Pa Ddeunyddiau a Ddefnyddir ar gyfer Platiau Gwresogi mewn Cymwysiadau Tymheredd Uchel Dros 300 gradd ?

Mae platiau gwresogi alwminiwm (math safonol, wedi'u gorchuddio â PTFE) wedi'u cyfyngu i tua . 260 gradd . Ar gyfer gweithdrefnau sy'n gofyn am 300 gradd, 400 gradd neu hyd yn oed yn uwch, defnyddir dosbarth arbennig o ddeunyddiau a thechnolegau gwresogydd. Mae platiau gwresogi tymheredd uchel iawn yn gydrannau hanfodol mewn amrywiaeth eang o sectorau megis gweithgynhyrchu lled-ddargludyddion, halltu cyfansawdd, ffurfio gwydr a phrofi deunyddiau tymheredd uchel. Mae'r dewis o ddeunydd plât a math o wresogydd yn gwarantu gweithrediad dibynadwy, hyd yn oed dosbarthiad gwres a bywyd gwasanaeth hir o dan straen thermol dwys.

Meini Prawf Dethol Deunydd ar gyfer Platiau Tymheredd Uchel
Traditional materials are no longer viable at >300 gradd: alwminiwm (pwynt toddi 660 gradd ond yn gyflym yn colli cryfder uwch na 200 gradd) a PTFE (defnydd parhaus mwyaf 260 gradd). Y prif baramedrau ar gyfer y dewis o ddeunyddiau plât yw:

Tymheredd gweithredu parhaus uchaf - Rhaid i'r deunydd feddu ar gryfder mecanyddol a gwrthiant ocsideiddio neu ymgripiad ar y tymheredd penodedig.

Dargludedd thermol - Po uchaf yw'r dargludedd, y gorau yw'r unffurfiaeth tymheredd ar draws y plât.

Cyfernod ehangu thermol (CTE) - Rhaid iddo gyfateb i wresogyddion mewnosodedig a chaledwedd mowntio i atal straen gormodol.

Gwrthiant cyrydiad ac ocsidiad - O arwyddocâd arbennig mewn atmosfferau aer neu brosesau llym.

Cost a pheiriannu - Agweddau ymarferol ar weithgynhyrchu.

Opsiynau ar gyfer deunydd plât ar dymheredd uwch na 300 gradd
Mae'r dewis o ddeunydd yn dibynnu ar yr ystod tymheredd penodol, yr unffurfiaeth angenrheidiol a'r amgylchedd proses. Dyma'r deunyddiau mwyaf poblogaidd a ddefnyddir.

Dur Di-staen (304, 316, 321)
Mae platiau dur di-staen yn dda i tua 500 C (300 C yn ddibynadwy). Mae gan raddau 304 a 316 ymwrthedd ocsideiddio cryf a chryfder cymedrol. Ar gyfer beicio thermol dro ar ôl tro, mae gradd 321 (wedi'i sefydlogi â thitaniwm) yn cynnig ymwrthedd uwch i gyrydiad rhynggroenynnog.

Mae gan ddur di-staen, fodd bynnag, ddargludedd gwres cymharol isel (tua 15 W/m·K ar gyfer 304, o gymharu â 205 W/m·K ar gyfer alwminiwm). Yn aml mae angen platiau mwy trwchus (15-25 mm) i gyrraedd tymheredd arwyneb unffurf. Os nad yw'r plât yn ddigon trwchus, neu os rhoddir gwresogyddion yn rhy agos at yr wyneb, gall warping ddatblygu. Ar dymheredd uwch na 500 gradd, mae ocsidiad duroedd di-staen yn cyflymu ac mae angen aloion nicel uchel.

Nicel{0}}Aloion Cromiwm (Incoloy, Inconel)
Nicel{0}}cromiwm-aloi haearn ar gyfer gwaith caled fel Incoloy (800, 825) ac Inconel (600, 625) Mae gan y deunyddiau hyn gryfder da iawn a gwrthiant ocsideiddio hyd at 800 gradd a mwy. Dyma'r deunyddiau a ffefrir ar gyfer gwresogi platiau mewn aer neu atmosfferau cyrydol ar dymheredd o 500-800 gradd.

