Kako brzina termičkog ciklusa (2 stepena/min u odnosu na. 10 stepen/min) između 20 stepeni i 200 stepeni u zraku mijenja vijek trajanja zamornog grijača PFA (perfluoroalkoksi) omotača od 50.000 do 10.000 ciklusa?

Termički ciklusi između 20 i 200 stepeni izazivaju zamor u grejačima PFA omotača u vazduhu zbog diferencijalne ekspanzije između polimera i unutrašnjih metalnih komponenti. Vijek trajanja zamora sa sporom brzinom ciklusa (2 stepena/min) je 50.000-100.000 ciklusa. Životni vijek se smanjuje na 10.000-20.000 ciklusa brzinom od 10C/min. Veća brzina stvara veći temperaturni gradijent preko PFA zida, što povećava toplinsko naprezanje i dovodi do bržeg pokretanja pukotina. Mehanizam termičkog zamora u Pfa grijačima Napetost izazvana termičkim ciklusom dolazi od neusklađenosti koeficijenta termičkog širenja (CTE) između PFA (120 × 10⁻⁶ / stepen) i metalne otporne žice (17 × 10⁻⁶ / stepen). Amplituda naprezanja Δσ=Δ × ΔT × E, gdje je Δ CTE razlika, ΔT je temperaturno ljuljanje, a E je modul elastičnosti. Veća brzina rampe rezultira većim trenutnim temperaturnim gradijentom, što dovodi do većih lokalnih naprezanja. Kvantitativni vek trajanja zamora u odnosu na brzinu rampe Sledeće je utvrđeno za PFA korišćenjem kontrolisanog termičkog ciklusa od 20 stepeni do 200 stepeni. Za brzinu rampe od 1 stepen C/min, ciklusi do otkaza su 100.000-200.000, a kvar se dešava luženjem. Na 2 stepena/min, postoji 50.000-100.000 ciklusa, a kvar nastaje površinskim pucanjem. Na 5 stepeni/min ciklus je 20.000-40.000 i pucanje je teže. Broj ciklusa je 10.000-20.000 na 10 stepeni/min, a dolazi do pucanja kroz zid. Na 20 stepeni/min ciklusi su 5.000-10.000 i brzo se prekidaju. Vodič za odabir brzine rampe za termičke cikluse Brzina rampe (stepen/min) Ciklusi do kvara Preporučeni način rada<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 ciklusa. Inženjer je u mogućnosti da poveća vek trajanja toplotnog zamora povećanjem brzine zagrevanja.