Sut Mae Trwch Wal Gwain Dur Di-staen 316 yn Effeithio ar yr Ehangiad Thermol-Straen a Achosir ar Ryngwyneb MgO Yn ystod Cylchoedd Gwresogi Ailadroddus o 20 i 400 Gradd Celsius?

Mae'r gyffordd rhwng y wain 316 o ddur di-staen a'r inswleiddiad magnesiwm ocsid yn bwynt methiant sylweddol ond sy'n cael ei esgeuluso'n aml i beirianwyr dylunio sy'n gwerthuso gwydnwch hirdymor gwresogyddion trochi trydan sy'n gweithredu mewn defnydd cylchol tymheredd uchel. Mae'r wain 316 yn ehangu mwy na'r MgO gyda phob cylch gwresogi gan fod y cyfernod ehangu thermol o 316 (tua 17 x {{ }} / gradd ) tua 2 gwaith yn fwy na MgO cywasgedig (tua 9 x {{ }} / gradd ). Mae'r ehangiad gwahaniaethol hwn yn arwain at straen cneifio yn y rhyngwyneb wain-MgO. Dros filoedd o gylchoedd gall y pwysau hyn achosi dadbondio, ffurfio bylchau a gorboethi'r wifren ymwrthedd yn y pen draw. Mae'r straen rhyngwynebol hyn yn dibynnu'n uniongyrchol ar drwch wal y wain, gan fod y wal fwy trwchus yn cyfyngu ar yr ehangiad mewn ffordd wahanol o'i gymharu â'r wal denau. Yn yr astudiaeth hon, mae'r gydberthynas rhwng 316 o drwch wal gwain ac ehangiad thermol a achosir gan straen rhyngwynebol yn cael ei fesur i ddarparu'r awgrymiadau dethol ar gyfer cymwysiadau cylch uchel.

Y Wain-Rhyngwyneb MgO: Mecaneg Ehangu Thermol Gwahaniaethol
Pan fydd y gwresogydd yn cael ei adeiladu, mae'r inswleiddiad MgO yn cael ei gywasgu yn erbyn wyneb mewnol y gwain 316 gan bwysau dwys swaging. Y canlyniad yw ffit ymyrraeth dynn â straen cywasgol gweddilliol ar y rhyngwyneb. Mae'r ddau ddeunydd yn ehangu gyda'r gwres o'r gwresogydd. Mae'r wain 316 yn ceisio ehangu'n allanol i'r cyfeiriad rheiddiol ac amgylchiadol. Mae gan y MgO y cyfernod ehangu is ac mae'n gwrthsefyll yr ehangiad hwn. Mae hyn yn arwain at ostyngiad mewn straen cywasgol rhyngwynebol, neu ar dymheredd digon uchel, newid i straen tynnol a datblygiad bwlch. Mae'r tymheredd critigol ar gyfer gwahaniad rhyngwynebol yn dibynnu ar y tensiwn gweddilliol cychwynnol a achosir gan swaging ac anystwythder y wal wain. Mae'r anystwythder rheiddiol yn cynyddu gyda thrwch wal y wain, sy'n golygu ei fod yn gwrthsefyll ehangu'n fwy grymus ac yn cynnal cyswllt rhyngwynebol i dymheredd uwch. Ar y llaw arall, mae gwain waliau tenau yn cydymffurfio'n well a gall ganiatáu ffurfio bylchau ar dymheredd is. Fodd bynnag, pan fydd bwlch yn cael ei ffurfio, mae'r leinin â waliau tenau yn profi straen plygu lleol mwy oherwydd bod y wal heb ei chynnal yn gwyro o dan bwysau mewnol neu raddiannau thermol.

