Il-parentesi ta' appoġġ tal-ħiters PFA-użati biex ipoġġu l-ħiters f'tankijiet jew biex iżommu tagħmir awżiljarju-xi kultant iġorru tagħbijiet mekkaniċi sostnuti f'temperaturi elevati. F'180 grad (ħdejn il-limitu ta 'użu kontinwu tal-PFA ta' 200 grad), il-qsim tal-creep isir il-mod ta 'falliment dominanti għal parentesi mgħobbija. Għal bracket mgħobbi f'5 MPa (tipiku għal heater ta '10 kg imdendel minn appoġġ ta' cross-50 mm²), il-ħajja realistika tal-qsim tal-creep hija 500–2,000 siegħa, skont il-grad PFA, il-kristallinità u l-kwalità tal-manifattura. Dan huwa ferm iqsar mill-ħajja tas-servizz tipika tal-heater (10,000–30,000 siegħa). Għalhekk, il-parentesi PFA m'għandhomx jintużaw għal tagħbijiet sostnuti 'l fuq minn 2 MPa f'180 grad. Għal tagħbijiet 'il fuq minn 2 MPa, uża parentesi tal-metall b'kisja PFA jew appoġġi separati tal-metall. Id-dejta tal-qsim tal-creep t'hawn taħt tipprovdi gwida għal disinn sikur.
Mekkaniżmi tal-Qtugħ tal-Creep f'180 grad
F'180 grad , PFA huwa 'l fuq it-transizzjoni tal-ħġieġ tiegħu (Tg=-15 grad ) iżda taħt il-punt tat-tidwib tiegħu (305 grad). Il-polimeru juri creep viscoelastic: taħt tagħbija kostanti, jiddeforma kontinwament. Fl-istadju tal-creep primarju (l-ewwel 0-100 siegħa), ir-razza tiżdied b'rata li tonqos. Fil-creep sekondarju (100-1,000 siegħa), ir-rata tat-tensjoni hija kostanti. Fi creep terzjarju (lil hinn minn 1,000 siegħa), it-tensjoni taċċellera hekk kif jiffurmaw vojt u s-sezzjoni trasversali effettiva tonqos, li jwassal għal qsim. Għal bracket PFA mgħobbi f'5 MPa f'180 grad, il-ħin tipiku biex jintlaħaq creep terzjarju huwa 200-500 siegħa; il-qsim iseħħ f'500–2,000 siegħa. Il-ħajja tal-qsim issegwi l-parametru Larson-Miller: LMP=T × (C + log t), fejn T hija t-temperatura (K), t huwa l-ħin biex jinqasam (sigħat), u C hija kostanti materjali (≈20 għal PFA). Għal LMP partikolari, temperatura ogħla tnaqqas il-ħajja b'mod esponenzjali.
Il-kristallinità tal-PFA taffettwa bil-qawwa r-reżistenza għat-tkaxkir. Il-PFA ta'-kristallinità għolja (55–65%) għandu 2–3× itwal ħajja tat-tkaxkir minn PFA ta'-kristallinità baxxa (35–45%). Il-parentesi ittemprati (ittemprar wara-molding f'200 grad għal 4 sigħat) juru wkoll ħajja itwal (ara l-Artikolu #41). Il-ġeometrija tal-parentesi hija importanti: il-kantunieri li jaqtgħu jikkonċentraw l-istress u jnaqqsu l-ħajja b'50-80% meta mqabbla ma 'disinji radjati.
Creep Rupture Life minn Stress u Temperatura
| Temperatura (grad) | Stress (MPa) | PFA Grad | Kristallinità (%) | Ħajja ta' Tkissir (sigħat, tipiċi) | Modalità ta' Ħsara |
|---|---|---|---|---|---|
| 180 | 2 | Standard | 45 | 8,000–15,000 | Deflessjoni eċċessiva (creep) |
| 180 | 3 | Standard | 45 | 3,000–6,000 | Qtugħ tal-creep |
| 180 | 4 | Standard | 45 | 1,000–2,500 | Ftuq b'formazzjoni ta' vojt |
| 180 | 5 | Standard | 45 | 500–1,500 | Qtugħ rapidu |
| 180 | 6 | Standard | 45 | 200–500 | Deflessjoni immedjata, qsim |
| 180 | 5 | -kristallinità għolja (ittemprat) | 60 | 1,200–2,500 | 2 × ħajja vs standard |
| 180 | 5 | Kristallinità-baxxa (mhux ittemprat) | 38 | 300–800 | 50% ħajja vs standard |
| 160 | 5 | Standard | 45 | 3,000–6,000 | Temperatura aktar baxxa testendi l-ħajja |
| 200 | 3 | Standard | 45 | 500–1,500 | Qarib l-ogħla limitu għall-PFA |
| 150 | 5 | Standard | 45 | 6,000–12,000 | Aċċettabbli għal tagħbijiet intermittenti |
Rakkomandazzjonijiet ta' Disinn Sikur
For PFA support brackets at 180°C, the maximum sustained stress should not exceed 2 MPa for long-term service (>5,000 siegħa). Ikkalkula l-istress bħala σ=F / A, fejn F hija t-tagħbija (N) u A hija l-erja minima tas-sezzjoni trasversali- tal-parentesi (mm²). Għal tagħbija ta' 50 N (≈5 kg), żona meħtieġa A=F/σ=50 / 2=25 mm². Parentesi b'cross-sezzjoni ta' 5 mm × 5 mm (25 mm²) hija l-minimu. Għal tagħbija ta '100 N (10 kg), l-erja minima hija 50 mm² (7 mm × 7 mm). Dawn huma daqsijiet minimi; parentesi akbar jipprovdu marġini ta 'sigurtà.
