Wewnętrzne naprężenia szczątkowe utworzą się wewnątrz powłoki PFA podczas natryskiwania rotacyjnego,-spiekania w wysokiej temperaturze i formowania chłodzącego. Jeżeli naprężenia będą nadmiernie kumulować się, na powierzchni powłoki pojawią się samoistnie mikropęknięcia, nawet bez użycia siły zewnętrznej. Pod wpływem cykli termicznych, przenikania medium i uderzenia ciśnienia pęknięcia szybko rozprzestrzeniają się przez wykładzinę, żrąca ciecz przedostaje się do powierzchni styku powłoki z metalowym podłożem, powodując powstawanie pęcherzy, rozwarstwianie i całkowite uszkodzenie-warstwy antykorozyjnej. Ta ukryta wada wynika głównie z niewłaściwych procesów produkcyjnych i jest trudna do wykrycia podczas kontroli wyglądu gotowego produktu i należy do typowego-procesu ukrytego uszkodzenia wykładziny z fluoroplastycznego tworzywa sztucznego.
1. Mechanizm powstawania i ewolucji pęknięć naprężeń szczątkowych
Podczas spiekania w wysokiej-temperaturze cząstki PFA topią się i łączą, tworząc ciągłą, zwartą warstwę. Kiedy przedmiot obrabiany jest schładzany od temperatury formowania do temperatury otoczenia, współczynnik skurczu termicznego powłoki PFA znacznie różni się od współczynnika skurczu metalowej rury bazowej. Podłoże metalowe ogranicza swobodny skurcz wykładziny polimerowej, generując naprężenia szczątkowe rozciągające zamknięte wewnątrz powłoki. Jeśli natryskiwanie wielowarstwowe-jest przeprowadzane zbyt szybko bez stabilizacji interwałowej, pomiędzy warstwami następuje superpozycja naprężeń. Gdy naprężenie rozciągające przekroczy wytrzymałość materiału PFA na pękanie, kiełkują małe źródła pęknięć. W kolejnych cyklach ogrzewania i chłodzenia naprzemienne naprężenia termiczne w sposób ciągły otwierają i rozszerzają pęknięcia. Medium przenika wzdłuż kanałów pęknięć, tworząc ciśnienie osmotyczne pomiędzy powłoką a metalem podstawowym, ostatecznie odrywając wykładzinę od ścianki rury, zaczynając od miejsca pęknięcia.
2. Typowe pozycje, w których koncentrują się pęknięcia naprężeniowe
Kolana, rury gięte i sekcje przejściowe łukowe z nierównomiernym skurczem powłoki;
Powierzchnie kołnierzy i krawędzie otworów rur z nagłymi zmianami strukturalnymi i koncentracją naprężeń;
Grube, wielowarstwowe-obszary natryskiwane z poważną superpozycją naprężeń wewnętrznych;
Szybko chłodzone detale przy dużym gradiencie temperatur i skoncentrowanym naprężeniu skurczowym;
Obszary napraw wtórnych, w których stopień skurczu nowej i starej powłoki jest niespójny.
3. Kluczowe czynniki pogarszające uszkodzenia spowodowane naprężeniami szczątkowymi
Bezpośrednie wymuszone szybkie chłodzenie po spiekaniu bez etapowego powolnego chłodzenia i odprężania;
Kolejne, wieloprzebiegowe-natryskiwanie bez odparowywania-stojącego, co prowadzi do akumulacji naprężeń międzywarstwowych;
Zbyt gruba pojedyncza warstwa natryskowa powodująca nierówny wewnętrzny skurcz chłodzący;
Niedopasowana rozszerzalność cieplna materiału podstawowego i powłoki PFA;
Nieuzasadnione mocowanie uchwytu podczas spiekania ograniczające deformację przedmiotu obrabianego.
4. Pełne-środki ograniczające stres związany z połączeniem i zapobiegające
① Po spiekaniu zastosować procedurę powolnego chłodzenia segmentowego
Stopniowo obniżaj temperaturę pieca, zamiast bezpośredniego chłodzenia powietrzem, aby zmniejszyć gradient temperatury i naprężenia skurczowe.
② Standaryzacja odstępu czasu pomiędzy każdą warstwą natrysku
Ustaw czas-wyłączenia odparowywania po każdym przejściu natrysku, aby powłoka uwolniła częściowe naprężenia przed następną powłoką.
③ Kontroluj grubość pojedynczej powłoki, aby uniknąć jednorazowego-nawarstwiania się
Ogranicz grubość każdej natryskiwanej warstwy, aby zapobiec nierównowadze naprężeń wewnętrznych spowodowanej zbyt grubymi pojedynczymi warstwami.
④ Zoptymalizuj tryb mocowania, aby zmniejszyć ograniczenie zaciskania
Użyj elastycznych elementów pozycjonujących, aby uniknąć sztywnego blokowania, które ogranicza odkształcenie termiczne podłoża i wykładziny.
⑤ Przeprowadzić odpuszczanie-po-formowaniu-wyżarzania w niskiej temperaturze
Sprawdź gotowe produkty w umiarkowanej temperaturze pod kątem zachowania ciepła, aby wyeliminować część zablokowanych wewnętrznych naprężeń szczątkowych.
5. Tabela porównawcza skutków zapobiegania
表格
| Proces formowania i chłodzenia | Ryzyko pękania naprężeń szczątkowych | Sugestia zastosowania |
|---|---|---|
| Ciągłe natryskiwanie + natychmiastowe wymuszone chłodzenie | Wysokie prawdopodobieństwo opóźnionego samoistnego pękania | Natychmiast przejść na powolne chłodzenie i proces natryskiwania interwałowego |
| Natryskiwanie interwałowe + etapowe powolne chłodzenie | Skutecznie tłumią akumulację naprężeń szczątkowych | Standardowy proces produkcji wykładzin |
| Odpuszczanie-poprodukcyjne + rozsądna-grubość pojedynczej warstwy | Minimalne ukryte niebezpieczeństwo pękania naprężeniowego | Preferowany schemat-wysokiej klasy-wykładziny antykorozyjnej |
Wniosek
Pękanie naprężeniowe powłoki PFA jest głównie spowodowane niedopasowanym skurczem termicznym pomiędzy okładziną a podłożem metalowym oraz nieprawidłowymi procesami chłodzenia i natryskiwania. Podstawowe metody zarządzania obejmują spowalnianie szybkości chłodzenia w celu zmniejszenia gradientu skurczu, ustalanie odstępów między warstwami natryskiwania w celu uniknięcia nakładania się naprężeń, kontrolowanie grubości pojedynczej-warstwy i uwalnianie zablokowanych naprężeń poprzez-odpuszczanie po procesie. Ścisła regulacja całego procesu natryskiwania i spiekania może zasadniczo wyeliminować uszkodzenia w postaci pęknięć okładziny wywołane nieodłącznym powstawaniem naprężeń szczątkowych.
