Persian
در بسیاری از سیستم های کوره های با دمای بالا، اپراتورها یک پدیده غیرمعمول را مشاهده می کنند:
اجزای در طول تولید ثابت باقی می مانند
اما ترک ها و یا شکست ها بعد از خاموش شدن ظاهر می شوند
این یک سوال مهم مهندسی را مطرح می کند:
چرا خرابی در هنگام خنک شدن و نه در هنگام کار با دمای بالا رخ می دهد؟
فرضیه ی رایج این است:
- بالاترین درجه حرارت = بالاترین خطر
- بار تولیدی کامل = حداکثر فشار
بنابراین:
در طول کار باید خرابی رخ دهد.
با این حال، مشاهدات میدان اغلب برعکس را نشان می دهد.
ویژگی های معمول خرابی مربوط به خاموش شدن عبارتند از:
- شکاف هایی که بعد از خنک شدن ظاهر می شوند
- شکستگی لبه در نزدیکی پشتیبانی
- گسترش شکاف به تاخیر
- هیچ خرابی ناگهانی در طول تولید وجود ندارد
در بسیاری از موارد:
قطعات به طور معمول در دمای بالا برای مدت طولانی کار می کنند
اما بعد از چرخه های مکرر خاموش شدن شکست می خورند.
دلیل اصلی اینه:
شرایط استرس در هنگام خاموش شدن اساسا متفاوت از شرایط در هنگام کار است
در دمای عملیاتی پایدار:
- توزیع دما نسبتا یکنواخت می شود
- گسترش حرارتی به تعادل می رسد
- تشويش ساختاري ثبات پيدا ميکنه
در زمان خاموش شدن:
- درجه حرارت به سرعت تغییر می کند
- مواد مختلف با سرعت های مختلف خنک می شوند
- محدودیت های ساختاری بحرانی می شوند
این باعث ایجاد شرایط استرس بسیار ناپایدار می شود.
در طول کار:
- قطعه می تواند به طور یکسان گرم شود
در زمان خاموش شدن:
- سطوح بیرونی ابتدا خنک می شوند
- مناطق داخلی همچنان گرم هستند
این باعث می شود:
- گرادیانت های حرارتی معکوس
- فشار کششی داخلی
در سرامیک:
استرس کششی به ویژه خطرناک است.
بخش های مختلف سیستم به روش های متفاوتی خنک می شوند:
- اجزای SiC
- پشتیبان فلزی
- ساختار بهار
- پشتیبانی آتش شکن
هر ماده دارای:
- ضریب های مختلف گسترش حرارتی
- نرخ های خنک کننده متفاوت
نتیجه:
- انقباض نامناسب
- فشار اضافی در مناطق تماس
در دمای بالا:
- بعضي از ساختارهاي ساختاري با اين روش سازگار تر ميشن
- استرس می تواند تا حدودی آرامش بخش باشد
در طول خنک شدن:
- ساختارها دوباره سفت شدن
- انقباض حرارتی محدود می شود
استرس در نزدیکی:
- حمایت
- لبه ها
- مناطق تماس
در طول کار:
- ممکن است شکاف های کوچک در حال حاضر وجود داشته باشد
- ضعف سطح ممکن است به تدریج رخ دهد.
خاموش کردن به عنوان:
آخرین مرحله ی فعال سازی
استرس خنک کننده باعث:
- نقایص موجود برای تکثیر
- شکاف های لبه به سرعت رشد می کنند
شکست ناگهان ظاهر می شود، اما آسیب در طول زمان جمع می شود.
استرس مربوط به خاموشی در موارد زیر قوی است:
- حمایت
- نقاط تماس
- قطعیت های هندسی
بنابراین:
- برش لبه ها
- شکستن گوشه
- شکستگی پایینی
به طور معمول مشاهده می شود.
در دمای کار:
- ساختاري که قبلاً از نظر حرارتي گسترش يافته
- توزیع استرس ممکن است در واقع پایدارتر باشد
در بعضی از سیستم ها:
خنک کردن خطرناک تر از گرم کردن است.
شکست خاموش کردن اغلب به اشتباه به عنوان:
- شوک حرارتی
- مشکل کیفیت مواد
- قدرت ناکافی
اما علت واقعی معمولاً این است:
گرادیانت حرارتی + محدودیت + آسیب تجمع یافته
در سیستم های رولر کوره:
- رولرها می توانند در حالت کار مداوم زنده بمانند
- ترک ها بعد از چرخه خاموش شدن ظاهر می شوند
مکان های خرابی مشاهده شده:
- قطعات رولر
- رابط های پشتیبانی
- مناطق تماس
نه فاصله مرکز.
شکست فقط با دمای اوج تعیین نمی شود
این مقدار توسط:
- توزیع دما
- رفتار خنک کننده
- محدودیت های ساختاری
- تجمع استرس در طول زمان
برای کاهش خرابی مربوط به خاموشی:
- نرخ خنک کننده کنترل
- کاهش گرادیانت های حرارتی
- بهینه سازی انعطاف پذیری پشتیبانی
- اجتناب از محدودیت های ساختاری بیش از حد
- بهبود هندسه لبه
شکست اغلب در هنگام خاموش شدن شروع می شود زیرا:
- گرادیانت های حرارتی در طول خنک شدن معکوس می شوند
- انقباض تفاوت باعث افزایش استرس می شود
- آسیب های کوچک موجود تحت فشار کششی گسترش می یابد
خنک کردن می تواند مهم تر از عملیات خود باشد.
درجه حرارت بالا همیشه بیشترین خطر را نشان نمی دهد
در بسیاری از سیستم های سرامیکی، خطرناک ترین لحظه خاموش شدن است.