การศึกษากรณี: การปรับปรุงการเคลื่อนไหวของม้วน SiC ในอุณหภูมิสูงและวิธีป้องกันมัน

ในการทํางานในเตาอบอุณหภูมิสูงรอลเลอร์จากซิลิคอนคาร์บائد (SiC)ใช้กันอย่างแพร่หลาย เนื่องจากความแข็งแรงและความมั่นคงทางความร้อนรอลเลอร์ซิลิคอนคาร์บิด (SSiC) ที่ซินเตอร์โดยไม่ต้องกดดันใช้กันทั่วไปในเตาแบตเตอรี่ลิเดียม, เซรามิกฟอง และระบบการแปรรูปความร้อนต่อเนื่อง

อย่างไรก็ตาม, ภายใต้ภาระต่อเนื่องและอุณหภูมิที่สูงขึ้น, รอลเลอร์บางรายแสดงการบิดชะลอ

การศึกษากรณีนี้อธิบายว่าทําไมการลอยเกิดขึ้นและวิธีการที่วัสดุและการออกแบบปรับปรุงสามารถปรับปรุงความมั่นคงระยะยาวได้อย่างสําคัญ

สภาพการทํางานทั่วไปประกอบด้วย:

• อุณหภูมิ: 800-1200 °C+

• ภาระ: ต่อเนื่อง (น้ําหนักตัว + น้ําหนักสินค้า)

• รูปแบบการทํางาน: การผลิตระยะยาวหรือต่อเนื่อง

ภายใต้สภาวะเหล่านี้ แม้กระทั่งเซรามิกที่มีประสิทธิภาพสูง ก็อาจมีอาการบิดตามเวลา

ลูกค้ารายงานปัญหาต่อไปนี้

• การลดลงอย่างช้า ๆ ในศูนย์กลางของม้วน

• ไม่มีการกัดสีที่เห็นได้ชัด แต่การปรับปรุงเพิ่มขึ้นตามเวลา

• การบิดที่สําคัญหลังจากการใช้งาน 3~6 เดือน

การปรับแปลงประเภทนี้มักจะเกี่ยวข้องกับพฤติกรรมการคลานที่อุณหภูมิสูงในม้วนเซรามิกยาวที่ทํางานภายใต้ภาระต่อเนื่อง

อุปกรณ์วิศวกรรมที่เกี่ยวข้องยังสามารถพบได้ใน:

• ทําไมการวิเคราะห์ความล้มเหลวต้องรวมกลไกและพฤติกรรมทางความร้อน?

• ทําไมความล้มเหลวขององค์ประกอบ SiC มักจะเริ่มต้นระหว่างปิดแทนระหว่างการทํางาน

• ความเครียดที่เกิดจากความร้อนในส่วนประกอบของซิลิคอนคาร์ไบด

ผลก็คือ:

• การขนส่งวัสดุที่ไม่มั่นคง

• การทําความร้อนไม่เท่ากัน

• อัตราความบกพร่องเพิ่มขึ้น

• การเปลี่ยนบ่อย ๆ

Creep เป็นการปรับปรุงที่ขึ้นอยู่กับเวลาที่เกิดขึ้นเมื่อวัสดุถูกเผชิญกับ:

อุณหภูมิสูง + ความเครียดคง

ในอุณหภูมิสูง:

• การขยับตัวของอะตอมเพิ่มขึ้น

• ความแข็งแรงของวัสดุลดลง

• ความต้านทานต่อการบิดเบือนลดลง

แม้กระทั่งภาระที่ปานกลาง ก็อาจทําให้เกิดการบิดเบือนตามเวลา

รอลเลอร์ถูกเผชิญกับ:

• น้ําหนักของตัวเอง

• ภาระสินค้า

ซึ่งนําไปสู่:

• การสะสมความเครียดในระยะเวลา

ในระดับไมโครสโกปิค

• การเคลื่อนไหวขอบของเมล็ด

• ช่องรูขุมขนโตและรวม

• โครงสร้างท้องถิ่นไม่แข็งแรงนัก

ส่งผลให้ความมั่นคงทางกลลดลง

ความขวางสูง → การบิดเบือนง่ายกว่า

สําหรับการเปรียบเทียบระหว่างโครงสร้าง SiC ที่หนาแน่นและขุมขวาง ดู:

• ความแตกต่างสําคัญระหว่าง SSiC และ RSiC คืออะไร?