Cydberthynas feintiol o gadw straen rhyngwynebol a thrwch wal
Mae astudiaeth elfen gyfyngedig o wain allanol 10 mm o ddiamedr 316 wedi'i lenwi â MgO wedi'i gywasgu i 3.0 g/cm3 yn rhoi amcangyfrifon meintiol o straen rhyngwynebol fel swyddogaeth o drwch wal a thymheredd. Mae'r straen cywasgol rhyngwynebol ar ôl swaging tymheredd ystafell tua 30 MPa ar gyfer trwch wal 1.0 mm, 45 MPa ar gyfer wal 1.5 mm a 60 MPa ar gyfer wal 2.0 mm. Mae'r wain fwy trwchus yn dal mwy o gywasgu gweddilliol, gan fod y broses swaging yn rhoi straen mwy ar y MgO cyn i'r wain gynhyrchu'n blastig. Mae'r straen rhyngwynebol yn gostwng yn llinol gyda chynnydd tymheredd oherwydd ehangiad gwahaniaethol. Mae'r tymheredd dadbondio, pan fo'r straen rhyngwynebol yn sero, tua 280 gradd ar gyfer y wal 1.0 mm, 340 gradd ar gyfer y wal 1.5 mm a 380 gradd ar gyfer y wal 2.0 mm. Ar ôl dadbondio, mae'r wain 1.0 mm yn dangos straen tynnol rhyngwynebol o ~ 5 MPa, tra bod y wain 2.0 mm yn parhau i gael ei gywasgu trwy gydol y cylch cyfan ar gyfer y gwresogydd tymheredd uchaf o 400 gradd. Mae'r bond rhwng gwain a MgO yn cael ei golli pan ddaw'r rhyngwyneb tynnol. Mae hyn yn arwain at fylchau bach sy'n cyfrannu at y gwrthiant thermol o'r wifren ymwrthedd i'r wain. Nid yw'r MgO yn yr ardal bwlch bellach yn ddargludydd thermol da, a gall man poeth lleol ddatblygu a allai gyflymu ocsidiad y wifren.

Blinder Cylchol y Rhyngwyneb a Diraddio Gwresogydd
Mewn gwasanaeth cylchol, mae'r newid ailadroddus yn y tensiwn rhyngwynebol o gywasgu i dynnol neu o gywasgedig i ddadbondio yn achosi difrod cronnol i'r cyswllt MgO gwain. Ar gyfer gwain wal 1.0 mm sy'n gweithio rhwng 20 gradd a 400 gradd, mae'r rhyngwyneb yn gweld tua amrywiad tymheredd 300 gradd. Mae pob cylchred yn mynd o gywasgiad uchel ar dymheredd amgylchynol i ddim straen ar 280 gradd i densiwn ar 400 gradd. Gall y gwrthdroad cylchol hwn o densiwn hyrwyddo traul yn y rhyngwyneb, gan greu powdr MgO sy'n cyfyngu ymhellach ar gyswllt thermol. Ar ôl 1000 o gylchoedd, gall ymwrthedd thermol ar y rhyngwyneb dyfu 20-40%, gan olygu bod angen mwy o dymheredd gwifren i gadw allbwn gwres yn gyson. Ar gyfer gwain wal 2.0 mm, ar draws yr un ystod tymheredd, mae'r rhyngwyneb mewn cywasgu ar bob tymheredd. Mae'r straen yn amrywio o gywasgiad 60 MPa ar dymheredd amgylchynol i tua 10 MPa o gywasgiad ar 400 gradd - pwysau cyswllt positif bob amser. Dim poeni na bwlch yn ffurfio. Mae profion arbrofol o 316 o wresogyddion gwain sy'n destun 5,000 o gylchoedd o 20 gradd i 400 gradd yn dangos bod gan wain wal 1.0 mm gynnydd o 35% mewn ymwrthedd thermol a gostyngiad o 15% mewn ymwrthedd inswleiddio. Dangosodd yr un prawf ar wain wal 2.0mm lai na 5% o amrywiad yn y naill baramedr neu'r llall.

Argymhellion trwch wal ar gyfer cymwysiadau cylch uchel, tymheredd uchel
Mae'r tabl canlynol yn rhoi 316 o drwch wal gwain a argymhellir ar gyfer uchafswm tymheredd gweithredu penodol a nifer y cylchoedd thermol a ragwelir. Yn cymryd yn ganiataol y weithdrefn swaging confensiynol a dim post-anelio swage. Mae gwerthoedd yn rhagdybio bywyd gwasanaeth targed heb unrhyw golled perfformiad thermol sylweddol.

