درک استرس حرارتی در رولرهای SiC با پرنده

در سیستم های کوره های رولر با دمای بالا،رولر های کربید سیلیکونی بدون فشار (SSiC)به دلیل:

• ثبات حرارتی عالی
• مقاومت در دمای بالا
• گسترش حرارتی کم
• و مقاومت در برابر خزیدن بالاتری

با این حال، حتی رول های SiC با عملکرد بالا می توانند به طور غیر منتظره ای شکست بخورند اگر فشار حرارتی به درستی کنترل نشود.

در بسیاری از موارد:

• رول ها در طول کار مستقیم باقی می مانند.
• هیچ بار بیش از حد آشکار مشاهده نمی شود.
• با این حال ترکیدن هنوز هم پس از خاموش شدن یا چرخه های حرارتی مکرر رخ می دهد.

این نشان می دهد که:

درک چگونگی ایجاد استرس حرارتی در سیستم های رول SiC با پشتیبانی به صورت بهار برای بهبود قابلیت اطمینان کوره و افزایش عمر رول بسیار مهم است.

یک تصور غلط رایج این است:

اگر رولر بیش از حد بارگذاری نشده باشد، شکست نباید رخ دهد.

با این حال، فشار حرارتی به نیروی مکانیکی خارجی نیاز ندارد.

این بیماری به این دلیل ایجاد می شود که:

قسمت های مختلف رولر در دمای متفاوت قرار می گیرند و بنابراین به صورت متفاوتی گسترش می یابند.

این باعث می شود:

• فشار کششی داخلی
• فشار فشاری
• و غلظت استرس محلی.

خواندن مرتبط:

• فشارهای ناشی از گرادیانت حرارتی در اجزای SiC
• چرا شوک حرارتی اغلب در خرابی قطعات SiC تشخیص نادرست داده می شود

برخلاف پشتوانه های چرخ های سخت، سیستم های پشتوانه ی بهار از ساختارهای انعطاف پذیر پیش بارگیری برای حمایت از رول استفاده می کنند.

هدف این است که:

• تعویض گسترش حرارتی
• کاهش محدودیت سفتی
• و توزیع استرس را بهبود بخشد.

خواندن مرتبط:
تاثیر حیاتی ساختارهای پشتیبانی کوره بر طول عمر رول کربید سیلیکون

سیستم های حمایت از بهار تبدیل می شوند:

این به طور قابل توجهی بهبود می یابد:

• مقاومت در برابر خستگی حرارتی
• توزیع فشار تماس
• و ثبات خاموش کردن.

با این حال:

پشتیبانی از بهار، استرس حرارتی را به طور کامل از بین نمی برد.

فقط تمرکز استرس رو کاهش میده

در هنگام راه اندازی:

• سطح رولر ابتدا گرم می شود.
• هسته داخلی خنک تر باقی می ماند،
• گسترش حرارتی غیر یکنواخت می شود.

نتیجه:

استرس درونی شروع به رشد می کند.

هنگامی که کوره به دمای ثابت می رسد:

• توزیع حرارتی یکنواخت تر می شود.
• گسترش به تعادل نزدیک می شود،
• استرس نسبتاً پایدار می شود.

در این مرحله:

رولر ممکن است کاملا طبیعی به نظر برسد.

• چرخش صاف است.
• راست بودن قابل قبول باقی می ماند.
• هیچ شکاف قابل مشاهده ای مشاهده نمی شود.

با این حال:

استرس پنهان ممکن است در داخل وجود داشته باشد.

خطرناک ترین حالت اغلب در زمان خاموش شدن رخ می دهد.

در طول خنک شدن:

• سطوح بیرونی سریعتر خنک می شوند.
• هسته گرمتر باقی می ماند،
• ساختارهای حمایتی به صورت متفاوتی تراکم می کنند.

این باعث می شود:

نتیجه:

• فشار کششی در نزدیکی سطح ایجاد می شود.
• حمایت از مناطقی که دچار تمرکز استرس هستند،
• آسیب های کوچک موجود به سرعت گسترش می یابد.

خواندن مرتبط:

• چرا شکست اغلب در زمان خاموش شدن شروع می شود، نه تولید؟
• چرا بیشتر ترک های رولر از مناطق تماس شروع می شود؟

در مقایسه با سیستم های پشتیبانی چرخ های سفت، سازه های پشتیبانی شده توسط بهار چندین منبع اصلی استرس را کاهش می دهند.

سیستم های سفت مانع از گسترش طبیعی حرارتی می شوند.

سیستم های بهار اجازه می دهند:

• جابجایی کنترل شده
• حرکت الاستیک
• و آرامش استرس.

این باعث کاهش:

• شکستن لبه ها
• فشارهای پایانی
• و غلظت کشش محلی.

بارگیری از قبل به صورت بهار باعث ایجاد:

فشار تماس همسان تر.

