PFA šildytuvo atraminiai laikikliai-naudojami šildytuvams talpinti rezervuaruose arba pagalbinei įrangai laikyti-retkarčiais atlaiko nuolatines mechanines apkrovas esant aukštesnei temperatūrai. Esant 180 laipsnių kampui (prie PFA nuolatinio naudojimo ribos 200 laipsnių), šliaužimo plyšimas tampa dominuojančiu apkrautų laikiklių gedimo režimu. Laikiklio, apkrauto 5 MPa (tipiška 10 kg sveriančiam šildytuvui, pakabintam ant 50 mm² skerspjūvio atramos), realus valkšnumo plyšimo laikas yra 500–2 000 valandų, atsižvelgiant į PFA klasę, kristališkumą ir gamybos kokybę. Tai daug trumpesnis nei įprasto šildytuvo tarnavimo laikas (10 000–30 000 valandų). Todėl PFA laikikliai neturėtų būti naudojami esant nuolatinėms apkrovoms, viršijančioms 2 MPa esant 180 laipsnių kampui. Didesnėms nei 2 MPa apkrovoms naudokite metalinius laikiklius su PFA danga arba atskiras metalines atramas. Toliau pateikti šliaužimo plyšimo duomenys pateikia saugaus projektavimo gaires.
Šliaužimo plyšimo mechanizmai 180 laipsnių kampu
180 laipsnių temperatūroje PFA yra aukščiau stiklėjimo (Tg=-15 laipsnio), bet žemiau lydymosi temperatūros (305 laipsnių). Polimeras pasižymi viskoelastiniu šliaužimu: esant pastoviai apkrovai, jis nuolat deformuojasi. Pirminėje šliaužimo stadijoje (pirmosios 0–100 valandų) įtempimas didėja mažėjant. Antrinio šliaužimo metu (100–1000 valandų) deformacijos greitis yra pastovus. Tretinio šliaužimo metu (daugiau nei 1 000 valandų) įtempimas pagreitėja, nes susidaro tuštumos, o efektyvusis skerspjūvis-mažėja, todėl atsiranda plyšimas. PFA kronšteinui, apkrautam 5 MPa 180 laipsnių kampu, įprastas tretinio šliaužimo laikas yra 200–500 valandų; plyšimas įvyksta po 500–2000 valandų. Plyšimo trukmė atitinka Larson-Miller parametrą: LMP=T × (C + log t), kur T yra temperatūra (K), t yra plyšimo laikas (valandomis), o C yra medžiagos konstanta (≈20 PFA). Tam tikram LMP aukštesnė temperatūra eksponentiškai sumažina tarnavimo laiką.
PFA kristališkumas stipriai veikia atsparumą šliaužimui. Aukšto-kristališkumo PFA (55–65 %) valkšnumo tarnavimo laikas yra 2–3 kartus ilgesnis nei mažo -kristališkumo PFA (35–45 %). Atkaitinti laikikliai (atkaitinimas po-formavimo 200 laipsnių temperatūroje 4 valandas) taip pat rodo ilgesnį tarnavimo laiką (žr. 41 straipsnį). Svarbi laikiklio geometrija: aštrūs kampai sutelkia įtampą ir sutrumpina tarnavimo laiką 50–80 %, lyginant su spinduliais.
„Creep Rupture“ gyvenimas dėl streso ir temperatūros
| Temperatūra ( laipsnis ) | Stresas (MPa) | PFA laipsnis | Kristališkumas (%) | Plyšimo laikas (valandos, tipiškas) | Nesėkmės režimas |
|---|---|---|---|---|---|
| 180 | 2 | Standartinis | 45 | 8,000–15,000 | Per didelis įlinkis (šliaužimas) |
| 180 | 3 | Standartinis | 45 | 3,000–6,000 | Šliaužimo plyšimas |
| 180 | 4 | Standartinis | 45 | 1,000–2,500 | Plyšimas su tuštumų susidarymu |
| 180 | 5 | Standartinis | 45 | 500–1,500 | Greitas plyšimas |
| 180 | 6 | Standartinis | 45 | 200–500 | Staigus įlinkis, plyšimas |
| 180 | 5 | Didelis{0}}kristališkumas (atkaitintas) | 60 | 1,200–2,500 | 2× gyvenimas prieš standartą |
| 180 | 5 | Mažas-kristališkumas (neatkaitintas) | 38 | 300–800 | 50% gyvavimo laikas, palyginti su standartu |
| 160 | 5 | Standartinis | 45 | 3,000–6,000 | Žemesnė temperatūra prailgina tarnavimo laiką |
| 200 | 3 | Standartinis | 45 | 500–1,500 | Beveik viršutinė PFA riba |
| 150 | 5 | Standartinis | 45 | 6,000–12,000 | Priimtinas su pertrūkiais apkrovomis |
Saugaus dizaino rekomendacijos
For PFA support brackets at 180°C, the maximum sustained stress should not exceed 2 MPa for long-term service (>5000 valandų). Apskaičiuokite įtempį kaip σ=F / A, kur F yra apkrova (N), o A yra mažiausias laikiklio skerspjūvio plotas (mm²). Esant 50 N apkrovai (≈5 kg), reikalingas plotas A=F/σ=50 / 2=25 mm². Mažiausias yra laikiklis, kurio skerspjūvis yra 5 mm × 5 mm (25 mm²). Esant 100 N apkrovai (10 kg), mažiausias plotas yra 50 mm² (7 mm × 7 mm). Tai yra minimalūs dydžiai; didesni laikikliai užtikrina saugos ribą.