Tymheredd Gwain Uchaf Cylchredau Thermol a Ddisgwylir Yn Ystod Bywyd Gwasanaeth Argymhellir Isafswm o 316 Trwch Wal Cyflwr Rhyngwynebol ar y Tymheredd Uchaf Gwrthwynebiad Thermol Disgwyliedig Mynd i Fyny Ar ôl Seiclo i Fyny
Hyd at 250 gradd C0.8 - 1.0 mm Unrhyw nifer o weddillion cywasgol < 5% 250 - 300 gradd< 1,000 1.0 – 1.2 mm Close to zero or mildly tensile 5 – 10% 250 – 300°C 1,000 – 5,000 1.2 – 1.5 mm Compressive with margin< 5% < 300°C < 350°C < 500 1.2 – 1.4 mm Slightly tensile on peak 10 – 15%
300 – 350 gradd 500 – 2,000 1.5 – 1.8 mm Yn parhau i fod yn gywasgol < 5% 350 – 400 gradd < 500 1.6 – 2.0 mm Ychydig yn tynnol ar frig 10 – 20%
350 – 400 gradd 500 – 2,000 2.0 – 2.5 mm Aros yn gywasgol<5%
>400 gradd Unrhyw rif Heb ei argymell gyda ffurfiant Bwlch MgO yn debygol Anrhagweladwy
Ar gyfer cymwysiadau sydd angen tymheredd uchaf uchel a chyfrifiadau beiciau mawr fel offer sterileiddio neu ffyrnau beicio thermol, argymhellir yn gryf i ddewis gwain 2.0 mm a thrwchus 316. Mae'n rhaid i ni dderbyn y gosb wres sy'n gynhenid ​​yn y wal drwchus fel y nodwyd mewn erthyglau blaenorol fel pris cyfanrwydd rhyngwynebol hirdymor. Fel arall, gall peirianwyr bennu proses anelio swage post sy'n lleihau straen gweddilliol ond sydd hefyd yn lleihau'r cywasgu rhyngwynebol cychwynnol. Mae cadw straen rhyngwynebol yn union yr un fath ar gyfer gwain anelio o 1.6 mm a gwain heb ei anelio o 1.2 mm. Mae'n dibynnu ar naill ai bod y cais yn canolbwyntio'n fwy ar yr effeithlonrwydd thermol neu wydnwch y cylch.

Dylunio Dulliau i Liniaru Straen Rhyngwynebol mewn Gwain Waliog
Ar gyfer cymwysiadau sydd angen gwain â waliau tenau o dan 1.2 mm am resymau ymatebolrwydd thermol ond gan gynnwys beicio thermol i dymheredd uchel, mae tri datrysiad dylunio y gellir eu dilyn i leihau dadbondio rhyngwynebol. Y cyntaf yw ychwanegu cotio bach o saim neu bast gyda dargludedd thermol cryf ar y rhyngwyneb MgO wain yn ystod y cynulliad. Er enghraifft, mae saimau silicon wedi'u llwytho â boron nitrid yn cadw cydymffurfiaeth ar draws beicio tymheredd ac yn llenwi unrhyw fylchau a allai godi, gan gynnal cyswllt thermol. Yr ail dechneg yw rhedeg y gwresogydd ar dymheredd wrth gefn isaf yn hytrach nag oeri i'r amgylchedd rhwng cylchoedd. Ar gyfer y gwresogydd sy'n beicio o 150C i 400C yn lle 20C i 400C, mae'r amrywiad straen rhyngwyneb yn cael ei leihau tua 50%. Y trydydd dull yw diffinio gwain diamedr allanol llai gyda'r un trwch wal. Mae anystwythder rheiddiol yn gymesur â phedwerydd pŵer y diamedr. Felly, mae gan wain OD 6 mm gyda wal 1.0 mm fwy o anystwythder rheiddiol na gwain OD 10 mm gyda wal 1.0 mm. Gall y dylunydd leihau'r diamedr i gael buddion wal denau ar gyfer ymatebolrwydd thermol a dal i fod â chysylltiad rhyngwyneb â thymheredd uwch. Pan nodir waliau tenau ar gyfer defnydd cylchol tymheredd uchel, dylai peirianwyr ofyn i weithgynhyrchwyr gwresogyddion am gyfrifiadau straen rhyngwynebol. Mae'r dadansoddiad yn swyddogaeth o gymhareb lleihau swage, dwysedd cywasgu MgO a phroffil tymheredd a ragwelir. Os na allwch gael y dadansoddiad hwn gan wneuthurwr, mae'n amheus ei fod yn cynhyrchu gwresogydd dibynadwy ar gyfer ceisiadau cylchol heriol.