مطالعه ی موردی: چرا رولرهای کاملاً صاف هنوز شکست می خورند؟
در سیستم های کوره با دمای بالا، شکست رول اغلب به اشتباه به:
- ضعف در راست شدن
- مقاومت خم شدن ناکافی
- یا نقص های سازمانی.
با این حال، مشاهدات میدان نشان می دهد که حتیرولرهای کاملا صافهنوز هم می تواند پس از چرخه خاموش کردن یا خنک کردن شکست بخورد.
این مطالعه موردی مکانیسم مهندسی واقعی پشت این پدیده را توضیح می دهد.
در هنگام کار با دمای بالا پایدار:
- توزیع دما در امتداد رول نسبتا یکنواخت است.
- گسترش حرارتی متعادل است.
- و استرس های داخلی کم باقی می ماند.
در اين شرايط:
- رولر می تواند مستقیمیت بسیار خوبی را حفظ کند،
- چرخش ثابت است.
- و هیچ شکستگی قابل مشاهده ای وجود ندارد.
به عبارت ديگه:
یک رول می تواند از نظر مکانیکی "کامل" به نظر برسد در حالی که استرس حرارتی پنهان در حال حاضر در داخل جمع می شود.
حالت بحرانی معمولاً در طول:
- خنک شدن سریع
- توقف اضطراری
- یا خاموش شدن نامنظم.
در این مرحله:
- سطح بیرونی ابتدا خنک می شود.
- در حالی که هسته گرم است،
ایجاد گرادیانت های حرارتی شدید و استرس کششی محلی.
برای کاربردهای سخت در کوره های با دمای بالارولر های کربید سیلیکونی بدون فشار (SSiC)به دلیل ثبات حرارتی، مقاومت در برابر اکسیداسیون و قابلیت اطمینان ابعاد در شرایط چرخه های حرارتی مکرر به طور گسترده استفاده می شود.
بسیاری از رولر های شکست خورده هنوز نشان می دهند:
- دقت ابعاد خوب
- مقدار قابل قبول،
- و هیچ گونه تغییر شکل قبل از ترکیدن وجود ندارد.
اين به اين خاطر است که مستقيم بودن فقط منعکس کننده:
- کیفیت هندسی
در حالی که شکست توسط:
- تکامل فشار حرارتی
- محدودیت های محلی
- شرایط خنک کننده
- و تمرکز استرس.
یک رولر کاملا صاف هنوز هم می تواند شکست بخورد اگر:
- خنک شدن خیلی سریعه
- گسترش حمایت محدود است.
- یا گرادیانت های حرارتی بیش از حد می شوند.
شکست های میدان معمولاً در:
- صورتهای پایین رول
- مناطق تماس پشتیبانی،
- مناطق حاشیه ای
- یا نقاط تماس محلی.
در مورد سیستم های پردازش حرارتی،رول های SSiC برای کوره های آتش آلاتبه دلیل سفتی بالا، ثبات حرارتی و مقاومت در برابر اکسیداسیون در دمای بالا به طور گسترده ای استفاده می شود.
مکانیسم این نیست که:
"رولره اش از حد زياد بار گرفته بود".
در عوض، مکانیسم واقعی معمولا این است:
- تولید گرادیانت حرارتی
- انقباض دیفرانسیل
- فشار کششی محلی
- شروع ترک،
- تکثیر تدریجی در طول چرخه های مکرر.
این توضیح می دهد که چرا:
- بعضی از رولرها بعد از خاموش شدن ناگهان شکست می خورند.
- با وجودي که قبلاً به نظر مي رسيد که عمليات مستقر بوده
برای بهبود قابلیت اطمینان رول:
از خنک شدن سریع یا نامنظم در هنگام خاموش شدن اجتناب کنید.
توزیع یکنواخت دمای کوره را حفظ کنید
اجازه دادن به گسترش و انقباض کنترل شده
تمرکز استرس را در رابط های پشتیبانی به حداقل برسانید.
مناطق لبه و مناطق تماس را به طور منظم بررسی کنید.
راست بودن کامل تضمین اعتبار نمی کنه
برای رول های SSiC با دمای بالا، بقای طولانی مدت بیشتر توسط:
- مدیریت استرس حرارتی
- رفتار خنک کننده
- و توزیع فشارهای ساختاری
به اندازه ي هندسه.
رول های کربید سیلیکون سینتر شده بدون فشار (SSiC) به طور گسترده ای در سیستم های کوره آتش گرم با درجه حرارت بالا مورد استفاده قرار می گیرند که نیاز به:
- ثبات حرارتی
- تغییر شکل کم
- مقاومت در برابر اکسید،
- و عملکرد قابل اطمینان در طول چرخه های گرمایش و خنک سازی مکرر.
