Jak rychlost tepelného cyklování (2 stupně /min vs . 10 stupeň /min) mezi 20 stupni a 200 stupni na vzduchu změní únavovou životnost ohřívače pláště PFA (Perfluoroalkoxy) z 50 000 na 10 000 cyklů?

Tepelné cykly mezi 20 stupni a 200 stupni způsobují únavu ohřívačů pláště PFA ve vzduchu v důsledku rozdílné roztažnosti mezi polymerem a vnitřními kovovými součástmi. Únavová životnost při pomalém cyklování (2 stupně/min) je 50 000-100 000 cyklů. Životnost se snižuje na 10 000-20 000 cyklů rychlou rychlostí 10 C/min. Vyšší rychlost generuje větší teplotní gradient napříč stěnou PFA, což zvyšuje tepelné napětí a vede k rychlejší iniciaci trhlin. Mechanismus tepelné únavy v ohřívačích Pfa Napětí vyvolané tepelným cyklem pochází z nesouladu koeficientu tepelné roztažnosti (CTE) mezi PFA (120 × 10⁻⁶ / stupeň) a kovovým odporovým drátem (17 × 10⁻⁶ / stupeň). Amplituda napětí Δσ=Δ × ΔT × E, kde Δ je rozdíl CTE, ΔT je teplotní výkyv a E je modul pružnosti. Vyšší rychlost rampy má za následek vyšší okamžitý teplotní gradient, což vede k vyšším lokálním napětím. Kvantitativní únavová životnost vs. rychlost rampy Následující údaje byly stanoveny pro PFA pomocí řízeného tepelného cyklování od 20 stupňů do 200 stupňů. Pro rychlost náběhu 1 °C/min jsou cykly do selhání 100 000-200 000 a selhání nastává popraskáním. Při 2 stupních/min je 50 000-100 000 cyklů a selhání je způsobeno praskáním povrchu. Při 5 stupních/min je cyklus 20 000-40 000 a praskání je závažnější. Počet cyklů je 10 000-20 000 při 10 stupních/min a dochází k praskání skrz stěnu. Při 20 stupních/min jsou cykly 5 000-10 000 a rychle se přeruší. Průvodce pro výběr rychlosti teplotního cyklování Rychlost náběhu (stupeň /min) Cykly do selhání Doporučený režim selhání<2 >100,000 Crazing Yes 2-5 50,000-100,000 Surface cracking Yes 5-10 20,000-50,000 Cracking Acceptable 10-15 10,000-20,000 Through-wall cracking Limited >15 <10,000Rapid failure None Informed specification For a PFA heater exposed to thermal cycling between 20°C and 200°C, the ramp rate should be limited to 5°C/min or less for >50 000 cyklů. Technik je schopen prodloužit životnost tepelné únavy zvýšením rychlosti ohřevu.