Waqt l-estrużjoni tal-PFA fuq qalba tal-metall, il-polimeru joħroġ mid-die f'350-400 grad u jibred għat-temperatura tal-kamra. Ir-rata tat-tkessiħ tiddetermina kif il-ktajjen tal-polimeru jiffriżaw f'posthom, jikkontrollaw direttament id-distribuzzjoni tal-istress residwu fil-kisja tal-heater lest. It-tkessiħ bil-mod (5-10 gradi kull minuta) jippermetti li l-ktajjen jirrilassaw, li jirriżulta fi stress residwu baxx (1-3 MPa) imqassam b'mod uniformi tul il-ħxuna tal-ħajt. It-tkessiħ mgħaġġel (50-100 grad kull minuta, eż., it-tifi tal-ilma) jiffriża l-ktajjen fi stat orjentat, u joħloq stress residwu għoli (5-10 MPa) ikkonċentrat fl-uċuħ ta 'ġewwa u ta' barra. Għal għant PFA ta 'ħxuna ta' 2 mm, tkessiħ mgħaġġel joħloq stress tensili fil-wiċċ ta 'ġewwa (PFA-interface tal-metall) ta' 6–8 MPa u stress kompressiv ta '4–6 MPa fil-wiċċ ta' barra. Din id-distribuzzjoni tal-istress taċċellera l-qsim tal-istress ambjentali u tippromwovi d-delaminazzjoni waqt iċ-ċikliżmu termali. It-tkessiħ bil-mod huwa preferut għal ħiters ta'-affidabbiltà għolja.
Mekkaniżmi ta' Rata ta' Tkessiħ u Ġenerazzjoni ta' Stress
Hekk kif il-PFA estruż jibred, il-wiċċ ta 'barra jissolidifika l-ewwel minħabba li jikkuntattja arja jew ilma li jkessaħ. Il-wiċċ ta 'ġewwa (kontra l-qalba tal-metall) jibqa' mdewweb itwal minħabba li l-qalba sħuna tnaqqas it-tkessiħ. Din is-solidifikazzjoni differenzjali toħloq gradjent termali madwar il-ħajt. Meta l-ġilda ta 'barra tissolidifika u tiċkien, tiġbed il-materjal ta' ġewwa li għadu-imdewweb 'l barra, u toħloq tensjoni fis-saff ta' barra u kompressjoni f'ġewwa. Hekk kif is-saff ta 'ġewwa finalment jissolidifika u jiċkien, jiġbed lura, u jreġġa' lura l-istat tal-istress. L-istress residwu finali jiddependi fuq ir-rata tat-tkessiħ u r-restrizzjoni tal-qalba tal-metall.
Għal għant-mitfi malajr (banju ta' l-ilma f'20 grad, rata ta' tkessiħ 80 grad /min), il-ġilda ta' barra tissolidifika fi żmien 2–3 sekondi. Is-saff ta 'ġewwa jieħu 30-60 sekonda biex jiksaħ taħt il-200 grad. Is-saff ta 'barra jissakkar fl-istress tensili (3-5 MPa) filwaqt li s-saff ta' ġewwa jissolidifika taħt tensjoni (5-8 MPa) mis-saff ta 'barra kontraenti. Ir-riżultat: wiċċ ta 'ġewwa f'tensjoni (ħażina), wiċċ ta' barra f'tensjoni (inqas ħażina). It-tensjoni fil-wiċċ ta' ġewwa tippromwovi l-bidu tax-xquq fl-interface tal-metall PFA-.
Għal għant-mkessaħ bil-mod (tkessiħ bl-arja f'forn ikkontrollat b'temperatura-, 8 gradi /min), il-gradjent tat-temperatura madwar il-ħajt huwa minimu. Il-ħajt kollu jissolidifika kważi simultanjament. L-istress residwu huwa baxx (1-2 MPa) u prinċipalment kompressiv fil-wiċċ ta 'ġewwa (tajjeb, minħabba li l-kompressjoni tagħlaq il-mikroxquq).
Stress Residwu vs Rata tat-Tkessiħ
| Metodu tat-tkessiħ | Rata tat-tkessiħ (grad/min) | Stress tal-wiċċ ta' ġewwa (MPa) | Stress tal-wiċċ ta' barra (MPa) | Tip ta' Stress fl-Interface | Riskju ta' delaminazzjoni |
|---|---|---|---|---|---|
| Forn jibred bil-mod (ittemprat) | 5–10 | −1 sa −2 (kompressivi) | −1 sa −2 (kompressivi) | Kompressiv (tajjeb) | Baxxa ħafna |
| Arja friska (temperatura tal-kamra, arja kwieta) | 15–25 | +1 sa +3 (tensjoni) | 0 sa +1 (tensjoni) | Tensili ħafifa | Baxx |
| Arja sfurzata (fann) | 30–50 | +3 sa +5 | +1 sa +3 | Tensili moderata | Moderat |
| It-tifi tal-ilma (kiesaħ) | 60–100 | +6 sa +10 | +3 sa +6 | Tensili għolja | Għoli |
| Quench ilma tas-silġ | 100–150 | +10 sa +15 | +5 sa +10 | Tensili għolja ħafna | Għoli ħafna |
Nota: Valuri pożittivi (+) jindikaw tensjoni tat-tensjoni; negattiv (-) jindika stress kompressiv.
