در بسیاری از کوره های صنعتی با دمای بالا، بزرگترین چالش اغلب حداکثر دمای کار خود نیست، بلکه توانایی زنده ماندن در تغییرات سریع دمای است.
این به ویژه در موارد زیر صدق می کند:
- اجاق های رولر
- کوره های شاتل
- کوره های سریع
- مناطق پیش گرم کردن
- سیستم های چرخه حرارتی
در این شرایط، مقاومت در برابر شوک حرارتی یکی از مهمترین عوامل موثر بر قابلیت اطمینان مبلمان کوره می شود.
در میان مواد سرامیکی کربید سیلیکون،کربید سیلیکون دوباره کریستالیزه شده (RSiC)برای مدت طولانی به خاطر مقاومت عالی در برابر شوک حرارتی شناخته شده است.میکروساخت منحصر به فرد آن اجازه می دهد تا آن را در برابر گرم کردن و خنک کردن شرایط تهاجمی که در آن بسیاری از مواد سرامیکی متراکم ممکن است ترک یا شکست زودرس تجربه مقاومت.
این مقاله توضیح می دهد که چرا RSiC عملکرد فوق العاده خوبی در محیط های گرم شدن سریع با استفاده از داده های فنی واقعی ازکربید سیلیکون دوباره کریستالیزه شده (RSiC).
هنگامی که یک قطعه سرامیکی به سرعت گرم می شود، سطح بیرونی ابتدا گرما را جذب می کند در حالی که فضای داخلی نسبتا خنک باقی می ماند.
این باعث می شود:
- گرادیان درجه حرارت
- انبساط حرارتی تفاوتی
- غلظت استرس داخلی
اگر فشار تولید شده از تحمل مواد فراتر رود، نتیجه ممکن است:
- ترکیدن سطح
- تحریف ساختاری
- برش لبه ها
- شکستگی ناگهانی
برای مبلمان کوره ای که تحت نوسانات مکرر دمای کار می کنند، استرس حرارتی اغلب یک نگرانی قابل اعتماد تر از بارگذاری مکانیکی است.
مواد سرامیکی به طور معمول نشان می دهند:
- مقاومت فشرده سازی بالا
- سختي عالي
- ثبات خوب در دمای بالا
با این حال، آنها به طور کلی نسبت به استرس کششی حساس تر هستند.
در طول گرم کردن سریع یا خنک کردن، گسترش نامناسب باعث ایجاد استرس کششی محلی در ساختار می شود.
هرچه تفاوت دما بین مناطق مختلف قطعه بزرگتر باشد، خطر شروع ترک بیشتر است.
به همین دلیل مقاومت در برابر ضربه های حرارتی یکی از مهمترین معیارهای انتخاب برای مبلمان کوره ای است که در محیط های سریع آتش سوزی کار می کنند.
یکی از مزایای اصلی Starry TM RSiC رسانایی حرارتی نسبتا بالا است.
۳۵٫۳۶ W/m·K در ۱۲۰۰ درجه سانتیگراد
این اجازه می دهد تا گرما به سرعت در سراسر ساختار توزیع شود.
به عنوان گرما به طور مساوی گسترش می یابد:
- تفاوت های دمای سطح به هسته کاهش می یابد
- فشار حرارتی داخلی یکنواخت تر می شود
- حساسیت به شوک حرارتی کاهش می یابد
در مقایسه با بسیاری از مواد آتش شکن سنتی، RSiC به طور قابل توجهی سریع تر گرما را منتقل می کند و به حفظ تعادل حرارتی در طول چرخه های گرمایش سریع کمک می کند.
بر خلاف کربید سیلیکون سینتر شده بدون فشار (SSiC) ، RSiC شامل یک ساختار متخلخل با دقت کنترل شده است.
≤17٪
در حالی که منافذیت حداکثر قدرت مکانیکی را کاهش می دهد، این یک مزیت مهندسی مهم را فراهم می کند.
ساختار میکرو متخلخل کمک می کند:
- جذب فشار محلی
- کاهش غلظت استرس حرارتی
- گسترش تفاضلی را پذیرای کنید
- بهبود مقاومت در برابر چرخه حرارتی
این توانایی کاهش استرس یکی از دلایلی است که RSiC اغلب در محیط های ضربه گرمی تهیتر از مواد سرامیکی بهتر است.
گسترش حرارتی نقش مهمی در تولید استرس دارد.
4.6 × 10−6 /°C (تا 1200°C)
یک ضریب انبساط پایین تر به این معنی است:
- تغییر ابعاد کمتر در هنگام گرم کردن
- جمع آوری استرس داخلی پایین تر
- عدم تطابق کم بین اجزای متصل
- بهبود ثبات در سازه های حمایتی
این خاصیت به ویژه در مجموعه های مبلمان بزرگ کوره که محدودیت های گسترش حرارتی می تواند غلظت استرس قابل توجهی ایجاد کند، مهم است.