Mae gan Incoloy 800 dymheredd parhaus uchaf o tua 870 gradd. Gyda dargludedd thermol o tua 11-15 W/m·K, mae'n debyg i ddur di-staen. Mae ganddo gynnwys nicel uchel sy'n gwrthsefyll ocsidiad a chracio cyrydiad straen clorid. Gellir defnyddio Inconel 600 hyd at 1090 gradd ond mae'r dargludedd thermol yn disgyn i tua 15 W / mK ar dymheredd amgylchynol ac 20 W / mK ar 800 gradd. Mae'r aloion hyn yn costio llawer mwy na dur di-staen ond fel arfer dyma'r unig ddewis ymarferol ar gyfer gweithdrefnau tymheredd uchel iawn.

Efydd Alwminiwm Cast neu Haearn Hydwyth
Mae efydd alwminiwm bwrw (aloi copr-alwminiwm) yn ymgeisydd cryf ar gyfer cymwysiadau tymheredd uchel cymedrol (300-450 gradd) gan fod ganddo gryfder rhagorol a dargludedd thermol rhagorol (∼40-60 W / m · K). Fe'i defnyddir yn eang ar gyfer marw plât poeth ac offer mowldio lle mae trosglwyddo gwres yn bwysig. Ond nid yw efydd alwminiwm yn dderbyniol uwchlaw 500 gradd oherwydd ocsidiad.

Gellir defnyddio haearn hydwyth (haearn bwrw nodular) i tua 600 gradd gyda dargludedd thermol o tua 30–40 W/m·K. Yn rhatach nag aloion nicel a gellir eu ffurfio'n siapiau cymhleth. Fodd bynnag, mae haearn hydwyth yn agored i raddfa arwyneb ar 500 gradd C oni bai ei fod wedi'i orchuddio neu ei ddefnyddio mewn awyrgylch rheoledig.

Deunyddiau Amgen Egsotig
Ar gyfer y cymwysiadau tymheredd mwyaf (800-1200 gradd ) defnyddir platiau ceramig (alwmina, carbid silicon) neu blatiau graffit. Mae gan y platiau ceramig ddargludedd thermol isel iawn (20–30 W/m·K ar gyfer carbid silicon, 3–5 W/m·K ar gyfer alwmina) a allai greu unffurfiaeth tymheredd oni bai ei fod wedi'i adeiladu'n ofalus gyda dyfeisiau gwresogi gwasgaredig. Mae gan blatiau graffit ddargludedd thermol da (100-150 W / mK). Fodd bynnag, mae ocsidiad yn dechrau y tu hwnt i 400 gradd ac mae angen awyrgylch amddiffynnol (gwactod neu nwy anadweithiol). Mae'r deunyddiau hyn y tu allan i'r ystod o blatiau poeth diwydiannol arferol, ond fe'u crybwyllir er cyflawnrwydd.

Technolegau Gwresogydd Tymheredd Uchel Plât
Rhaid i'r gwresogydd sydd wedi'i fewnosod yn y plât neu sydd ynghlwm wrtho allu gwrthsefyll tymereddau uchel hefyd. Nid yw Gwresogyddion Rwber Silicôn wedi'u hinswleiddio PTFE safonol yn dderbyniol uwchlaw 260 gradd. Defnyddir y mathau o wresogyddion isod ar gyfer platiau tymheredd uwch-uchel.

Gwresogyddion Cetris – Tymheredd Uchel
Mae gwresogyddion cetris yn wresogyddion gwrthiannol silindrog sy'n cael eu gosod mewn tyllau drilio arbennig yn y plât. Ar gyfer gwasanaeth uwchlaw 300 gradd, rhaid i'r deunydd gwain fod yn aloi nicel uchel (Incoloy 800, Inconel 600) neu ddur di-staen gyda gwrthiant ocsideiddio derbyniol. Mae'r inswleiddiad y tu mewn yn magnesiwm ocsid cywasgedig (MgO) sy'n sefydlog i> 800 gradd. Gall gwresogyddion cetris gyrraedd tymereddau arwyneb o 750 gradd a mwy.

