{5}}qisqaruvchi laynerlar, asosan, mexanik shovqinlarni moslashtirishga asoslanadi, tortishish kuchi 2,8 MPa. Boshlangʻich bogʻlanish kuchining pastligiga qaramay, 10 000 sikldan soʻng issiqlik{9}}qisqaruvchi laynerlar 2,1 MPa ni saqlaydi, ekstrudirovka qilingan laynerlar esa 1,2 MPa gacha pasayadi, chunki qattiq kimyoviy bogʻlanish siklik deformatsiyani mikro sindirishsiz sigʻdira olmaydi. Muvaffaqiyatsiz interfeyslarni skanerlash elektron mikroskoplari shuni ko'rsatadiki, ekstrudirovka qilingan laynerlar 6000 tsikldan keyin to'liq delaminatsiyaga tarqaladigan interfasial bo'shliqlarni rivojlantiradi. Issiqlik{18}}qisqartirilgan laynerlarda hech qanday boʻshliqlar hosil boʻlmaydi, lekin 15 000 sikldan keyin polimer yorilishi namoyon boʻlishi mumkin, bunda bogʻ buzilmagan.
Yoriqlarni boshlash va tarqalish tezligi
Termal aylanish jarayonida yoriqlar o'sishining miqdoriy monitoringi ishlab chiqarish usullari o'rtasidagi progressiv farqni ochib beradi. Devor qalinligi 2,0 mm bo'lgan extruded astarlar o'rtacha 5200 tsiklda sirt mikro yoriqlarini boshlaydi. Devor bo'ylab yoriqning tarqalishi qo'shimcha 5800 tsiklni talab qiladi, bu esa 11000 tsiklda to'liq qalinlikdagi nosozlikka erishadi. Devor qalinligi bir xil boʻlgan issiqlik{8}}qisqartirilgan qoplamalar oʻrtacha 11500 tsiklda yoriqlarni boshlaydi, soʻngra qolgan devor boʻylab 6500 tsiklda tarqaladi va 18000 tsiklda muvaffaqiyatsizlikka uchraydi. Qisqartirilgan laynerlar uchun{15}}uzoqroq ishga tushirish davri bosimning qoldiq kuchlanishini aks ettiradi, bu esa engish uchun ko'proq tsiklik energiya talab qiladi.
Astar qalinligi va usuli bo'yicha tsiklik charchash muddati
| Astar devor qalinligi | Ekstrudirovka qilingan laynerning o'rtacha tsikllari muvaffaqiyatsizlikka uchraydi | Isitish-Kichik chiziqli median sikllari ishlamay qolguncha | Issiqlik uchun afzallik omili-Kichik |
|---|---|---|---|
| 1,5 mm | 7,800 | 13,500 | 1.73x |
| 2,0 mm | 11,000 | 18,000 | 1.64x |
| 2,5 mm | 14,500 | 23,000 | 1.59x |
| 3,0 mm | 18,000 | 28,000 | 1.56x |
Harorat diapazoni va rampa tezligining o'zaro ta'siri
Issiqlik{0}}qisqaruvchi laynerlarning tsiklik charchoq afzalligi yuqori harorat o'zgarishi va tezroq rampa tezligida yanada yaqqolroq namoyon bo'ladi. 25 darajadan 120 gradusgacha (95 daraja tebranish) daqiqada 5 daraja tezlikda aylanishlar uchun -qisqartirilgan laynerlar ekstrudirovka qilinganidan 1,4 baravar uzoqroq xizmat qiladi. Belanchakni 180 gradusgacha oshirish afzalliklarni 1,9x gacha kengaytiradi, chunki differensial termal kengayish kuchlanishi harorat bilan nochiziqli ravishda ortadi. Daqiqada 2 daraja, afzallik 1,3x. Daqiqada 15 gradus tezlikda ustunlik 2,2 barobarga etadi, chunki tez isitish qo'shimcha kuchlanish kuchlanishini keltirib chiqaradigan termal gradientlarni hosil qiladi, bu esa siqilgan issiqlik-qisqaruvchi laynerni yaxshiroq joylashtiradi.
Tsiklik xizmat ilovalari uchun spetsifikatsiya bo'yicha yo'riqnoma
10 000 dan kam yoki undan ko'proq ishlaydigan-o'chirilgan termal sikllarda ishlaydigan isitgichlar uchun devor qalinligidan qat'i nazar, ekstrudirovka qilingan konstruksiyadan ko'ra issiqlik-qisqartirilgan PFA qoplamalarini belgilang. Ilova haroratning 150 darajadan oshib ketishi yoki daqiqada 10 darajadan yuqori tezlikni o'z ichiga olgan bo'lsa, -qisqartirilgan laynerlar 15 000 tsiklni muammosiz bajarishning yagona ishonchli variantidir. Ekstrudirovka qilingan astarlar, uskunaning ishlash muddati davomida 5000 tsikldan kam bo'lgan yoki harorat o'zgarishi 80 darajadan past bo'lgan ilovalar uchun maqbul bo'lib qoladi. Kotirovkalarni so'rashda etkazib beruvchilardan laynerni ishlab chiqarish usulini aniq ko'rsatishni talab qiling. Asosiy spetsifikatsiya talabi shundaki, astar yadroga to'g'ridan-to'g'ri ekstruziya bilan emas, balki yadro kiritilgandan keyin termal qisqarish orqali qo'llanilishidir. Maksimal tsiklik xizmat qilish uchun devor qalinligi 2,2 mm dan 2,5 mm gacha bo'lgan issiqlik{16}}qisqartirilgan konstruktsiyani birlashtiring.