Jei apkrova viršija 2 MPa esant 180 laipsnių kampui, naudokite metalinį laikiklį (nerūdijančio plieno, titano arba Hastelloy) su PFA danga arba įvorę, kad išvengtumėte cheminio poveikio. Metalinis laikiklis neša krovinį; PFA užtikrina cheminį atsparumą. Arba metaliniu strypu per šildytuvo centrą paremkite šildytuvą iš viršaus (įtempimas), o ne iš apačios (suspaudimas). PFA yra stipresnis suspaudimo nei įtempimo; valkšnumo laikas gniuždant yra 2–3 kartus ilgesnis nei tempimo valkšnumo trukmė esant tokiam pat įtempimui.
Esamus PFA laikiklius, veikiančius esant dideliam įtempimui, kasmet patikrinkite, ar nėra deformacijos. Išmatuokite pradinius laikiklio matmenis ir palyginkite su srove. Jei nuolatinis įlinkis viršija 2 mm arba matomas įtrūkimas, jį reikia nedelsiant pakeisti. Jei laikiklis deformuotas, bet neįskilęs, jis gali veikti ir toliau, bet mažesniu pajėgumu. Esant kritinėms reikmėms (šildytuvas gali įkristi į baką), pakeiskite deformuotus laikiklius, neatsižvelgiant į įtrūkimų būseną.
Lauko pavyzdys
Chemijos gamykla naudojo PFA laikiklius, kad išlaikytų 15 kg sveriantį šildytuvą (150 N apkrova) 180 laipsnių kampu. Laikiklio skerspjūvis- buvo 10 mm × 8 mm (80 mm²), todėl σ=150/80=1.9 MPa- atitinka saugią ribą. Po 18 mėnesių (≈13 000 valandų) laikiklis įsuko 3 mm, bet įtrūkimų nebuvo. Šildytuvas vis tiek buvo palaikomas. 2,5 metų (18 000 valandų) įlinkis pasiekė 6 mm, o šildytuvas nusmuko. Laikiklis buvo pakeistas suplanuoto išjungimo metu. Laikiklis nesugedo, tačiau buvo beveik pasibaigęs jo naudojimo laikas. Gamykla peržiūrėjo savo projektą, kad ateityje būtų galima naudoti metalinius laikiklius, nurodydama, kad reikia neriboto naudojimo.
Išvada: apribokite PFA laikiklio įtampą iki 2 MPa 180 laipsnių kampu
Realus PFA šildytuvo atraminio laikiklio, apkrauto 5 MPa ir 180 laipsnių, valkšnumo plyšimo laikas yra tik 500–2 000 valandų,{5}}nepakankamas daugeliui pramoninių pritaikymų. Ilgalaikei paslaugai (5,000+ val.), apribokite įtempį iki 2 MPa. Didesnėms nei 2 MPa apkrovoms naudokite metalinius laikiklius su PFA danga arba atskiras metalines atramas. Jei reikia naudoti PFA laikiklius, nurodykite aukštą{14}kristališkumą, atkaitintą PFA, visų kampų spindulį ir kasmet patikrinkite, ar nėra deformacijos. PFA yra puiki medžiaga, atspari cheminiam poveikiui, tačiau prasta medžiaga, atlaikanti ilgalaikę apkrovą{16}}aukštoje temperatūroje. Neprašykite PFA daryti to, ką turėtų daryti metalas. Jei abejojate, naudokite metalą. Šildytuvo, įkritusio į baką ir sutrumpinimo į sieną, kaina yra daug didesnė nei tinkamo metalinio atraminio laikiklio kaina. Sukurkite kronšteiną kroviniui, o ne tam, kad būtų patogu pasirinkti vieną -medžiaginį sprendimą.
