सीआईसी घटक विफलता में थर्मल शॉक का अक्सर गलत निदान क्यों किया जाता है?

समस्या

उच्च तापमान अनुप्रयोगों में, जब SiC घटक विफल होते हैं, तो सबसे आम निष्कर्ष हैः

यह थर्मल सदमे की विफलता है।

यह धारणा व्यापक रूप से स्वीकार की जाती है क्योंकिः

• तापमान में परिवर्तन स्पष्ट है
• सीआईसी तेजी से तापमान परिवर्तन के प्रति संवेदनशील है

हालांकि, कई मामलों में, यह निदान गलत होता है।

प्रारंभिक धारणा

विशिष्ट तर्क:

• तेज ताप या शीतलन → ताप तनाव
• थर्मल तनाव → क्रैकिंग
• इसलिए → थर्मल सदमे की विफलता

यह तर्क सरल है, लेकिन अधूरा है।

क्षेत्र अवलोकन

अवलोकन की गई विफलता विशेषताओं में अक्सर शामिल हैंः

• किनारों या संपर्क क्षेत्रों में शुरू होने वाले दरारें
• समान दरार के बजाय स्थानीय क्षति
• लंबे समय तक सेवा समय के बाद होने वाली विफलता
• तापमान में अचानक परिवर्तन का कोई स्पष्ट प्रमाण नहीं

ये क्लासिक थर्मल शॉक व्यवहार से मेल नहीं खाते हैं।

असली थर्मल शॉक कैसा दिखता है

वास्तविक थर्मल सदमे की विफलता आमतौर पर दिखाती हैः

• अचानक फ्रैक्चर
• घटकों में फटे हुए
• तेजी से तापमान परिवर्तन के तुरंत बाद विफलता

यह एकअल्पकालिक, त्वरित घटना.

इंजीनियरिंग विश्लेषण

वास्तविक प्रणालियों में, विफलता आमतौर पर निम्नलिखित द्वारा शासित होती हैः

• थर्मल ग्रेडिएंट (शॉक नहीं)
• संरचनात्मक बाधाएं
• संपर्क की शर्तें
• दीर्घकालिक क्षरण

ये कारक समय के साथ परस्पर क्रिया करते हैं।

तंत्र 1 थर्मल ग्रेडिएंट, शॉक नहीं

अधिकतर मामलों में:

• घटक में तापमान अंतर मौजूद है
• हीटिंग/कूलिंग पूरी तरह से समान नहीं है

इससे उत्पन्न होता हैः

• समय के साथ आंतरिक तनाव
• हानियों का क्रमिक संचय

यह हैथर्मल तनाव, थर्मल सदमे नहीं।

तंत्र 2 ️ बाध्यता से उत्पन्न तनाव

घटक अक्सर होते हैंः

• समर्थित
• ठीक है।
• आंशिक रूप से सीमित

थर्मल विस्तार प्रतिबंधित है, जिसके परिणामस्वरूपः

• समर्थन के पास तनाव का निर्माण
• किनारों पर दरार शुरू

तंत्र 3 संपर्क तनाव प्रवर्धन

रोलर्स और समर्थन जैसे प्रणालियों मेंः

• लोड स्थानीय संपर्क के माध्यम से स्थानांतरित किया जाता है
• संपर्क क्षेत्रों में उच्च तनाव होता है

तापमान प्रभावों के साथ संयुक्तः

• स्थानीय तनाव महत्वपूर्ण हो जाता है
• क्षति संपर्क क्षेत्रों में शुरू होती है

तंत्र 4 ️ सामग्री की गिरावट

उच्च तापमान परः

• ऑक्सीकरण
• रासायनिक जंग
• सतह कमजोर होना

समय के साथ:

• सामग्री की ताकत घट जाती है
• दरारें अधिक आसानी से शुरू होती हैं

थर्मल शॉक का अधिक निदान क्यों किया जाता है?

क्योंकि:

• यह समझना आसान है
• यह व्यापक रूप से जाना जाता है
• यह लक्षण (क्रैकिंग) से मेल खाता है

लेकिन यह सिस्टम स्तर के कारकों की अनदेखी करता है।

विफलता लक्षणों की तुलना

इंजीनियरिंग अंतर्दृष्टि

विफलता का कारण शायद ही कभी एक कारक होता है

इसके बजाय, यह निम्नलिखित का परिणाम हैः

• तापमान
• संरचना
• संपर्क
• पर्यावरण

समय के साथ मिलकर कार्य करना।

व्यावहारिक उदाहरण

रोलर फायर ओवन सिस्टम में, घनेदबाव रहित सिंटर सिलिकॉन कार्बाइड (SSiC) रोलर्सउनके उत्कृष्ट थर्मल स्थिरता और उच्च तापमान संरचनात्मक विश्वसनीयता के कारण व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

हालांकि, लंबे समय तक काम करने के बाद रोलर के अंत या समर्थन इंटरफेस पर दरारें अक्सर शुरू होती हैं।

कई मामलों में, वास्तविक तंत्र में शामिल हैंः

• संपर्क तनाव,
• थर्मल ग्रेडिएंट,
• संरचनात्मक बाधा,
• और प्रगतिशील क्षति संचय,

शुद्ध थर्मल सदमे के बजाय।

डिजाइन के प्रभाव

विश्वसनीयता में सुधार के लिए:

• थर्मल ग्रेडिएंट को कम करना,
• समर्थन की स्थितियों को अनुकूलित करना,
• संपर्क डिजाइन में सुधार,
• और पर्यावरणीय प्रभावों पर विचार करें,

केवल थर्मल शॉक प्रतिरोध पर ध्यान केंद्रित करने के बजाय। "

उच्च तापमान भट्ठी प्रणालियों के लिए,एसएसआईसी सिरेमिक संरचनात्मक घटकउनके आयामी स्थिरता, ऑक्सीकरण प्रतिरोध और दोहराए गए थर्मल साइकिल की स्थिति में विश्वसनीय प्रदर्शन के कारण व्यापक रूप से लागू होते हैं।

निष्कर्ष

थर्मल शॉक हमेशा वास्तविक कारण नहीं होता क्योंकिः

• अधिकांश असफलताएं अचानक नहीं बल्कि धीरे-धीरे होती हैं
• तनाव प्रणाली की स्थितियों से प्रभावित होता है
• अनेक कारक परस्पर क्रिया करते हैं

महत्वपूर्ण बात

यदि समय के साथ विफलता विकसित होती है, तो यह थर्मल शॉक नहीं है

यह एक प्रणाली स्तर की समस्या है।

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• उच्च ताप स्थिरता,
• कम विकृति,
• ऑक्सीकरण प्रतिरोध,
• और दीर्घकालिक संरचनात्मक विश्वसनीयता।

विशिष्ट अनुप्रयोगों में शामिल हैंः

• SSiC रोलर्स
• SSiC वर्ग बीम
• एसएसआईसी भट्ठी के संरचनात्मक घटक

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