Dlaczego niektóre projekty podpór powodują ukryty stres?

W wielu systemach pieców konstrukcje nośne są przeznaczone przede wszystkim do:

• pozycjonowanie,
• nośnik obciążenia,
• i stabilności mechanicznej.

Analiza terenowa pokazuje jednak, że:

Niektóre konstrukcje nośne mogą nieumyślnie tworzyć ukryte napięcie wewnętrzne w rolkach SiC.

Ciśnienia te mogą nie być widoczne podczas instalacji lub normalnej pracy,
ale może znacząco zmniejszyć wiarygodność długoterminową.

Występuje wiele systemów wsparcia:

• sztywne,
• stabilne,
• i zabezpieczone mechanicznie.

W temperaturze pokojowej:

• rolka może normalnie obracać się,
• wyrównanie może wydawać się dopuszczalne,
• i nie wykryto żadnego oczywistego problemu.

Jednakże w:

• 1200-1700°C,

zmiany rozszerzenia termicznego:

• warunki kontaktu,
• rozkład obciążenia,
• i ograniczenia strukturalne.

W rezultacie:

• wewnętrznie nagromadzone obciążenie może być znacznie wyższe niż oczekiwano.

Częstym problemem jest:

• nadmierne ograniczenia strukturalne.

Przykłady:

• sztywne bloky oporowe,
• geometria ścisłego kontaktu,
• konstrukcje stałe,
• nierównomierne przenoszenie wsparcia,
• lub nadmierną siłę zaciskania.

Warunki te zapobiegają:

• swobodny ruch cieplny.

Zamiast naturalnie się rozwijać,
rolka staje się:

• częściowo zablokowane,
  który generuje:
• wewnętrzne obciążenie ciśnieniowe podczas ogrzewania,
• i naprężenia naciągowego podczas chłodzenia.

Stres rzadko jest równomiernie rozprowadzany.

W większości przypadków:

• lokalne regiony kontaktu doświadczają znacznie większego stresu.

Szczególnie krytyczne miejsca to:

• krawędzie oparcia,
• interfejsy wału,
• obszary kontaktu kątowego,
• i lokalizowane punkty wsparcia.

Obszary te stają się:

• strefy koncentracji obciążenia,
  nawet jeśli całkowite obciążenie wydaje się normalne.

Niewielkie odchylenia od wsparcia mogą mieć silny wpływ na:

• ciśnienie kontaktowe,
• zachowanie zgięcia,
• i deformacji termicznej.

Przykłady:

• niewielka różnica wysokości,
• nachylenie kątowe,
• niejednorodna siła sprężyny,
• lub lokalnego zużycia podtrzymywarek.

Te schorzenia powodują:

• nierównomierne przenoszenie obciążenia,
• sekundarne momenty gięcia,
• i asymetrycznego rozkładu naprężeń.

Powtórne cykle termiczne:

• Lokalne uszkodzenia stopniowo się gromadzą.

Wiele awarii ukrytego stresu nie występuje podczas:

• Stabilna eksploatacja.

Zamiast tego:

• Niestety, często występują awarie podczas wyłączenia.

- Dlaczego?!

Bo:

• powierzchnia chłodzi się szybciej,
• temperatura wewnętrzna pozostaje wyższa,
• a skurcz cieplny zostaje ograniczony.

Wynika z tego:

• naprężenie naciągowe w pobliżu powierzchni i stref wsparcia.

W przypadku kruchych materiałów ceramicznych:

• Ciśnienie napędowe jest bardzo niebezpieczne.

W rezultacie:

• często pojawiają się pęknięcia w obszarach koncentracji naprężeń związanych z podtrzymywaniem.

Ukryte napięcie wywołane wsparciem zwykle powoduje:

• pęknięcie krawędzi,
• złamanie strefy wsparcia,
• lokalizowane szczątki,
• asymetryczne zużycie,
• lub nagłą awarię w postaci wstrząsu cieplnego.

W wielu przypadkach:

• sam materiał nie jest wadliwy.

Prawdziwą przyczyną jest:

obciążenia powstałe w wyniku ograniczenia wsparcia i nierównomiernego przenoszenia obciążeń.

Systemy wsparcia powinny nie tylko:

• ładunek przenośny,
  ale także:
• uwzględniać ruch cieplny.

Struktury oparte na sprężynach lub pływające pomagają:

• redystrybucja siły kontaktu,
• absorbują zmiany wymiarów,
• zmniejszenie lokalnych ograniczeń,
• i zminimalizować koncentrację stresu.

Jest to szczególnie ważne w przypadku:

• długie piece,
• szybki cykl termiczny,
• i systemy rolkowe o dużym przedziale.

Ukryty stres jest niebezpieczny, ponieważ:

• nie mogą wystąpić widoczne deformacje,
• rolki mogą pozostawać prosto,
• W pierwszej kolejności może wydawać się stabilna.

Jednakże:

• Ciśnienie wewnętrzne nadal gromadzi się podczas cykli termicznych.

W końcu:

• małe mikrokreczki rozprzestrzeniają się,
  prowadzące do:
• nieoczekiwana awaria po długotrwałej pracy.

Niezawodne działanie walców zależy nie tylko od:

• wytrzymałość materiału,
  ale także na:
• elastyczność wsparcia,
• dopuszczalność rozszerzenia termicznego,
• geometria kontaktu,
• i rozkładu obciążenia.

W systemach ceramicznych o wysokiej temperaturze:

Projekt wsparcia jest częścią samego systemu stresu.

Niektóre konstrukcje wspierające tworzą ukryte napięcie, ponieważ ograniczają rozszerzanie cieplne i generują nierównomierne lokalne ograniczenia.

W przypadku niezawodnych układów rolkowych SiC:

• opiece muszą umożliwiać kontrolowane poruszanie się,
• równomiernego rozkładu obciążenia,
• i zminimalizować lokalizowane stężenie naprężeń podczas cyklu termicznego.

W przypadku pieców o wysokiej temperaturze, gęsteWyroby z tworzyw sztucznychsą szeroko stosowane ze względu na ich doskonałą stabilność termiczną, odporność na utlenianie i długotrwałą niezawodność wymiarową.

Shaanxi Kegu New Material Technology Co., Ltd.