Hvordan ændrer den termiske cyklushastighed (2 grader/min vs . 10 grad/min) mellem 20 grader og 200 grader i luft træthedstiden for en PFA (Perfluoroalkoxy) kappevarmer fra 50.000 til 10.000 cyklusser?

Termisk cykling mellem 20 grader og 200 grader forårsager træthed i PFA kappevarmere i luft på grund af differentiel ekspansion mellem polymeren og de interne metalkomponenter. Træthedslevetiden med langsom cyklushastighed (2 grader/min) er 50.000-100.000 cyklusser. Livet falder ned til 10.000-20.000 cyklusser med en hurtig hastighed på 10C/min. Den højere hastighed genererer en større temperaturgradient hen over PFA-væggen, hvilket øger termisk stress og fører til hurtigere revneinitiering. Termisk træthedsmekanisme i Pfa-varmere Spændingen induceret af den termiske cykling kommer fra misforholdet i termisk udvidelseskoefficient (CTE) mellem PFA (120 × 10⁻⁶/grad) og metalmodstandstråden (17 × 10⁻⁶/grad). Spændingsamplituden Δσ=Δ × ΔT × E, hvor Δ er CTE-forskellen, ΔT er temperatursvinget og E er elasticitetsmodulet. En hurtigere rampehastighed resulterer i en højere øjeblikkelig temperaturgradient, hvilket fører til højere lokale belastninger. Kvantitativ træthedslevetid vs. rampehastighed Følgende er blevet etableret for PFA ved hjælp af kontrolleret termisk cykling fra 20 grader til 200 grader. For rampehastighed på 1 grader C/min er cyklusserne til fejl 100.000-200.000, og fejl sker ved krakelering. Ved 2 grader/min er der 50.000-100.000 cyklusser, og fejl er ved overfladerevner. Ved 5 grader / min er cyklus 20.000-40.000 og revner er mere alvorlige. Antallet af cyklusser er 10.000-20.000 ved 10 grader/min, og der opstår revnedannelser gennem væggen. Ved 20 grader/min er cyklusserne 5.000-10.000 og går hurtigt i stykker. Vejledning til valg af rampehastighed for termisk cykling Rampehastighed (grad/min) Cykler til fejl Fejltilstand anbefales<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 cyklusser. Ingeniøren er i stand til at øge den termiske udmattelseslevetid ved at øge opvarmningshastigheden.