علم مواد - تطبیق غلاف با فرآیند

مهمترین مشخصات هنگام انتخاب بخاری کارتریجی معمولاً قطر، طول، ولتاژ و وات است. با این حال، در شرایط صنعتی شدید، مواد غلاف بیرونی اغلب تصمیم می‌گیرد که آیا بخاری را می‌توان برداشت و دوباره استفاده کرد یا اینکه تبدیل به بخش دائمی و گران‌قیمت قالب می‌شود. هنگامی که دمای سطح غلاف به دلیل چگالی وات بالا یا کاهش حرارت ضعیف از 400 درجه یا 500 تا 800 درجه بالاتر می‌رود، متالورژی غلاف از یک جزئیات ثانویه به یک تصمیم مهندسی اولیه تغییر می‌کند که تأثیر مستقیمی بر مدت زمان ماندگاری، آسانی نگهداری و میزان قابل اعتماد بودن فرآیند دارد.

فولاد ضد زنگ 304 بهترین ماده غلاف برای مصارف استاندارد است که در دماهای تا حدود 400 درجه کار می کند، که برای قالب های تزریق پلاستیک، ماشین های بسته بندی، میله های آب بندی و گرمایش عمومی صفحه معمول است. نوع 304 بسیار مقرون به صرفه است، دارای مقاومت در برابر خوردگی کلی در تنظیمات تمیز و خشک است و به اندازه کافی برای تحمل دماهای متوسط ​​قوی است. محتوای کروم 18 تا 20 درصد آن یک لایه اکسید کروم غیرفعال ایجاد می کند که از اکسیداسیون و حمله شیمیایی خفیف ناشی از بخارات پلاستیکی یا رطوبت موجود در هوا محافظت می کند. هنگامی که غلاف 304 با تلورانس های مناسب (0.05-0.10 میلی متر فاصله) و تراکم وات کم (5-10 W/cm²) استفاده می شود، می تواند برای 18 تا 36 ماه استفاده مداوم در سیستم هایی که به خوبی نگهداری می شوند، دوام بیاورند.


اما زمانی که دمای قالب یا فرآیند از 400 درجه فراتر می رود، یا زمانی که کاربرد شامل چرخه حرارتی زیاد، ارتعاش، گازهای خروجی تهاجمی از رزین های مهندسی، یا دمای غلاف بالا ناشی از چگالی وات بالا است، فولاد ضد زنگ 304 به سرعت محدودیت های خود را نشان می دهد. 304 بسیار نرمتر می شود (استحکام 20–70% بالای 30% تا 65% کاهش می یابد) از مقادیر-دمای اتاق)، به سرعت مقیاس می‌شود، و لایه‌های اکسیدی ضخیم و شکننده ایجاد می‌کند که در طول چرخه‌های خنک‌کننده شکسته می‌شوند. این پوسته پوسته شدن سطح را زبرتر می کند و اصطکاک را در برابر دیواره قالب افزایش می دهد، که می تواند منجر به گازگرفتگی شود و استخراج بخاری را بدون آسیب رساندن به حفره دقیق با مته کاری یا EDM سخت یا غیرممکن کند. در مکان‌هایی که چیزها به شدت تکان می‌خورند، مانند پرس‌های با سرعت بالا، جوشکاری اولتراسونیک، یا خطوط بسته‌بندی، پوسته شدن و تجمع مکرر اکسید باعث تسریع ترک خوردن ناشی از خستگی می‌شود و عمر قطعه را به نصف کاهش می‌دهد.

در این شرایط سخت‌تر، لازم است به آلیاژهای{0} نیکل بالاتر مانند Incoloy 800، Incoloy 825، یا Stainless Steel 310S تغییر دهید. Incoloy 800 یک آلیاژ نیکل-آهن-کروم است که حاوی 30 تا 35 درصد نیکل است. در دماهای بالا استحکام بالایی دارد و یک مقیاس اکسید آلومینا{11}کرومیا با چسبندگی محکم و پایدار ایجاد می‌کند که حتی پس از هزاران چرخه حرارتی تا 1100 درجه، خرد نمی‌شود. از آنجایی که در برابر کربناتاسیون، نیتریداسیون، و اکسیداسیون داخلی ناشی از محصولات تجزیه پلاستیک مقاومت می‌کند، برای منیفولدهای داغ، قالب‌های{15}در دمای بالا، یا کاربردهای اکستروژن مناسب است. Incoloy 825 به آن مولیبدن و مس اضافه شده است که احتمال خوردگی آن را در موقعیت‌های غنی از کلرید یا اسیدی خفیف کمتر می‌کند. فولاد ضد زنگ 310S (25٪ کروم، 20٪ نیکل) در مقاومت در برابر اکسیداسیون در محیط های اکسید کننده خالص تا 1150 درجه عالی است. معمولاً زمانی استفاده می شود که هزینه آن مشکل است اما ثبات دما بسیار مهم است.

