Pam Mae Gwresogydd PFA gydag Elfen Gwifren wedi'i Dorchi'n Fwy Gwrthiannol i Sioc Thermol Na Chast-Mewn Dyluniad?

Mae sioc thermol, fel trochi gwresogydd poeth yn gyflym i hylif oer neu feicio pŵer cyflym, yn achosi graddiannau tymheredd mawr yn y wain PFA. Mae cydymffurfiad mecanyddol yr elfen torchog a chynhyrchu gwres gwasgaredig yn rhoi mantais i'r gwresogydd elfen gwifren torchog (gwifren ymwrthedd wedi'i chlwyfo o amgylch mandrel, wedi'i grynhoi yn PFA) dros gast mewn dyluniad (elfen gwresogi metel wedi'i bwrw'n uniongyrchol i floc o PFA) mewn perfformiad sioc thermol. Mae'r wifren wedi'i chlwyfo mewn coil a gall ystwytho ac ehangu'n annibynnol ar y wain PFA i amsugno llwythi ehangu gwahaniaethol. Mae gan y cast-mewn elfen fetel galed sy'n glynu'n uniongyrchol at y PFA. Mae gan y metel a'r PFA gyfernodau ehangu thermol tra gwahanol (CTE: metel 14-17 ppm/ gradd , PFA 110-120 ppm/ gradd ). Mae'r cyswllt anhyblyg yn creu straen mewn un man pan fydd tymheredd yn newid yn gyflym. Delamination neu gracio yn digwydd. Mae canlyniadau maes o brofion beicio thermol yn datgelu bod gwresogyddion gwifren torchog yn gwrthsefyll 5-10 yn fwy o gylchredau sioc thermol na dyfeisiau cast-in o bŵer cyfatebol.

Sut Mae'n Gwrthsefyll Sioc Thermol?
Mewn gwresogydd gwifren torchog nid yw'r wifren gwrthiant wedi'i rhwymo i'r PFA. Mae wedi'i fewnosod mewn craidd ceramig neu fetel, sydd wedi'i orchuddio â PFA. Mae'r coil yn rhydd i ehangu a chontractio'n rheiddiol ac yn echelinol gydag amrywiadau tymheredd. Mae gan y wifren CTE 6x yn is na'r wain, felly mae'r wain PFA yn ehangu'n fwy na'r wifren ond mae coiliau'r wifren yn agor rhywfaint (mae'r traw yn cynyddu) i drin yr anghysondeb. Ychydig iawn o straen cneifio a ddaw ar draws y cyswllt rhwng gwifren a PFA, gyda'r PFA yn gallu ystwytho o gwmpas y wifren heb gyfyngiad.

Mae cast{0}}mewn dyluniad yn crynhoi'r elfen wresogi metel yn gyfan gwbl (fel arfer gwialen syth neu diwb siâp U) yn PFA. Mae'r metel wedi'i rwymo i'r PFA. Mewn achos o newid tymheredd cyflym, mae'r PFA yn ehangu 6 × yn gyflymach na metel. Oherwydd bod y metel yn galed ac wedi'i gysylltu, ni all y PFA ehangu'n rhydd-mae'n cael ei ymestyn o amgylch y metel. Gall y straen tynnol sy'n arwain at y cyswllt PFA metel fod mor uchel â 5-10 MPa ar gyfer sioc thermol o 100 gradd . Mae gan PFA gryfder tynnol o 12-15 MPa ond cryfder rhwymo i fetel o 2-5 MPa. Mae'n gwahanu'r rhyngwyneb i greu bwlch. Mae lleithder yn mynd i mewn i'r bwlch ac mae'r siociau gwres sy'n cyd-fynd ag ef yn achosi i'r PFA chwalu.

Cylchredau Sioc Thermol: Cymhariaeth Feintiol
Sioc Tymheredd Adeiladu Math o Gwresogydd (ΔT) Cylchoedd i Ddilamiad/Methiant Cracio Modd Gwifren wedi'i thorchi, 2 mm PFA Wire wedi'i glwyfo dros graidd ceramig 100 gradd (150 gradd i 50 gradd) 5,000–10,000 Blinder graddol (gall y wifren dorri'n gyntaf)
Wire, PFA, 2 mm, coiled Same 50°C >20,000 Ychydig iawn o ddifrod
Gwialen syth, gwialen fetel bwrw mewnPFA 100 gradd 500–2000Metal{4}}ddelamiad PFA ar y rhyngwyneb
Cast{0}}i mewn, siâp U-Tiwb metel Bent wedi'i gastio mewn PTFE 100 gradd 200–1,000 Radiws mewnol cracio tro
Haen gludiog wedi'i gastio-mewn Metal + primer + PFA 100 gradd 1,000-3,000 Methiant adlyn (plicion preimio)
Gwifren torchog, gwain drwchus (3 mm PFA) Gwifren dorchog PFA drwchus 100 gradd 8,000–15,000 Gwain denau gwell
Slot ehangu craidd metel Cast-yn y craidd metel gyda bwlch 100 gradd 2,000-4,000 Wedi'i wella ond yn dal yn llai na thorchog
Pam Mae Castio-Mewn Dyluniadau yn Methu Dan Sioc Thermol
Mae'r cast-mewn dyluniad yn agored i niwed oherwydd yr arwynebedd bondio enfawr rhwng y metel a'r PFA. Am hyd 1 m, gwialen fetel diamedr 10 mm a fwriwyd yn PFA, arwynebedd bondio yw π x 10 x 1,000=31,400 mm2. Y diffyg cyfatebiaeth gyfan mewn ehangu ar gyfer 100 gradd yw ΔL=( _PFA - _metal) × L × ΔT=(110e-6) × 1000 × 100=11 mm. Mae'r PFA eisiau ymestyn 11 mm yn fwy na'r metel. Oherwydd eu bod yn gysylltiedig, mae'r PFA wedi'i ymestyn yn elastig ac yn cynyddu straen. Y straen cneifio ar y rhyngwyneb yw τ=G × ΔL / t, lle mae G yn modwlws cneifio a t yw trwch PFA. Ar gyfer t=5 mm G≈200 MPa τ=200 × 11 / 5=440 MPa amhosibl. Mewn gwirionedd, mae'r PFA yn arwain at ddadlaminadu yn y rhyngwyneb. Mae'r tensiwn wedi'i ganoli ar bennau'r wialen fetel (lle mae'r diffyg cyfatebiaeth fwyaf), ac mae craciau'n ffurfio ac yn tyfu i mewn.