Kif Stress Residwu Jaffettwa l-Prestazzjoni tal-Heater
Stress tensili residwu għoli fl-interface tal-metall PFA-(minn tkessiħ mgħaġġel) għandu tliet konsegwenzi negattivi:
Tkissir aċċellerat tal-istress ambjentali: Fil-preżenza ta 'kimiċi aggressivi (aċidi, solventi klorinati), l-interfaċċa enfasizzata tinqasam fi stress applikat aktar baxx. Ħiter bi stress residwu ta '8 MPa jista' jinqasam fi 30% HCl f'90 grad fi żmien 500 siegħa; l-istess heater bi 2 MPa stress residwu jdum 5,000 siegħa.
Ħajja taċ-ċiklu termali mnaqqsa: Kull ċiklu ta 'tisħin/tkessiħ iżid stress ta' espansjoni termali mal-istress residwu. Meta s-somma taqbeż il-qawwa tal-produzzjoni tal-PFA (12-15 MPa), l-interface tagħti. Ħiter imkessaħ malajr-(residwu 8 MPa) flimkien ma' stress termali (5 MPa) jilħaq 13 MPa-kważi rendiment. Ħiter imkessaħ bil-mod-(residwu 2 MPa) flimkien ma' stress termali (5 MPa) jilħaq 7 MPa-sikur.
Delaminazzjoni prematura: It-tensjoni tat-tensjoni tiġbed il-PFA 'l bogħod mill-qalba tal-metall, u toħloq mikrolakuni. L-umdità tgħaddi fil-lakuni, u t-tisħin sussegwenti jikkonverti l-umdità fil-fwar, u jgħaqqad l-għant.
Sejbien u Speċifikazzjoni
Residual stress can be measured by cutting a ring of the PFA sheath, slitting it axially, and measuring the resulting curvature (radius of curvature method). Fast-cooled tubes curl into a tight circle (radius 20–50 mm); slow-cooled tubes remain nearly straight (radius >200 mm).
Għall-ispeċifikazzjonijiet tal-akkwist, jeħtieġ: "Il-għant tal-PFA għandu jitkessaħ bil-mod-wara l-estrużjoni, b'rata ta' tkessiħ li ma taqbiżx 15-il grad /min minn tidwib sa 100 grad." Itlob kejl tal-istress residwu skont ASTM D6991 (metodu ta 'tubu qasma) bi kriterju ta' aċċettazzjoni: raġġ tal-kurvatura Akbar minn jew ugwali għal 150 mm għal ċirku twil ta '100 mm.
Konklużjoni: It-tkessiħ bil-mod inaqqas l-istress residwu b'70-80%
Ir-rata tat-tkessiħ waqt l-estrużjoni tal-PFA tiddetermina direttament id-distribuzzjoni tal-istress residwu fil-kisi tal-heater. It-tkessiħ mgħaġġel (it-tifi tal-ilma) joħloq stress ta 'tensjoni għolja (6–10 MPa) fl-interface tal-metall PFA-, jaċċellera l-qsim tal-istress, inaqqas il-ħajja taċ-ċiklu termali, u jippromwovi delamination. Tkessiħ bil-mod (5-15 grad / min, tkessiħ bl-arja jew forn) inaqqas l-istress residwu għal 1-3 MPa (kompressiv jew b'tensjoni baxxa), li jestendi l-ħajja tal-heater bi 3-5× f'servizz aggressiv. Għal kwalunkwe heater iddestinat għal ċikliżmu termali jew ambjenti korrużivi, speċifika tkessiħ bil-mod u vverifika b'kejl tal-istress residwu. Il-ħin tal-ipproċessar żejjed (sigħat vs minuti) iżid 10-20% mal-ispiża tal-manifattura iżda jħallas lura permezz ta 'ħajja ta' servizz itwal. Ħiter imkessaħ malajr-hija falliment li qed jistenna. Kessaħha bil-mod, enfasizzaha baxxa, saħħanha fit-tul. Dik hija r-regola tal-estrużjoni.