Mae gan y gwresogyddion hyn ddwysedd pŵer da iawn (hyd at 50 W/cm 2 ) a gellir eu trefnu mewn grid i greu tymheredd plât unffurf. Fodd bynnag, rhaid ystyried y diffyg cyfatebiaeth CTE rhwng y wain gwresogydd a'r deunydd plât. Mae ffit rhydd (clirio 0.05-0.10 mm) yn caniatáu ehangu ac ailosod y gwresogydd.

Band Inswleiddiedig Mica neu Gwresogyddion Strip
Mae gwresogyddion wedi'u hinswleiddio Mica yn cael eu gwneud allan o wifren gwrthiant wedi'i chlwyfo ar graidd mica wedi'i wasgu rhwng cynfasau mica a'u gorchuddio â gwain fetel (dur di-staen neu Incoloy). Fel arfer mae'r gwresogyddion hyn naill ai'n cael eu clampio o amgylch yr ymylon neu eu bolltio i ochr isaf plât gwresogi. Mae inswleiddiad Mica yn cael ei raddio ar gyfer gweithrediad parhaus ar dymheredd hyd at 480 gradd (rhai graddau i 650 gradd [). Mae gwresogyddion Mica yn ddelfrydol ar gyfer gwahanol gymwysiadau plât tymheredd uchel, gyda thymheredd y wain metel yn cyrraedd 450-600 gradd.

Gellir bwrw gwresogyddion stribed (croes-adran hirsgwar) i'r plât neu eu cau i mewn i rigolau wedi'u peiriannu. Mae ganddynt ddwysedd wat is (5-15 W/cm2 yn aml) na gwresogyddion cetris, ond maent yn haws eu newid.

Gwresogyddion Trydan Ffibr Ceramig
Ar gyfer tymereddau plât uwchlaw 600 gradd, defnyddir gwresogyddion wedi'u hinswleiddio â ffibr ceramig. Mae'r rhain yn defnyddio gwifren gwrthiant (FeCrAl neu NiCr) wedi'i gosod mewn blanced ffibr ceramig neu fwrdd ceramig wedi'i ffurfio dan wactod. Mae'r inswleiddiad ceramig yn gadarn i 1200 gradd. Mae gwresogyddion o'r fath yn cael eu defnyddio'n aml fel paneli rheiddiadur rhad ac am ddim, heb eu crynhoi mewn plât metel. Os oes angen plât metel o hyd (dywedwch am gefnogaeth fecanyddol neu hyd yn oed dosbarthiad tymheredd), gellir lleoli gwresogydd ceramig y tu ôl i blât tenau Incoloy, y plât yn cael ei gynhesu gan ymbelydredd a dargludiad.

Siart Dewis Deunydd Platiau Gwresogi Tymheredd Uchel-
Mae'r tabl canlynol yn amlinellu prif nodweddion deunyddiau plât gwresogi tymheredd uchel nodweddiadol.

