เหตุ ใด การ ออกแบบ บาง แบบ ที่ ช่วย ส่ง ผล ให้ เกิด ความ กดดัน ที่ ซ่อน อยู่?

ในระบบเตาเผาหลายระบบ โครงสร้างรองรับถูกออกแบบมาเพื่อ:

• การจัดตำแหน่ง,
• การรับน้ำหนัก,
• และความเสถียรทางกล

อย่างไรก็ตาม การวิเคราะห์ภาคสนามแสดงให้เห็นว่า:

การออกแบบรองรับบางอย่างสามารถสร้างความเค้นภายในที่ซ่อนอยู่ภายในลูกกลิ้ง SiC ได้โดยไม่ตั้งใจ

ความเค้นเหล่านี้อาจมองไม่เห็นระหว่างการติดตั้งหรือการทำงานปกติ
แต่สามารถลดความน่าเชื่อถือในระยะยาวได้อย่างมาก

ระบบรองรับหลายระบบดูเหมือน:

• แข็ง,
• เสถียร,
• และปลอดภัยทางกล

ที่อุณหภูมิห้อง:

• ลูกกลิ้งอาจหมุนได้ตามปกติ,
• การจัดแนวอาจดูยอมรับได้,
• และไม่พบปัญหาที่ชัดเจน

อย่างไรก็ตาม ที่:

• 1200–1700°C,

การขยายตัวทางความร้อนเปลี่ยนแปลง:

• สภาวะการสัมผัส,
• การกระจายน้ำหนัก,
• และข้อจำกัดของโครงสร้าง

ผลลัพธ์คือ:

• ความเค้นสะสมภายในอาจสูงกว่าที่คาดไว้มาก

ปัญหาทั่วไปคือ:

• ข้อจำกัดของโครงสร้างที่มากเกินไป

ตัวอย่างรวมถึง:

• บล็อกรองรับที่แข็ง,
• รูปทรงการสัมผัสที่แน่น,
• โครงสร้างปลายยึด,
• แรงกดรองรับที่ไม่สม่ำเสมอ,
• หรือแรงหนีบที่มากเกินไป

สภาวะเหล่านี้ป้องกัน:

• การเคลื่อนที่ทางความร้อนอย่างอิสระ

แทนที่จะขยายตัวตามธรรมชาติ,
ลูกกลิ้งจะ:

• ถูกล็อคบางส่วน,
  ซึ่งสร้าง:
• ความเค้นอัดภายในระหว่างการให้ความร้อน,
• และความเค้นดึงระหว่างการเย็นตัว

ความเค้นกระจายตัวไม่สม่ำเสมอ

ในกรณีส่วนใหญ่:

• บริเวณที่สัมผัสเฉพาะที่ประสบกับความเค้นที่สูงกว่ามาก

ตำแหน่งที่สำคัญเป็นพิเศษ ได้แก่:

• ขอบรองรับ,
• ส่วนต่อเพลา,
• บริเวณที่สัมผัสเข้ามุม,
• และจุดรองรับเฉพาะที่

บริเวณเหล่านี้กลายเป็น:

• โซนกระจุกความเค้น,
  แม้ว่าการรับน้ำหนักโดยรวมจะดูปกติก็ตาม

ความคลาดเคลื่อนเล็กน้อยของการรองรับสามารถส่งผลกระทบอย่างมากต่อ:

• แรงดันสัมผัส,
• พฤติกรรมการโค้งงอ,
• และการเสียรูปทางความร้อน

ตัวอย่าง:

• ความแตกต่างของความสูงเล็กน้อย,
• การเอียงเชิงมุม,
• แรงสปริงที่ไม่สม่ำเสมอ,
• หรือการสึกหรอเฉพาะที่ของรองรับ

สภาวะเหล่านี้ทำให้เกิด:

• การถ่ายเทน้ำหนักที่ไม่สม่ำเสมอ,
• โมเมนต์ดัดทุติยภูมิ,
• และการกระจายความเค้นที่ไม่สมมาตร

เมื่อผ่านรอบความร้อนซ้ำๆ:

• ความเสียหายเฉพาะที่สะสมอย่างค่อยเป็นค่อยไป

ความล้มเหลวจากความเค้นที่ซ่อนอยู่จำนวนมากไม่เกิดขึ้นระหว่าง:

• การทำงานที่เสถียร

แทนที่จะเป็นเช่นนั้น:

• ความล้มเหลวมักปรากฏขึ้นระหว่างการปิดระบบ

ทำไม?

