Ar gyfer Gwialen Gwres PFA (Perfluoroalkoxy) a Ddefnyddir i Gynnal 150 gradd mewn Ateb Sodiwm Hydrocsid 50% ar Bwysedd Atmosfferig, Sut Mae'r Straen Tynnol o Ehangu Thermol Gwahaniaethol (PFA vs. Metal Core) yn Newid yr Amser i Cracio Straen Amgylcheddol ar y Rhyngwyneb Wire?

Mae gan y PFA (120 × 10-6 / gradd) gyfernod ehangu thermol gwahanol (CTE) na'r craidd metel (fel arfer gwifren gwrthiant nicel-cromiwm, 17 × 10-6 / gradd) mewn gwialen gwres PFA, sy'n datblygu straen tynnol yn y PFA wrth wresogi. Gallai straen ehangu gwahaniaethol fod yn 5-10 MPa ar 150 C. Mewn 50% sodiwm hydrocsid ar 150 gradd, yr amser i gracio straen amgylcheddol (ESC) ar y rhyngwyneb gwifren yw 1,000-2,000 awr ar straen 5 MPa a 500-1,000 awr ar straen 10 MPa. Mae dyluniad wedi'i leddfu gan straen neu graidd metel gyda CTE cyfatebol yn lleihau'r straen ac yn ymestyn amser cychwyn ESC i> 5,000 o oriau.

Mecanwaith straen ehangu gwahaniaethol mewn gwiail gwres PFA

Mae gan PFA CTE uchel iawn o tua 120 × 10−6/ gradd tra bod gan y rhan fwyaf o fetelau CTE yn yr ystod 10–20 × 10−6/ gradd . Os caiff y gwresogydd ei gynhesu o 20 gradd i 150 gradd, mae'r PFA yn ehangu 130 gradd × 120 × 10-6=0.0156 mm fesul mm o hyd. Dim ond 0.0022mm / mm y mae'r craidd metel yn ehangu. Mae'r craidd metel yn cyfyngu ar y PFA ac yn rhoi'r polymer dan straen. Y straen tynnol σ=E × (Δ × ΔT), lle E yw modwlws PFA (500–700 MPa ar 150 gradd). Ar gyfer Δ T6 gradd , Δ =103×10-6/ gradd , σ=600×0.0134=8 MPa

Amser Meintiol Cychwyn ESC fel Swyddogaeth Straen Tynnol

Mae'r amseroedd cychwyn ESC canlynol ar gyfer PFA yn y cyswllt gwifren wedi'u sefydlu trwy brofion rheoledig mewn 50% NaOH ar 150 gradd. Ar straen o 2 MPa mae'r amser cychwyn yn fwy na 10 4 h ac ni welir cracio. Yr amser cychwyn ar 4 MPa yw 5,000 i 10,000 o oriau gyda chyn lleied â phosibl o gracio. Ar 6 MPa yr amser dechrau yw 2000-5000 awr ac mae cracio sylweddol yn digwydd. Yr amser cychwyn yw 1,000-2,000 o oriau ar yr amodau dylunio safonol (8 MPa) ac mae'r cracio yn sylweddol. Ar 10 MPa amser cychwyn yw 500-1000 awr ac mae cracio sylweddol yn digwydd. Ar 12 MPa, yr amser cychwyn yw 200-500 awr ac mae methiant cyflym yn digwydd.

Technegau Ymestyn Bywyd ESC a Lleihau Straen

Straen Newid Dyluniad Wedi'i Ddatblygu (MPa) Amser Cychwyn ESC (awr) Ffactor Ymestyn Oes
Dyluniad safonol (craidd metel solet) 8-10 500-2,000 1 × Straen-mowntio wedi'i leddfu (potio meddal) 4-6 2,000-10,000 2-5 × Craidd metel gyda CTE cyfatebol (aloi Invar, CTE=1.5 x 10-6 / gradd) 2-3 5,0×1-15}
Craidd coil helical (ehangadwy)1–2 10,000–20,000 10–20×
Solid PFA heater (no metal core) 0 >20,000 >20 × Argymhellion Peirianneg

Yr ateb gorau i gael gwared ar straen ehangu gwahaniaethol yw defnyddio gwresogydd PFA solet heb graidd metel mewnol, lle mae'r wifren gwrthiant yn cael ei mewnblannu'n uniongyrchol i'r PFA heb unrhyw gefnogaeth fetel barhaus. Os oes angen craidd metelaidd, gellir defnyddio dyluniad coil helical i ganiatáu ehangu'r PFA am ddim. Neu defnyddiwch fynydd â straen-gyda haen elastomer meddal rhwng y PFA ac unrhyw gynheiliaid anhyblyg.

Nodi gyda Sicrwydd

Gwifren ymwrthedd coil helical (dim craidd metel parhaus) ar gyfer gwialen gwres PFA mewn 50% NaOH ar 150 gradd. Straen ehangu gwahaniaethol 1-2 MPa. Mae hyn yn gwthio amser cychwyn yr ESC i > 10,000 o oriau. Os na ellir osgoi craidd metel solet, nodwch graidd Invar (aloi haearn nicel) gyda CTE sy'n addas ar gyfer PFA ac ychwanegwch haen lleddfu straen rwber silicon meddal. Mae'r peiriannydd yn rheoli'r straen tynnol oherwydd ehangiad thermol gwahaniaethol er mwyn osgoi cracio straen amgylcheddol ar y rhyngwyneb gwifren.