उच्च तापमान वाले रोलर भट्ठा प्रणालियों में,सिलिकॉन कार्बाइड (SiC) रोलर्सआमतौर पर झुकने वाले भार के तहत बीम संरचनाओं के रूप में विश्लेषण किया जाता है।
परिणामस्वरूप, कई इंजीनियर यह मानते हैं:
झुकने का तनाव रोलर विफलता का प्राथमिक कारण है।
हालाँकि, क्षेत्र की विफलताएँ अक्सर एक अलग वास्तविकता उजागर करती हैं।
कई मामलों में, दरारें केंद्रीय विस्तार पर नहीं शुरू होती हैं जहां झुकने का क्षण सबसे अधिक होता है, लेकिन यहां:
यह एक महत्वपूर्ण इंजीनियरिंग प्रश्न उठाता है:
अधिकतम झुकने वाले क्षेत्रों के बजाय संपर्क क्षेत्रों में विफलता क्यों शुरू होती है?
उत्तर इनके बीच के अंतर में निहित है:
शास्त्रीय बीम यांत्रिकी से:
इसलिए:
मध्य क्षेत्र को अक्सर सबसे खतरनाक स्थान माना जाता है।
यह तर्क आंशिक रूप से सही है - लेकिन अधूरा है।
क्योंकि वास्तविक भट्ठा प्रणालियों में:
स्थानीय संपर्क तनाव समग्र झुकने वाले तनाव से कहीं अधिक गंभीर हो सकता है।
में विशिष्ट विफलता पैटर्नएसएसआईसीसी रोलर सिस्टमशामिल करना:
महत्वपूर्ण बात:
विफलता शुरू होने के बाद भी केंद्र का दायरा अक्सर बरकरार रहता है।
यह दृढ़ता से इंगित करता है:
स्थानीय तनाव एकाग्रता दरार की शुरुआत को नियंत्रित करती है।
संपर्क तनाव का तात्पर्य है:
जहां दो सतहें स्पर्श करती हैं वहां अत्यधिक स्थानीयकृत तनाव उत्पन्न होता है।
रोलर भट्ठा प्रणालियों में, संपर्क यहां होता है:
क्योंकि वास्तविक संपर्क क्षेत्र छोटा है:
स्थानीय दबाव बहुत अधिक हो सकता है.
तन्य धातुओं के लिए:
स्थानीयकृत तनाव प्लास्टिक विरूपण के माध्यम से पुनर्वितरित हो सकता है।
लेकिन चीनी मिट्टी की चीज़ें अलग तरह से व्यवहार करती हैं।
सिलिकॉन कार्बाइड है:
इसका मतलब यह है:
यहां तक कि छोटी स्थानीय तन्यता तनाव चोटियां भी दरारें शुरू कर सकती हैं।
झुकने का तनाव है:
कई मामलों में:
रोलर लंबे समय तक मध्यम झुकने वाले तनाव को सहन कर सकता है।
संपर्क तनाव है:
यह बनाता है:
भंगुर चीनी मिट्टी में:
स्थानीयकृत तनाव आमतौर पर वितरित तनाव से अधिक खतरनाक होता है।
व्यावहारिक भट्ठा प्रणालियों में:
सहायता क्षेत्र निम्नलिखित के संयुक्त प्रभावों का अनुभव करते हैं:
ये प्रभाव रोलर सिरों के पास ओवरलैप होते हैं।
नतीजतन:
स्थानीय तनाव की स्थिति साधारण बीम झुकने की तुलना में कहीं अधिक गंभीर हो जाती है।
यह बताता है क्यों:
रोलर दरारें आमतौर पर केंद्रीय विस्तार के बजाय समर्थन के पास शुरू होती हैं।
उच्च तापमान पर:
SiC रोलर्स थर्मल रूप से विस्तारित होते हैं।
यदि समर्थन प्रणाली इस विस्तार को प्रतिबंधित करती है:
अतिरिक्त संपर्क तनाव विकसित होता है।
यह विशेष रूप से आम है:
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स्प्रिंग-समर्थित सिस्टम विश्वसनीयता में सुधार करते हैं क्योंकि वे:
यह परिवर्तित होता है:
अनियंत्रित संपर्क तनाव
में:
नियंत्रित लोचदार विरूपण।
नतीजतन:
अचानक भंगुर फ्रैक्चर की संभावना काफी कम हो जाती है।
वास्तविक विफलता क्रम अक्सर होता है:
छोटे संपर्क क्षेत्र तनाव एकाग्रता पैदा करते हैं।
बार-बार गर्म करने और ठंडा करने से स्थानीय तनाव बढ़ जाता है।
संपर्क किनारे के पास छोटी-छोटी दरारें शुरू हो जाती हैं।
बार-बार चक्रों के तहत दरारें धीरे-धीरे बढ़ती हैं।
एज फ्रैक्चर या अचानक रोलर टूटना होता है।
महत्वपूर्ण बात:
सामग्री अभी भी समग्र रूप से "मजबूत" दिखाई दे सकती है।
एक आम ग़लतफ़हमी है:
मजबूत सामग्री = लंबा रोलर जीवन।
तथापि:
यदि संपर्क तनाव को ठीक से नियंत्रित नहीं किया गया तो बहुत उच्च शक्ति वाला SiC भी जल्दी विफल हो सकता है।
इसलिए:
सिस्टम डिज़ाइन अक्सर केवल भौतिक ताकत से अधिक मायने रखता है।
संपर्क-तनाव-संबंधी विफलता को कम करने के लिए:
अत्यंत छोटे संपर्क क्षेत्रों से बचें.
विलक्षण या असमान लोडिंग को कम करें।
स्प्रिंग सिस्टम तनाव एकाग्रता को कम करते हैं।
समान तापमान विस्तार बेमेल को कम करता है।
किनारों का जल्दी टूटना अक्सर अत्यधिक संपर्क तनाव का संकेत देता है।
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अनुप्रयोगों में शामिल हैं:
SiC रोलर सिस्टम में:
संपर्क तनाव अक्सर झुकने वाले तनाव से अधिक खतरनाक होता है।
क्योंकि:
SSiC जैसी भंगुर सिरेमिक सामग्री के लिए:
वैश्विक बीम लोडिंग की तुलना में स्थानीय तनाव वितरण विश्वसनीयता को अधिक नियंत्रित करता है।
इसलिए दीर्घकालिक रोलर जीवनकाल में सुधार और अप्रत्याशित भट्ठा विफलताओं को कम करने के लिए संपर्क यांत्रिकी को समझना आवश्यक है।
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