مواد غلاف نیز تأثیر زیادی در نحوه عملکرد مناسب و نحوه آماده شدن سوراخ ها دارد. فرزهای ماشینکاری، کثیفی، یا سوراخ‌های گرد-بیشتر بر روی فلزات نرم‌تری مانند 304 اثر می‌گذارند. این نمرات باعث افزایش تنش می‌شود که می‌تواند باعث ایجاد ترک‌های طولی یا شکستگی در هنگام افزایش دما یا افزایش فشار داخل جسم شود. Incoloy 800 حدود 50٪ قوی تر از 304 در 600 درجه است، که آن را سخت تر و مقاوم تر در برابر تغییر شکل و گاز گرفتن می کند. این بدان معنی است که فاصله های محکم تر (0.02-0.05 میلی متر) را می توان بدون خطر اتصال یا خرد شدن در حین نصب یا عملیات استفاده کرد. این تناسب محکم‌تر، اختلاف دمای بین غلاف و قالب را کاهش می‌دهد، دمای داخل سیم‌ها را پایین می‌آورد و باعث می‌شود بخاری دوام بیشتری داشته باشد.

در محیط‌های تخصصی مانند اتاق‌های تمیز، ساخت نیمه‌رسانا، قالب‌گیری پزشکی، فرآوری غذا و دارو، یا برنامه‌های کاربردی با خلوص فوق‌العاده-بالا{1}، نیازمندی‌های غلاف بیشتری وجود دارد. بخاری کارتریج نباید با مواد شیمیایی واکنش نشان دهد، ذرات ایجاد کند یا گاز خارج شود. برای جلوگیری از گیرکردن ذرات و تمیز کردن آسان تر، معمولاً از غلاف ها خواسته می شود که روکش های الکتریکی یا آینه ای داشته باشند (Ra<0.4 μm). 316L stainless steel (low-carbon for better weldability and corrosion resistance) or Incoloy 800 with high-purity surface treatment are common for these situations. In very acidic, etchant, solvent, or high-purity gas conditions, titanium grade 2, Hastelloy C-276, or fluoropolymer-sheathed designs may be needed to keep things from getting dirty or corroding.

در نهایت، تطبیق متالورژی غلاف با فرآیند مربوط به شناخت کل محیط عملیاتی است، نه صرفاً دمایی که در آن کار می کند. عناصر مهم عبارتند از: - بالاترین دمایی که سطح غلاف پیش‌بینی می‌شود به آن برسد (معمولاً 100 تا 300 درجه بالاتر از دمای قالب). - بخارات خورنده، کلریدها، هالوژن‌ها یا رزین‌هایی که در حال خارج شدن از گاز هستند. - هر چند وقت یک‌بار و چقدر بد چرخش گرما و ارتعاشات، مواد و ارتعاشات، مواد و ارتعاشات، مواد به{6} تناسب دارند. سطح سوراخ. - تمیزی، آلودگی، یا قوانین FDA یا USP کلاس VI.

مهم نیست که چقدر ولتاژ، وات و تناسب را به خوبی مشخص می کنید، بخاری کارتریجی با غلاف نامناسب می تواند محصول را مسدود کند، ترک بخورد، آلوده شود یا خیلی زود از کار بیفتد. از طرف دیگر، انتخاب آلیاژ مناسب-304 برای استفاده معمولی، Incoloy 800/825 برای دماهای بالا یا شرایط سخت{6}}اطمینان می‌دهد که بخاری در تمام طول عمر خود جداشدنی، قابل اعتماد و عاری از آلودگی است. در تولید با ارزش-که زمان از کار افتادگی پرهزینه است و کیفیت قطعه بسیار مهم است، صرف هزینه برای متالورژی غلاف مناسب هم از بخاری و هم از کیفیت قطعات ساخته شده محافظت می کند. این یک حلقه ضعیف احتمالی را به یک دارایی بلند مدت تبدیل می کند.