• เหตุ ใด ความ เปลือก สามารถ เป็น ข้อ ประโยชน์ ใน ระบบ อุณหภูมิสูง?

โมดูลัสสูงกว่า → ความทนทานต่อการบิดที่ดีกว่า

อุณหภูมิสูงกว่า → อัตราการคลานที่เร็วขึ้น

ระยะเวลานาน → ความเครียดการบิดที่สูงกว่า

การหารือเกี่ยวกับการออกแบบโครงสร้างที่เกี่ยวข้อง

• การสนับสนุนสปริง VS การสนับสนุนล้อ

เพื่อแก้ไขการปรับปรุงการเคลื่อนไหว

การใช้ความหนาแน่นสูงเครื่องยนต์ยนต์ยนต์ยนต์:

• ความหนาแน่น ≥ 3.05 g/cm3

• เปิดขุมขวาง ≤ 0.2%

• โมดูลความยืดหยุ่นสูง (~420~430 GPa)

ความหนาแน่นสูงรอลเลอร์ SSiCปรับปรุงความต้านทานการคลานและความมั่นคงด้านมิติในระยะยาวอย่างสําคัญ

• ความยาวระยะยาวลด

• การกระจายการสนับสนุนที่ดีขึ้น

มาตรการเหล่านี้ช่วยลดความเครียดการบิดและความเครียดความร้อน

อุปกรณ์วิศวกรรมที่เกี่ยวข้อง

• ความเครียดที่เกิดจากความร้อนในส่วนประกอบของซิลิคอนคาร์ไบด

• ทําไมการกระแทกทางความร้อนมักถูกวินิจฉัยผิดในการล้มเหลวขององค์ประกอบ SiC

• การเข้าใจความเครียดทางความร้อนในม้วน SiC ที่มีสปริง

• การเผชิญหน้ากับอุณหภูมิสูงที่ควบคุม

• หลีกเลี่ยงการอุ่นเกินทางท้องถิ่น

• การปรับปรุงความเท่าเทียมของอุณหภูมิภายในเตาอบ

หลังการปรับปรุง:

• ไม่มีการบิดเบือนที่เห็นได้หลังจาก 12 + เดือน

• การสอดคล้องม้วนที่มั่นคง

• อัตราการเปลี่ยนที่ลดลง

• การปรับปรุงความสม่ําเสมอในการผลิต

Creep ไม่ใช่ความล้มเหลวในทันที มันคือปัญหาโครงสร้างที่ก้าวหน้า

ในอุปกรณ์อุณหภูมิสูง คุณสมบัติสําคัญไม่ใช่แค่ความแข็งแรง แต่

ความต้านทานการคลาน

สําหรับการใช้งานในเตาอบอุณหภูมิสูง:

• ความหนาแน่นของวัสดุและโครงสร้างเล็ก ๆ เป็นสิ่งสําคัญ

• วัตถุควบคุมการออกแบบและความยาว

• ความมั่นคงในระยะยาวขึ้นอยู่กับความต้านทานการคลาน

ปรับปรุงโซลูชั่นม้วน SiCสามารถยืดอายุการใช้งานได้อย่างมาก และลดเวลาหยุดทํางาน

สําหรับการใช้งานที่เกี่ยวข้องกับอุณหภูมิสูง, ความจุต่อเนื่อง, และความมั่นคงขนาดยาวองค์ประกอบ SiC ที่ซินเตอร์โดยไม่ใช้แรงกดสามารถให้ความน่าเชื่อถือในการดําเนินงานที่ดีขึ้นและ ค่าบํารุงรักษาที่ต่ํากว่า