Deunydd Uchafswm Gradd Tymheredd Parhaus Dargludedd Thermol W/m·K Cost Cymharol Cymwysiadau Nodweddiadol
Alwminiwm (6061) 200 (gorchuddio) 205 Isel Ddim yn briodol uwchlaw 260 gradd Dur Di-staen 304 500 15 Isel Pwrpas cyffredinol i 500 gradd; risg o warping
Dur Di-staen 321 550 15 Isel-Gwrthedd canolig i feicio thermol
Incoloy 800 870 11-15 Uchel 500-800 gradd ; ymwrthedd ocsideiddio
Inconel 600 1090 15-20 Tymheredd Uchel Iawn Extreme; atmosfferau cyrydol
Efydd Alwminiwm Cast 450 40-60 Dargludydd canolig Da; offer mowldio
Haearn hydwyth 600 30-40 Isel-Canolig Rhad i 600 gradd ; graddio uchod
Silicon Carbide (ceramig) 1400 20-30 Brittleness uchel iawn ar dymheredd uchel
Dyluniad Platiau - Ystyriaethau Ymarferol
Camgymhariad o Ehangiad Thermol
Os ydych chi'n mewnosod gwresogyddion metel (gwresogyddion cetris o'r fath) mewn plât o ddeunydd gwahanol, rhaid i chi ystyried y gwahaniaeth yn y cyfernod ehangu thermol (CTE). Er enghraifft, mae gan wresogydd cetris Incoloy CTE o tua 15 x 10⁻⁶/ gradd, ac mae gan blât Incoloy CTE tebyg, felly nid oes unrhyw anghysondeb. Fodd bynnag, bydd plât dur di-staen (CTE ~ 17) gyda gwresogyddion Inconel (CTE ~ 14) yn cynhyrchu straen cneifio wrth ei gynhesu. Mae ffit clirio a thymheredd uchel gwrth-gafael cyfansawdd neu ffoil graffit yn gwneud symudiad cymharol bosibl.

Ymwrthedd Ocsidiad
Ar gyfer platiau sy'n gweithio ar 500 C mewn aer, mae ocsidiad yr arwyneb yn anochel. Gall gorchudd ocsid tenau fod yn oddefadwy, ond gall graddio sylweddol newid yr allyriad a llygru'r broses. Gall glanhau cyfnodol neu gymhwyso haenau ceramig tymheredd uchel (ee, wedi'i seilio ar alwmina) helpu i leihau graddio. Mewn cymwysiadau hanfodol gellir defnyddio carth nwy anadweithiol (nitrogen neu argon) o amgylch y plât.

Plât Mowntio i'r Gwresogydd
Ar dymheredd uchel, mae presyddu neu weldio gwresogyddion i mewn i'r plât yn cael ei osgoi fel arfer, gan fod ailosodiadau wedyn yn amhosibl. Clampio mecanyddol (ar gyfer gwresogyddion stribedi) neu wresogyddion cetris symudadwy mewn tyllau wedi'u drilio yw'r opsiynau a argymhellir. Dylid gosod past thermol neu lenwad dargludol (ee wedi'i seilio ar graffit) rhwng y gwresogydd a'r plât i gynyddu trosglwyddiad gwres a llenwi bylchau oherwydd ehangu.

Yn gryno
Mae platiau gwresogi ar gyfer cymwysiadau tymheredd uchel sy'n fwy na 300 gradd angen deunyddiau unigryw a thechnoleg gwresogydd. Mae alwminiwm a PTFE, safonol, yn mynd i fyny i tua 260 gradd. Mae gwresogyddion wedi'u hinswleiddio neu cetris Mica mewn platiau dur di-staen yn ddarbodus ar gyfer yr ystod 300-500 gradd, ond mae'n rhaid delio â warping ac ocsidiad. Mae aloion nicel-cromiwm (Incoloy, Inconel) yn cael eu ffafrio fel deunyddiau plât ar gyfer yr ystod 500-800 gradd gan ddefnyddio naill ai gwresogyddion cetris tymheredd uchel (gwain Incoloy, inswleiddio MgO) neu wresogyddion ffibr ceramig. Yn yr ystod 300-600 gradd, mae efydd alwminiwm bwrw a haearn hydwyth yn cael ei ddefnyddio at ddibenion arbenigol lle mae dargludedd gwres yn cael ei ffafrio. Bydd unrhyw gydran yn torri'n gyflym os eir y tu hwnt i'r tymheredd parhaus uchaf. Dyma sut mae'r terfynau deunydd yn diffinio'r amlen weithredu hyfyw. Trwy ddewis addas o ddeunyddiau plât a mathau o wresogyddion, gellir dylunio platiau gwresogi tymheredd uchel dibynadwy ar gyfer prosesau diwydiannol heriol.