لماذا تخلق بعض تصميمات الدعم ضغوطًا مخفية？

في العديد من أنظمة الفرن ، تم تصميم الهياكل الداعمة في المقام الأول:

• تحديد الموقع
• تحمل الحمل،
• و الاستقرار الميكانيكي

ومع ذلك، يظهر التحليل الميداني أن:

بعض تصاميم الدعم يمكن أن تخلق عن غير قصد ضغط داخلي مخفي داخل أدوات SiC.

هذه الإجهادات قد لا تكون مرئية أثناء التثبيت أو التشغيل العادي.
ولكن يمكن أن تقلل بشكل كبير من الموثوقية على المدى الطويل.

العديد من أنظمة الدعم تظهر:

• صلبة
• مستقرة
• ومؤمنة ميكانيكياً

عند درجة حرارة الغرفة:

• يمكن أن تدور العجلة بشكل طبيعي،
• يمكن أن يبدو الموازنة مقبولة،
• و لا توجد مشكلة واضحة

ومع ذلك، في:

• 1200-1700 درجة مئوية،

التغيرات في التوسع الحراري:

• شروط الاتصال
• توزيع الحمل
• والقيود الهيكلية.

ونتيجة لذلك:

• قد يصبح الإجهاد المتراكم داخليا أعلى بكثير مما كان متوقعا.

مشكلة شائعة هي:

• القيود الهيكلية المفرطة.

ومن الأمثلة:

• كتلة دعم صلبة،
• الهندسة الضيقة للاتصال،
• الهياكل الثابتة
• تحميل مسبق غير متساو للدعم
• أو قوة ضغط مفرطة.

هذه الظروف تمنع:

• حركة حرارية حرة

بدلاً من التوسع بشكل طبيعي
يصبح العجلة:

• مغلقة جزئياً
  الذي ينتج:
• الإجهاد الضغطي الداخلي أثناء التدفئة،
• والإجهاد الجاذب أثناء التبريد

الضغط نادراً ما يتوزع بالتساوي.

في معظم الحالات:

• مناطق التواصل المحلية تعاني من ضغوط أعلى بكثير.

المواقع الحرجة بشكل خاص تشمل:

• حواف الدعم
• واجهات العمود،
• مناطق اتصال الزاوية،
• و نقاط دعم محلية

هذه المناطق تصبح:

• مناطق تركيز الإجهاد
  حتى عندما تبدو الحمولة العامة طبيعية.

يمكن أن تؤثر الانحرافات الصغيرة في الدعم بشكل كبير على:

• ضغط الاتصال
• سلوك الانحناء
• و التشوه الحراري

أمثلة:

• اختلاف طفيف في الارتفاع،
• الميل الزاوي
• قوة الربيع غير المتساوية
• أو ارتداء محلي للدعم.

هذه الحالات تسبب:

• نقل حمولة غير متساو،
• لحظات الانحناء الثانوية،
• وتوزيع الضغط غير المتماثل.

خلال دورات حرارية متكررة:

• الضرر المحلي يتراكم تدريجياً

العديد من فشل الإجهاد الخفي لا يحدث خلال:

• عملية مستقرة.

بدلاً من ذلك:

• عادة ما تظهر فشلات أثناء الإيقاف.

-لماذا؟

لأن:

• السطح يبرد بسرعة
• تبقى درجة الحرارة الداخلية أعلى
• والانقباض الحراري يصبح مقيد.

هذا يخلق:

• الإجهاد الشد بالقرب من الأسطح ومناطق الدعم.

بالنسبة للمواد السيرامية الهشة:

• الإجهاد الشدّي خطير للغاية.

ونتيجة لذلك:

• الشقوق غالباً ما تبدأ في مناطق تركيز الإجهاد المرتبطة بالدعم.

الإجهاد الخفي الناجم عن الدعم ينتج عادة:

• تشقق الحواف،
• كسر منطقة الدعم
• التقطيع المحلي،
• ارتداء غير متماثل،
• أو فشل مفاجئ يشبه الصدمة الحرارية.

في كثير من الحالات:

• المادة نفسها ليست معيبة

السبب الجذري الحقيقي هو

الإجهاد الناتج عن قيود الدعم ونقل الحمل غير المتساوي.

يجب على أنظمة الدعم ليس فقط:

• حمل الحمولة،
  ولكن أيضاً:
• تتسع للحركة الحرارية.

المباني التي تدعمها الربيع أو العائمة تساعد:

• إعادة توزيع قوة الاتصال،
• تمتص التغيرات الأبعاد،
• تقليل القيود المحلية،
• وتقليل تركيز الإجهاد.

هذا مهم بشكل خاص ل:

• أفران طويلة،
• دورة حرارية سريعة
• وأنظمة عجلات واسعة

الإجهاد الخفي خطير لأن:

• لا يمكن أن تظهر أي تشوهات مرئية،
• يمكن أن تبقى الأدوات مستقيمة،
• والعمل قد يبدو مستقرا في البداية.

ومع ذلك:

• الإجهاد الداخلي يستمر في التراكم خلال الدورات الحرارية.

في النهاية:

• تتكاثر الشقوق الصغيرة
  مما يؤدي إلى:
• فشل غير متوقع بعد تشغيل طويل

العملية الموثوقة للدراجة لا تعتمد فقط على:

• قوة المادة
  ولكن أيضاً على:
• مرونة الدعم،
• معدل التوسع الحراري،
• هندسة الاتصال،
• و سلوك توزيع الحمل

في أنظمة السيراميك عالية الحرارة:

تصميم الدعم هو جزء من نظام الإجهاد نفسه.

تخلق بعض الهياكل الداعمة إجهاداً مخفياً لأنها تقيد التوسع الحراري وتولد قيوداً محلية غير متساوية.

بالنسبة لأنظمة أدوات سي سي موثوقة:

• يجب أن تسمح الدعامات بالحركة الخاضعة للرقابة.
• توزيع الحمل بشكل موحد
• وتقليل تركيز الإجهاد المحلي خلال الدورة الحرارية.

للفنادق ذات الحرارة العالية، كثيفةأسطوانات كربيد السيليكون المتصاعد بدون ضغط (SSiC)تستخدم على نطاق واسع بسبب استقرارها الحراري الممتاز ومقاومتها للتأكسدة وموثوقيتها الأبعاد على المدى الطويل.

شركة شانشي كيغو لتكنولوجيا المواد الجديدة