RSiC همچنین در مقایسه با مواد کربید سیلیکون متراکم، تراکم نسبتاً پایین را ارائه می دهد.
2.65 ∙2.75 گرم/ سانتی متر
تراکم پایین تر:
- کاهش جرم حرارتی
- تعادل سریع تر دمای
- ناتوانی حرارتی پایین تر
- بهبود بهره وری انرژی
از آنجا که مواد به طور یکنواخت گرم می شوند، گرادیانت های حرارتی به حداقل می رسند و مقاومت در برابر شوک حرارتی را بهبود می بخشند.
به دلیل مقاومت عالی در برابر شوک حرارتی، RSiC به طور گسترده ای در:
- صفحه های تنظیم کننده
- داربست های پشتیبان
- خفاش ها
- حمایت های ساختاری
- اجاق های رولر
- کوره های تونلی
- کوره های سرامیکی سریع
- اجزای ناحیه سوزان
- سیستم های شلیک متناوب
- فرایندهای مکرر راه اندازی/پوشاندن
1650°C در جوهای اکسید کننده
این باعث می شود که RSiC برای بسیاری از محیط های سخت صنعتی مناسب باشد.
بسیاری از مهندسان هنگام ارزیابی مواد سرامیکی به طور عمده بر ارزش های قدرت تمرکز می کنند.
برای مرجع، RSiC ارائه می دهد:
| مالکیت | ارزش |
|---|---|
| ماژول شکستگی (20 درجه سانتیگراد) | 90 ≈ 100 MPa |
| ماژول شکستگی (۱۲۰۰ درجه سانتیگراد) | 100-110 MPa |
| قدرت خردکننده | 300 MPa |
| سختی شکستگی | 1.8 ∙2.0 MPa·m1/2 |
| رسانایی حرارتی (1200°C) | ۳۵٫۳۶ W/m·K |
| ضریب گسترش حرارتی | 4.6 × 10−6 /°C |
| حفره های ظاهری | ≤17٪ |
| تراکم عمده | 2.65 ∙2.75 گرم/ سانتی متر |
در حالی که این خواص مکانیکی مهم هستند، عملکرد شوک حرارتی اغلب بیشتر توسط:
- رسانایی حرارتی
- رفتار گسترش حرارتی
- توزیع استرس
- سازگاری ساختاری
به جز با حداکثر قدرت.
این توضیح می دهد که چرا RSiC اغلب از مواد سرامیکی قوی تر اما متراکم تر در کاربردهای گرم کننده سریع بهتر است.
به عنوان یک دستورالعمل کلی:
- ✓ گرم کردن و خنک کردن سریع رایج است
- ✓ دوچرخه سواری حرارتی مکرر است
- ✓ کاهش وزن مهم است
- ✓ مقاومت در برابر شوک حرارتی نگرانی اصلی است
- ✓ حداکثر قدرت مکانیکی مورد نیاز است
- ✓ مقاومت در برابر خوردگی بسیار مهم است
- ✓ حفره داری پایین ضروری است
- ✓ استفاده از کاربردهای سنگین
درک مکانیسم واقعی شکست اغلب مهم تر از انتخاب مواد با بالاترین قدرت است.
راه حل های مبلمان کوره کربید سیلیکون Kegu را کشف کنید:
- پرتوهای کربید سیلیکون (RSiC) دوباره کریستالیزه شده
- صفحه های تنظیم کننده RSiC
- سیستم های مبلمان کوره RSiC
- پرتوهای کربید سیلیکون سینتر شده بدون فشار (SSiC)
- میله های رولر SSiC
اطلاعات بیشتر:
مقاومت بالا در برابر شوک حرارتی کربید سیلیکون دوباره کریستالیزه از حداکثر تراکم یا حداکثر قدرت ناشی نمی شود.
در عوض، از ترکیبی متعادل از:
- رسانایی حرارتی بالا
- گسترش حرارتی کم
- منافذ کنترل شده
- ساختار سبک
- یکسانی درجه حرارت عالی
RSiC نشان می دهد که چگونه این خواص با هم کار می کنند تا استرس حرارتی را کاهش دهند و قابلیت اطمینان را در شرایط گرم شدن سریع بهبود بخشند.
برای سیستم های کوره که تغییرات دمایی شدید است و چرخه حرارتی مکرر است، RSiC همچنان یکی از قابل اعتمادترین مواد مبلمان کوره در دسترس است.
در کاربردهای گرم کردن سریع، مقاومت در برابر شوک حرارتی اغلب مهم تر از قدرت نهایی است.
ترکیبی از۳۵-۳۶ وات/م.ک. رسانایی حرارتی,4.6 × 10−6/°C گسترش حرارتیو≤17٪ منافذ کنترل شدهتوضیح می دهد که چرا
RSiC همچنان یک ماده مورد علاقه برای محیط های چرخه حرارتی سخت است.