Nid oes gan wresogyddion gwifren coiled ryngwyneb bondio mor enfawr. Mae'r wifren yn cysylltu â'r PFA ar bwyntiau lleol yn unig (diamedr allanol y coiliau). Mae cyfanswm yr ardal cyswllt yn fach iawn (10-20% o'r cast-yn yr ardal). Nid yw'r cysylltiadau wedi'u bondio (gall gwifren lithro). Mae symudiad gwifren, nid ymestyn PFA, yn darparu ar gyfer y diffyg cyfatebiaeth ehangu.

Goblygiadau Ymarferol ar gyfer Dewis
Ar gyfer ceisiadau lle mae seiclo thermol yn aml (cychwyn/stopio dyddiol, prosesau swp neu gylchredau glanhau sioc thermol), dylid nodi gwresogydd PFA gwifren torchog. Mae gwresogyddion cast-yn briodol ac yn nodweddiadol yn llai costus ar gyfer cymwysiadau cyflwr cyson (gweithrediad parhaus, dim beicio).

Delfrydol ar gyfer: Adweithyddion swp, llinellau platio sy'n cau'n ddyddiol, cylchoedd rhewi-, glanhau sioc thermol (trochi gwresogydd i hylif oer), gwresogyddion cludadwy.

Cast{0}}yn addas ar gyfer: Prosesu cemegol parhaus, gwresogi dŵr 24/7, gwresogyddion wrth gefn, cymwysiadau nad ydynt yn beicio.

Mae gwresogyddion gwifrau wedi'u torchi fel arfer 20-40% yn ddrytach na'r rhai a gafodd eu bwrw i mewn oherwydd eu bod yn weindio ac adeiladu yn fwy cymhleth. Mae premiwm yn cael ei gyfiawnhau gan fywyd estynedig o dan feicio thermol. Efallai y bydd gwresogydd cast-in sy'n torri ar ôl 500 o gylchoedd (6 mis o feicio dyddiol) yn cael ei ddisodli 5x mewn 2.5 mlynedd; gallai gwresogydd gwifren dorchog bara'r hyd cyfan gydag un ailosodiad.

Prawf Maes
The cast-in PFA heaters were utilised in a batch plating process with 10 cycles per day (heat up from 25°C to 85°C, then cool down to 25°C). Heaters delaminated after 3-4 months (ca. 1000 cycles) The plant was converted over to coil wire heaters. The same heaters lasted over 3 years (>10,000 o gylchoedd). Costau cychwynnol ychwanegol (premiwm o 30%) wedi'u had-dalu mewn 6 mis drwy lai o lafur adnewyddu ac amser segur.

Casgliad: Mae gwifren coiled 5-10 gwaith yn fwy gwrthsefyll sioc thermol
Mae'r gwresogydd PFA gydag elfen weiren dorchog yn llawer mwy ymwrthol i sioc thermol na chast-mewn dyluniad oherwydd gall y wifren dorchog blygu ac ehangu'n annibynnol ar y wain PFA i ddarparu ar gyfer ehangiad thermol gwahaniaethol heb greu tensiynau rhyngwynebol sylweddol. Mae'r cast-mewn dyluniad yn achosi i'r elfen fetel gael ei bondio'n gaeth i'r PFA, sy'n arwain at ddadlamineiddio a thorri gydag amrywiadau tymheredd cyflym. Ar gyfer ceisiadau sy'n profi beicio tymheredd rheolaidd (dyddiol neu lawer o gylchoedd y dydd) nodwch wifren torchog. Mae'r castio-i mewn yn iawn ac mae'r gost yn is am weithrediad parhaus, cyflwr cyson. Mae cast-mewn gwresogyddion yn cael eu lladd gan sioc thermol. Coil gwifren wedi goroesi. Ac os nad ydych chi'n siŵr, lapiwch ef. Mae'n fwy gwydn.