เพราะ:

• พื้นผิวเย็นตัวเร็วกว่า,
• อุณหภูมิภายในยังคงสูงกว่า,
• และการหดตัวทางความร้อนถูกจำกัด

สิ่งนี้สร้าง:

• ความเค้นดึงใกล้พื้นผิวและบริเวณรองรับ

สำหรับวัสดุเซรามิกเปราะ:

• ความเค้นดึงเป็นอันตรายอย่างยิ่ง

ผลลัพธ์คือ:

• รอยแตกมักจะเริ่มต้นที่บริเวณกระจุกความเค้นที่เกี่ยวข้องกับการรองรับ

ความเค้นที่ซ่อนอยู่ซึ่งเกิดจากการรองรับมักทำให้เกิด:

• รอยแตกที่ขอบ,
• การแตกหักบริเวณรองรับ,
• การบิ่นเฉพาะที่,
• การสึกหรอที่ไม่สมมาตร,
• หรือความล้มเหลวแบบฉับพลันเหมือนการช็อกด้วยความร้อน

ในหลายกรณี:

• ตัววัสดุเองไม่มีข้อบกพร่อง

สาเหตุรากเหง้าที่แท้จริงคือ:

ความเค้นที่เกิดจากข้อจำกัดของการรองรับและการถ่ายเทน้ำหนักที่ไม่สม่ำเสมอ

ระบบรองรับไม่เพียงแต่ควร:

• รับน้ำหนัก,
  แต่ยังควร:
• รองรับการเคลื่อนที่ทางความร้อน

โครงสร้างรองรับด้วยสปริงหรือโครงสร้างแบบลอยช่วย:

• กระจายแรงสัมผัสใหม่,
• ดูดซับความแปรผันของมิติ,
• ลดข้อจำกัดเฉพาะที่,
• และลดการกระจุกความเค้น

สิ่งนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับ:

• เตาเผายาว,
• การหมุนเวียนความร้อนอย่างรวดเร็ว,
• และระบบลูกกลิ้งช่วงยาว

ความเค้นที่ซ่อนอยู่เป็นอันตรายเพราะ:

• อาจไม่มีการเสียรูปที่มองเห็นได้ปรากฏขึ้น,
• ลูกกลิ้งอาจยังคงตรง,
• และการทำงานอาจดูเหมือนเสถียรในตอนแรก

อย่างไรก็ตาม:

• ความเค้นภายในยังคงสะสมระหว่างรอบความร้อน

ในที่สุด:

• รอยแตกเล็กๆ จะขยายตัว,
  นำไปสู่:
• ความล้มเหลวที่ไม่คาดคิดหลังจากการทำงานระยะยาว

การทำงานของลูกกลิ้งที่เชื่อถือได้ขึ้นอยู่ไม่เพียงแต่กับ:

• ความแข็งแรงของวัสดุ,
  แต่ยังขึ้นอยู่กับ:
• ความยืดหยุ่นของการรองรับ,
• การเผื่อการขยายตัวทางความร้อน,
• รูปทรงการสัมผัส,
• และพฤติกรรมการกระจายน้ำหนัก

ในระบบเซรามิกอุณหภูมิสูง:

การออกแบบรองรับเป็นส่วนหนึ่งของระบบความเค้นเอง

โครงสร้างรองรับบางอย่างสร้างความเค้นที่ซ่อนอยู่เพราะมันจำกัดการขยายตัวทางความร้อนและสร้างข้อจำกัดเฉพาะที่ที่ไม่สม่ำเสมอ

สำหรับระบบลูกกลิ้ง SiC ที่เชื่อถือได้:

• รองรับต้องอนุญาตให้เคลื่อนที่ได้ตามที่ควบคุม,
• กระจายน้ำหนักอย่างสม่ำเสมอ,
• และลดการกระจุกความเค้นเฉพาะที่ระหว่างการหมุนเวียนความร้อน

สำหรับเตาเผาแบบลูกกลิ้งบนรางที่อุณหภูมิสูง, ซิลิคอนคาร์ไบด์แบบเผาผนึกด้วยแรงดัน (SSiC) ที่มีความหนาแน่นสูงถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายเนื่องจากความเสถียรทางความร้อนที่ดีเยี่ยม, ความต้านทานการเกิดออกซิเดชัน, และความน่าเชื่อถือของมิติในระยะยาวบริษัท Shaanxi Kegu New Material Technology จำกัด