केस स्टडी: उत्पादन के दौरान नहीं, बल्कि बंद होने के दौरान विफलता क्यों शुरू होती है?
कई उच्च तापमान वाले ओवन प्रणालियों में, ऑपरेटर एक असामान्य घटना का निरीक्षण करते हैंः
उत्पादन के दौरान घटक स्थिर रहते हैं
लेकिन बंद होने के बाद दरारें या विफलताएं दिखाई देती हैं
इससे एक महत्वपूर्ण इंजीनियरिंग प्रश्न उठता हैः
उच्च तापमान के संचालन के बजाय शीतलन के दौरान विफलता क्यों होती है?
आम धारणा यह हैः
- उच्चतम तापमान = उच्चतम जोखिम
- पूर्ण उत्पादन भार = अधिकतम तनाव
अतः:
ऑपरेशन के दौरान विफलता होनी चाहिए।
हालाँकि, क्षेत्र संबंधी अवलोकन अक्सर इसके विपरीत दिखाते हैं।
बंद होने से संबंधित विफलता की विशिष्ट विशेषताओं में निम्नलिखित शामिल हैंः
- ठंडा होने के बाद दिखाई देने वाले दरारें
- समर्थन के पास किनारे का टूटना
- विलंबित दरार प्रसार
- उत्पादन के दौरान कोई अचानक विफलता नहीं
कई मामलों में:
घटक लंबे समय तक उच्च तापमान पर सामान्य रूप से काम करते हैं
लेकिन बार-बार बंद होने के बाद विफल हो जाता है।
इसका मुख्य कारण यह हैः
बंद होने के दौरान तनाव की स्थिति ऑपरेशन के दौरान उन लोगों से मौलिक रूप से अलग होती है
स्थिर संचालन तापमान परः
- तापमान का वितरण अपेक्षाकृत समान हो जाता है
- थर्मल विस्तार संतुलन तक पहुँचता है
- संरचनात्मक विरूपण स्थिरता
बंद होने के दौरानः
- तापमान में तेजी से परिवर्तन
- अलग-अलग सामग्री अलग-अलग दरों पर ठंडा होती हैं
- संरचनात्मक बाधाएं महत्वपूर्ण हो जाती हैं
इससे अत्यधिक अस्थिर तनाव की स्थिति बनती है।
संचालन के दौरानः
- घटक को समान रूप से गर्म किया जा सकता है
बंद होने के दौरानः
- बाहरी सतहें पहले ठंडी हों
- आंतरिक क्षेत्र गर्म रहते हैं
इससे उत्पन्न होता हैः
- उलटा थर्मल ग्रेडिएंट
- आंतरिक तन्य तनाव
मिट्टी के बरतनों में:
तनाव विशेष रूप से खतरनाक है।
प्रणाली के विभिन्न भागों को अलग-अलग तरीके से ठंडा किया जाता हैः
- सीआईसी घटक
- धातु समर्थन
- वसंत संरचना
- अग्निरोधक समर्थन
प्रत्येक सामग्री में निम्नलिखित होते हैंः
- विभिन्न थर्मल विस्तार गुणांक
- विभिन्न शीतलन दरें
परिणाम:
- असमान संकुचन
- संपर्क क्षेत्रों में अतिरिक्त तनाव
उच्च तापमान परः
- कुछ संरचनाएं अधिक अनुपालन बन जाती हैं
- तनाव आंशिक रूप से आराम कर सकता है
ठंडा होने के दौरानः
- संरचनाएं फिर से कठोर हो जाती हैं
- थर्मल संकुचन सीमित हो जाता है
तनाव के पास जमा होता है:
- समर्थन
- किनारे
- संपर्क क्षेत्र
संचालन के दौरानः
- सूक्ष्म दरारें पहले से मौजूद हो सकती हैं
- सतह कमजोर हो सकती है धीरे-धीरे
शटडाउन कार्य करता हैः
अंतिम ट्रिगर चरण
शीतलन तनाव के कारण:
