Estudo de caso: Fragmentação de borda de rolos de SiC em fornos de rolos
Em um forno de rolos operando em alta temperatura,
Rolos de SiC mostraramlascas nas extremidades dos rolosapós um período de operação.
O dano foi localizado e repetitivo, levantando preocupações sobre falhas materiais.
O problema foi inicialmente atribuído a:
- Resistência material insuficiente
- Fragilidade do material cerâmico
- Possível sobrecarga
A inspeção mostrou:
- danos concentrados nas bordas das extremidades do rolo,
- nenhuma fratura em toda a seção transversal,
- lascamento progressivo em vez de quebra repentina.
Em sistemas de fornos de alta temperatura,rolos de carboneto de silício sinterizado sem pressão (SSiC)são amplamente utilizados devido à sua excelente rigidez, estabilidade térmica e resistência à oxidação sob operação contínua.
O padrão de dano observado indica um fenômeno localizado relacionado ao contato, em vez de falha do material a granel.
O comportamento do sistema pode ser resumido como:
- transferência de carga através das extremidades dos rolos,
- contato localizado em regiões de suporte,
- e comportamento estrutural dominado pela flexão.
Para sistemas de processamento térmico exigentes, densosRolos cerâmicos SSiCsão comumente selecionados devido à sua alta rigidez e estabilidade dimensional em temperaturas elevadas.
No entanto, condições de contato localizadas ainda podem gerar concentração severa de tensões nas regiões de borda.
A falha se desenvolve através de:
- Contato localizado na interface de suporte
- Ciclos de carregamento repetidos
- Concentração de tensão na borda
- Remoção progressiva de material
O lascamento de borda é:
Um mecanismo de dano induzido por contato sob carregamento dominado por flexão
Não causado por resistência insuficiente do material.
O foco do design deve estar em:
- Otimização da condição de contato
- Distribuição de carga
- Projeto de estrutura de suporte
Não apenas propriedades materiais.
Os rolos de carboneto de silício sinterizado sem pressão (SSiC) são amplamente utilizados em sistemas de fornos de rolos que exigem:
- estabilidade estrutural de alta temperatura,
- resistência à oxidação,
- baixa deformação,
- e operação confiável a longo prazo.
