Gevalstudie: Splitsing van SiC-rollers in rolovens
In een roloven die bij hoge temperatuur werkt,
SiC-rollers werden getoondrandsplintering aan de rolgranenna een periode van werking.
De schade was lokaal en herhaaldelijk, waardoor er bezorgdheid bestaat over materiaalfouten.
Het probleem werd aanvankelijk toegeschreven aan:
- Onvoldoende materiaalsterkte
- Brekbaarheid van keramisch materiaal
- Mogelijke overbelasting
De inspectie toonde aan:
- beschadiging geconcentreerd aan de rand van de roller,
- geen breuk door de volledige doorsnede,
- Progressieve scheuren in plaats van plotselinge breuken.
In hoogtemperatuurovensystemenmet een vermogen van meer dan 10 Wworden veel gebruikt vanwege hun uitstekende stijfheid, thermische stabiliteit en oxidatiebestendigheid bij continue werking.
Het waargenomen beschadigingspatroon wijst eerder op een gelokaliseerd contactgerelateerd verschijnsel dan op een storing van het bulkmateriaal.
Het systeemgedrag kan als volgt worden samengevat:
- overdracht van de belasting via de rolgranen,
- een lokaal contact in de steunregio's;
- en buigend gedomineerd structureel gedrag.
Voor veeleisende warmteverwerkingssystemenSSiC-keramische rollenworden vaak geselecteerd vanwege hun hoge stijfheid en dimensionale stabiliteit bij verhoogde temperatuur.
Geplaatste contactomstandigheden kunnen echter nog steeds leiden tot ernstige stressconcentratie in randgebieden.
Het falen ontwikkelt zich door:
- Geplaatst contact op de ondersteuningsinterface
- Herhaalde laadcycli
- Spanningsconcentratie aan de rand
- Progressieve verwijdering van materiaal
Kantenchippen zijn:
Een door contact veroorzaakte beschadigingsmechanisme onder buigbelasting
Niet veroorzaakt door onvoldoende materiaalsterkte.
Het ontwerp moet zich richten op:
- Optimalisatie van de contactcondities
- Verdeling van de lading
- Ontwerp van steunstructuren
Niet alleen materiële eigenschappen.
Onder drukloze gesinterde siliciumcarbide (SSiC) -rollers worden veel gebruikt in systemen voor rollenhaardovens waarvoor:
- structurele stabiliteit bij hoge temperaturen,
- oxidatiebestendigheid,
- lage vervorming,
- en een betrouwbare werking op lange termijn.
