یادداشت های مهندسی Kegu #12

در بسیاری از سیستم های کوره با دمای بالا، اپراتورها به طور طبیعی فرض می کنند که:

بیشترین خطر در تولید با بار کامل رخ می دهد.

پس از همه، در طول عملیات:

• درجه حرارت بالاترین است
• بار مکانیکی پیوسته است
• مواد تحت استرس دائمی هستند

با این حال، مشاهدات میدانی در سیستم‌های غلتکی کاربید سیلیکون متخلخل بدون فشار اغلب عکس این موضوع را نشان می‌دهد:

بسیاری از خرابی ها در واقع هنگام خاموش شدن و خنک شدن اتفاق می افتد.

در طول عملیات پایدار:

• توزیع دما نسبتاً یکنواخت می شود
• انبساط حرارتی به تعادل می رسد
• تنش ساختاری می تواند تا حدی تثبیت شود

اما در زمان خاموشی:

• سطوح بیرونی ابتدا خنک می شوند
• مناطق داخلی گرم باقی می مانند
• گرادیان های حرارتی به سرعت معکوس می شوند

این ایجاد می کند:

• تنش کششی در سطح
• انقباض دیفرانسیل
• تمرکز استرس موضعی شدید

مطالب مرتبط:

• چرا شوک حرارتی اغلب اشتباه تشخیص داده می شود؟
• درک استرس حرارتی در غلتک های SiC با فنر

در سیستم های سرامیکی شکننده، تنش کششی بسیار خطرناک تر از تنش فشاری است.

در طول خنک شدن:

• ساپورت ها شروع به انقباض محدود می کنند
• استرس تماسی افزایش می یابد
• ریزترک های موجود به سرعت منتشر می شوند

مکان های معمولی خرابی:

• غلتک به پایان می رسد
• مناطق تماس
• پشتیبانی از رابط ها

به همین دلیل است که بسیاری از خرابی‌های غلتک کاربید سیلیکون متخلخل بدون فشار ظاهر می‌شوند:

• پس از توقف تولید
• در طول شب خنک شدن
• یا در زمان خاموشی اضطراری

بیشتر شکست ها ناشی از موارد زیر نیست:

• مقاومت خمشی ناکافی
• عیوب مواد
• صراط ضعیف

در عوض، آنها ناشی از:

تکامل تنش حرارتی در سطح سیستم

عوامل بحرانی عبارتند از:

• میزان سرمایش
• پشتیبانی از سختی
• استرس تماسی
• عدم تطابق انبساط حرارتی

مقالات مرتبط:

• چرا Straightness قابلیت اطمینان را تضمین نمی کند؟

در مقایسه با سیستم های پشتیبانی چرخ سفت و سخت:

سازه های فنری می توانند:

• جابجایی حرارتی را جذب کنید
• اوج استرس تماسی را کاهش دهید
• جبران انبساط حرارتی را بهبود بخشید

این به کاهش کمک می کند:

• ترک خوردن لبه
• پوشیدن اسپیرال
• شکستگی شکننده ناگهانی

مطالعه توصیه شده:

• پشتیبانی چرخ در مقابل پشتیبانی فنری: کدام یک در واقع عمر غلتکی را افزایش می دهد؟
• چرا پشتیبانی فنری تنش حرارتی را در غلتک های SiC کاهش می دهد؟

برای کاهش خرابی مربوط به خاموش شدن:

✔ نرخ خنک کننده را کنترل کنید
✔ از افت ناگهانی دما جلوگیری کنید
✔ محدودیت پشتیبانی را کاهش دهید
✔ مناطق تماس را به طور منظم بازرسی کنید
✔ بهبود توزیع تنش در طراحی کوره

محصولات پیشنهادی:

• غلتک کاربید سیلیکون زینتر شده بدون فشار
• پرتو SSiC

در سیستم های کوره با دمای بالا:

خنک کننده می تواند خطرناک تر از خود عملیات باشد.

برای مواد سرامیکی شکننده مانند SSiC:

محرک شکست واقعی اغلب موارد زیر است:

• معکوس شیب حرارتی
• تنش کششی ناشی از محدودیت
• انتشار پیشرونده ترک در حین خاموش شدن

درک این مکانیسم برای بهبود حیاتی است:

• عمر مفید غلتک
• پایداری کوره
• قابلیت اطمینان تولید

همانطور که تولید مواد کاتد باتری لیتیوم به سمت زیر ادامه می‌یابد:

• توان عملیاتی بالاتر
• چرخه های طولانی تر کارکرد کوره
• دهانه های غلتکی بزرگتر

بیشتر تولیدکنندگان کوره در حال ارزیابی مجدد ساختارهای پشتیبانی سفت و سخت سنتی هستند.

با توجه به بحث‌هایی که در نمایشگاه‌های صنعتی اخیر در شنژن انجام شد، اکنون چندین تولیدکننده تجهیزات در اولویت قرار دارند:

• سیستم های غلتکی با فنر
• مدیریت استرس حرارتی
• بهینه سازی طول عمر غلتک

دلیل آن به طور فزاینده ای روشن است:

قابلیت اطمینان غلتک در حال تبدیل شدن به یک مسئله ثبات فرآیند است - نه صرفاً یک مسئله مادی.

در خطوط تولید LFP و NCM با کارایی بالا:

حتی تغییر شکل یا ترک جزئی غلتک می تواند منجر به موارد زیر شود:

• ناهماهنگی دما
• ناپایداری حمل و نقل پودر
• افزایش میزان نقص

این روند باعث افزایش تقاضا برای:

• سیستم های غلتکی کاربید سیلیکون متخلخل بدون فشار با چگالی بالا
• سازه های پشتیبانی بهینه شده با تنش حرارتی
• اجزای کوره با عمر طولانی برای محیط های تولید مداوم

یک تولید کننده تجهیزات کوره اروپایی، ترک خوردگی انتهای غلتکی مکرر را در یک خط پخت مداوم در دمای بالا تجربه کرد.

• تعویض مکرر غلتک
• بریدگی لبه در نزدیکی مناطق پشتیبانی
• شکستگی های ناگهانی در طول چرخه خاموش شدن

تشخیص اولیه بر روی موارد زیر متمرکز بود:

• استحکام مواد
• صاف بودن غلتک

با این حال، تجزیه و تحلیل سیستم بعداً نشان داد که مشکل واقعی این است:

تنش تماسی بیش از حد ناشی از ساختارهای پشتیبانی چرخ سفت و سخت.

مشتری ارتقا یافت:

• سازه های غلتکی با فنر
• توزیع پیش بارگذاری بهینه شده
• اجزای غلتکی کاربید سیلیکون متخلخل بدون فشار با چگالی بالا

پس از بهینه سازی:

• میزان خرابی غلتک 70 درصد کاهش یافت
• کرک مربوط به خاموش شدن به طور قابل توجهی کاهش یافت
• طول عمر غلتک از 4 ماه به بیش از 12 ماه افزایش یافت

این پروژه یک اصل مهم را تأیید کرد:

در سیستم‌های کوره‌ای با دمای بالا، طراحی ساختار پشتیبان اغلب بیشتر از مقاومت مواد به تنهایی اهمیت دارد.