Għal tagħbijiet 'il fuq minn 2 MPa f'180 grad, uża bracket tal-metall (azzar li ma jissaddadx, titanju jew Hastelloy) b'kisja PFA jew kmiem biex tevita attakk kimiku. Il-parentesi tal-metall iġorr it-tagħbija; il-PFA jipprovdi reżistenza kimika. Inkella, ssostni l-heater minn fuq (tensjoni) aktar milli minn isfel (kompressjoni) billi tuża virga tal-metall miċ-ċentru tal-heater. PFA huwa aktar b'saħħtu fil-kompressjoni milli fit-tensjoni; il-ħajja ta' creep kompressiva hija 2–3 × itwal minn tensile creep life għall-istess stress.
Għal parentesi PFA eżistenti li joperaw bi stress għoli, spezzjona kull sena għad-deformazzjoni. Kejjel id-dimensjonijiet oriġinali tal-bracket u qabbel mal-kurrent. Deflessjoni permanenti ta' aktar minn 2 mm jew kwalunkwe qsim viżibbli jiġġustifika sostituzzjoni immedjata. Jekk il-parentesi tkun iddeformata iżda mhux maqsuma, tista 'tkompli taħdem iżda b'kapaċità mnaqqsa. Għal applikazzjonijiet kritiċi (heater jista 'jaqa' fit-tank), ibdel il-parentesi deformati irrispettivament mill-istatus tal-qsim.
Eżempju tal-Qasam
Impjant kimiku uża parentesi PFA biex isostni heater ta '15 kg (tagħbija ta' 150 N) f'180 grad. Is-sezzjoni trasversali tal-bracket-kienet 10 mm × 8 mm (80 mm²), li tagħti σ=150/80=1.9 MPa-fil-limitu sikur. Wara 18-il xahar (≈13,000 siegħa), il-parentesi wriet 3 mm ta 'deflessjoni iżda l-ebda xquq. Il-heater kien għadu appoġġjat. Fi 2.5 snin (18,000 siegħa), id-deflessjoni laħqet 6 mm, u l-heater kien sagging. Il-parentesi ġiet sostitwita waqt għeluq skedat. Il-parentesi ma fallietx iżda kienet qrib it-tmiem tal-ħajja utli tagħha. L-impjant irreveda d-disinn tiegħu biex juża parentesi tal-metall għal installazzjonijiet futuri, u kkwota l-ħtieġa għal ħajja indefinita.
Konklużjoni: Limitu PFA Bracket Stress għal 2 MPa f'180 grad
Il-ħajja realistika tal-qsim tal-creep ta 'parentesi ta' appoġġ tal-heater PFA mgħobbija f'5 MPa u 180 grad hija biss 500–2,000 siegħa-insuffiċjenti għall-biċċa l-kbira tal-applikazzjonijiet industrijali. Għal servizz fit-tul-(5,000+ sigħat), illimita l-istress għal 2 MPa. Għal tagħbijiet 'il fuq minn 2 MPa, uża parentesi tal-metall b'kisja PFA jew appoġġi separati tal-metall. Jekk iridu jintużaw il-parentesi tal-PFA, speċifika-kristallinità għolja, PFA ittemprat, ir-raġġ tal-kantunieri kollha, u spezzjona kull sena għad-deflessjoni. Il-PFA huwa materjal eċċellenti għar-reżistenza kimika iżda materjal fqir għal tagħbija sostnuta-f'temperatura għolja. Titlobx lill-PFA biex tagħmel dak li għandu jagħmel il-metall. Meta għandek dubju, uża metall. L-ispiża ta 'heater li jaqa' f'tank u shorting mal-ħajt hija ferm akbar mill-ispiża ta 'parentesi ta' appoġġ tal-metall xierqa. Inġinerija l-parentesi għat-tagħbija, mhux għall-konvenjenza ta' soluzzjoni materjali waħda-.