به جاي:

• بارگذاری نقطه ای بسیار محلی

بار حمایتی می شود:

• به طور مساوی تر توزیع شده است.

این باعث کاهش:

• خستگی تماس
• پوشیدن مارپیچ
• و پاره شدن لبه ها

خواندن مرتبط:
فرسایش مارپیچی در سیستم های کوره ی پرنده دار: فرسایش تماس یا شکست تراش؟

چرخه های مکرر راه اندازی / خاموش شدن برای رول های سرامیکی شکننده بسیار مضر است.

سيستم هاي پشتيباني شده با بهار، بقاي زندگي را بهبود مي بخشند، چون:

• کاهش محدودیت گسترش حرارتی
• جذب تغییرات کوچک جابجایی،
• و کاهش خسارت ناشی از خستگی حرارتی.

بسیاری از رولر های شکست خورده هنوز نشان می دهند:

• مقدار قابل قبول،
• دقت ابعاد خوب
• و هیچ خمشی مشخصی هم نداره

این امر بسیاری از اپراتورها را گیج می کند.

دلیلش اینه:

یک رول می تواند از نظر هندسی مستقیم باقی بماند در حالی که:

• فشار کششی در داخل تجمع می کند.
• شکاف های کوچکی ایجاد می شوند.
• و آسیب ناشی از خستگی با گذشت زمان افزایش می یابد.

ترک ها معمولاً در:

• پایان های رولر
• رابط های پشتیبانی
• مناطق حاشیه
• یا مناطق تماس محلی.

حالت های معیاری شکست عبارتند از:

• برش لبه ها،
• ترکیدن صورت آخر
• پوشیدن مارپیچ
• شکاف سطح به تدریج.

این مناطق بیشترین ترکیبی از:

• شیب حرارتی
• فشار تماس
• و غلظت فشار کششی.

بسیاری از شکست ها به اشتباه به عنوان:

• شوک حرارتی
• مقاومت مواد ناکافی
• یا نقص های سازمانی.

با این حال، اکثر شکست های طولانی مدت در واقع به علت:

در صورت امکان از خنک شدن سریع خاموش شدن اجتناب کنید.

توزیع ثابت و یکنواخت دمای کوره را حفظ کنید.

بارگذاری بیش از حد باعث افزایش فشار تماس محلی می شود.

اشتباه تراز کردن غلظت فشار حرارتی رو افزایش میده

مراقب باش:

• پاکسازی لبه ها
• پوشیدن محلی
• خشکی سطح،
• تراشه های کوچک،
• و شکاف های کوچک.

برای سیستم های فر گرمای بالا،رولر های کربید سیلیکون سینتر شده بدون فشار با چگالی بالاارائه:

• مقاومت عالی در برابر شوک حرارتی
• مقاومت بالا در برابر خزیدن
• مقاومت مکانیکی پایدار در دمای بالا
• و ثبات ابعاد بلند مدت.

مناسب برای:

• کوره های مواد باتری لیتیوم
• سینتر سازی پیشرفته سرامیکی،
• کوره های آتش آلات،
• سیستم های حرارتی نیمه هادی

صفحات مربوط به محصول:

• میله های رولر SSiC برای اجاق های رولر
• اجزای کوره کربید سیلیکون با دمای بالا
• اجزای ساختاری مقاوم به فرسایش SiC

یک اصل مهم مهندسی این است:

فشارهای حرارتی توسط توزیع دما کنترل می شوند نه تنها دما.

در بسیاری از سیستم های کوره:

• بالاترین درجه حرارت خطرناک ترین شرایط نیست.
• خاموش کردن اغلب از کار کردن مهم تر است.
• و رفتار ساختارهای پشتیبانی، قابلیت اطمینان بلند مدت را تعیین می کند.

فشار حرارتی در سیستم های رول SiC با پشتوانه ی به هم ریخته شده به دلیل:

• توزیع نامنظم دمای
• گسترش حرارتی محدود
• فشار تماس
• و چرخه های گرمایی مکرر.

سیستم های پشتیبانی شده از بهار به طور قابل توجهی قابلیت اطمینان را با تبدیل فشار کنترل نشده به جبران جابجایی لاستیک بهبود می بخشد.

با این حال:

عملکرد موفقیت آمیز رولر هنوز هم به این بستگی دارد:

• طراحی ساختار پشتیبانی
• مدیریت حرارتی
• بهینه سازی شرایط تماس
• و کنترل عملیاتی مناسب.

یک رول می تواند کاملاً راست بماند در حالی که استرس حرارتی پنهان در حال حاضر در داخل جمع شده است.

در دمای بالارولر SSiCسیستم ها، قابلیت اطمینان طولانی مدت بیشتر توسط مدیریت استرس حرارتی تعیین می شود تا تنها توسط هندسه.