- प्रजनन के लिए मौजूदा दोष
- किनारे के दरारें तेजी से बढ़ने के लिए
विफलता "अचानक" दिखाई देती है, लेकिन समय के साथ नुकसान जमा हो जाता है।
बंद से संबंधित तनाव सबसे अधिक हैः
- समर्थन
- संपर्क बिंदु
- ज्यामितीय विखंडन
अतः:
- किनारे का चिपिंग
- कोने में दरार
- अंत फ्रैक्चर
आम तौर पर देखे जाते हैं।
परिचालन तापमान परः
- संरचना पहले से ही थर्मल विस्तारित है
- तनाव वितरण वास्तव में अधिक स्थिर हो सकता है
कुछ प्रणालियों मेंः
ठंडा करना हीटिंग से ज्यादा खतरनाक है।
बंद करने की विफलता अक्सर गलत तरीके से इस तरह लेबल की जाती हैः
- थर्मल शॉक
- सामग्री की गुणवत्ता की समस्या
- अपर्याप्त शक्ति
हालाँकि, वास्तविक कारण आमतौर पर हैः
थर्मल ग्रेडिएंट + बाधा + संचयी क्षति
रोलर फायर ओवन सिस्टम में, घनेदबाव रहित सिंटर सिलिकॉन कार्बाइड (SSiC) रोलर्सउच्च ताप स्थिरता और उच्च तापमान विरूपण के प्रतिरोध के कारण व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।
हालांकि, स्थिर संचालन के तहत भी, बंद करने के चक्र गंभीर थर्मल ग्रेडिएंट और स्थानीय तन्यता तनाव उत्पन्न कर सकते हैं।
अवलोकन किए गए विफलता स्थानों में आम तौर पर शामिल हैंः
- रोलर अंत,
- समर्थन इंटरफेस
- और स्थानीय संपर्क क्षेत्र,
बजाय केंद्र स्पैन के।
विफलता केवल चरम तापमान से निर्धारित नहीं है
यह निम्नलिखित द्वारा निर्धारित किया जाता हैः
- तापमान वितरण
- शीतलन व्यवहार
- संरचनात्मक बाधाएं
- समय के साथ तनाव का संचय
बंद करने से संबंधित विफलता को कम करने के लिएः
- नियंत्रण शीतलन दर,
- थर्मल ग्रेडिएंट को कम करना,
- समर्थन लचीलापन का अनुकूलन,
- अत्यधिक संरचनात्मक बाधाओं से बचना,
- और किनारे ज्यामिति में सुधार।
उच्च तापमान भट्ठी अनुप्रयोगों के लिए,एसएसआईसी रोलर घटकआमतौर पर उनके आयामी स्थिरता, ऑक्सीकरण प्रतिरोध और दोहराए गए थर्मल चक्र के दौरान विश्वसनीय प्रदर्शन के कारण चुना जाता है।
विफलता अक्सर बंद होने के दौरान शुरू होती है क्योंकिः
- शीतलन के दौरान थर्मल ग्रेडिएंट उलटा होता है
- अंतर संकुचन तनाव को बढ़ाता है
- विद्यमान सूक्ष्म क्षति तन्यता तनाव के तहत फैलती है
शीतलन स्वयं ऑपरेशन से अधिक महत्वपूर्ण हो सकता है।
उच्च तापमान हमेशा सबसे बड़ा खतरा नहीं है
कई सिरेमिक प्रणालियों में, सबसे खतरनाक क्षण बंद है।
दबाव रहित सिंटर किए गए सिलिकॉन कार्बाइड (एसएसआईसी) रोलर्स का उपयोग रोलर फायर ओवन सिस्टम में व्यापक रूप से किया जाता है, जिसके लिए निम्नलिखित की आवश्यकता होती हैः
- उच्च ताप स्थिरता,
- कम विकृति,
- ऑक्सीकरण प्रतिरोध,
- और दोहराए जाने वाले हीटिंग और कूलिंग चक्रों के दौरान विश्वसनीय प्रदर्शन।
