Pourquoi certains modèles de soutien créent- ils un stress caché?

Dans de nombreux systèmes de fours, les structures de support sont principalement conçues pour:

• le positionnement,
• support de charge,
• et la stabilité mécanique.

Cependant, l'analyse sur le terrain montre que:

Certaines conceptions de support peuvent créer involontairement des contraintes internes cachées à l'intérieur des rouleaux en SiC.

Ces contraintes peuvent ne pas être visibles pendant l'installation ou le fonctionnement normal,
mais peut réduire considérablement la fiabilité à long terme.

De nombreux systèmes de soutien apparaissent:

• rigide,
• stable,
• et sécurisé mécaniquement.

À température ambiante:

• le rouleau peut tourner normalement,
• l'alignement peut sembler acceptable,
• et aucun problème évident n'est détecté.

Toutefois, à:

• à une température de 1200°1700°C,

changements de dilatation thermique:

• les conditions de contact,
• répartition de la charge,
• et contraintes structurelles.

Il en résulte:

• Le stress accumulé en interne peut devenir beaucoup plus élevé que prévu.

Un problème courant est:

• une contrainte structurelle excessive.

Par exemple:

• des blocs de support rigides,
• une géométrie de contact étroit,
• des structures à bornes fixes,
• précharge de support inégale,
• ou une force de serrage excessive.

Ces conditions empêchent:

• le mouvement thermique libre.

Au lieu de se développer naturellement,
le rouleau devient:

• partiellement verrouillé,
  qui génère:
• la contrainte de compression interne pendant le chauffage,
• et la contrainte de traction pendant le refroidissement.

Le stress est rarement réparti uniformément.

Dans la plupart des cas:

• Les régions de contact locales subissent un stress beaucoup plus élevé.

Les endroits particulièrement critiques sont les suivants:

• les bords de support,
• des interfaces d'arbre,
• les zones de contact dans les coins,
• et des points de soutien localisés.

Ces zones deviennent:

• les zones de concentration du stress,
  même lorsque la charge globale semble normale.

Les petits écarts de soutien peuvent fortement influencer:

• une pression de contact,
• comportement de flexion,
• et déformation thermique.

Des exemples:

• une légère différence de hauteur,
• inclinaison angulaire,
• une force de ressort non uniforme,
• ou l'usure locale des supports.

Ces affections provoquent:

• transfert de charge inégal,
• moments de flexion secondaires,
• et une distribution asymétrique des contraintes.

Au cours de cycles thermiques répétés:

• Les dommages locaux s'accumulent progressivement.

Beaucoup de défaillances de stress caché ne se produisent pas pendant:

• fonctionnement stable.

Au lieu de cela:

• Des défaillances apparaissent souvent lors de l'arrêt.

- Pourquoi?

Parce que:

• la surface se refroidit plus rapidement,
• la température interne reste plus élevée,
• et la contraction thermique devient limitée.

Cela génère:

• les contraintes de traction à proximité des surfaces et des zones de support.

Pour les matériaux céramiques fragiles:

• Le stress de traction est très dangereux.

Il en résulte:

• Les fissures se produisent fréquemment dans les zones de concentration des contraintes liées au support.

Le stress caché induit par le support produit généralement:

• fissuration des bords,
• fracture de la zone de soutien,
• déchiquetage localisé,
• une usure asymétrique,
• ou une défaillance soudaine de type choc thermique.

Dans de nombreux cas:

• le matériau lui-même n'est pas défectueux.

La cause réelle est:

les contraintes générées par la contrainte de support et le transfert de charge inégal.

Les systèmes de soutien ne devraient pas seulement:

• charge de transport,
  mais aussi:
• accueillir le mouvement thermique.

Les structures supportées par ressort ou flottantes aident:

• redistribuer la force de contact,
• absorbent les variations dimensionnelles,
• réduire les contraintes locales,
• et réduire la concentration de stress.

Ceci est particulièrement important pour:

• des fours longs,
• cycle thermique rapide,
• et des systèmes à rouleaux de grande portée.

Le stress caché est dangereux parce que:

• aucune déformation visible ne doit apparaître,
• les rouleaux peuvent rester droits,
• et le fonctionnement peut sembler stable au début.

Toutefois:

• Le stress interne continue de s'accumuler pendant les cycles thermiques.

Finalement:

• les petites fissures se propagent,
  conduisant à:
• défaillance inattendue après un fonctionnement prolongé.

Le fonctionnement fiable des rouleaux ne dépend pas seulement de:

• résistance du matériau,
  mais aussi sur:
• la souplesse du soutien,
• la capacité de dilatation thermique,
• géométrie de contact,
• et le comportement de répartition de la charge.

Dans les systèmes céramiques à haute température:

La conception du support fait partie du système de stress lui-même.

Certaines structures de soutien créent un stress caché parce qu'elles restreignent l'expansion thermique et génèrent une contrainte locale inégale.

Pour les systèmes à rouleaux SiC fiables:

• les supports doivent permettre un mouvement contrôlé,
• répartir la charge uniformément,
• et minimiser la concentration de stress localisée pendant le cycle thermique.

Pour les fours à haute température à rouleauxrouleaux de carbure de silicium sintré sans pression (SSiC)sont largement utilisés en raison de leur excellente stabilité thermique, de leur résistance à l'oxydation et de leur fiabilité dimensionnelle à long terme.

La société Shaanxi Kegu New Material Technology Co., Ltd. a été créée en Chine.