Tá croí miotail téimh i ngach tumthéitheoir PFA-go hiondúil Incoloy 825, tíotáiniam, nó cruach dhosmálta 316- timpeallaithe ag sraith PFA a easbhrúitear go díreach ar an miotal nó a fheidhmítear mar theas-feadán laghdaithe le ciseal nasctha greamaitheacha idirmheánach. Feidhmíonn an ciseal nasctha seo, nach bhfuil ach 0.05–0.20 mm tiubh sa chuid is mó de théitheoirí tráchtála, dhá fheidhm ríthábhachtacha: aistríonn sé teas ón gcroílár miotail go dtí an truaill PFA seachtrach agus cuireann sé cosc ar dhí-oiliúint a cheadódh dul isteach taise agus sceitheadh leictreach. Tá difríocht idir comhéifeachtaí an fhairsingithe theirmeach (CTE) do PFA (100–120 ppm/ céim ) agus an croí miotail (14–18 ppm/ céim ) faoi fhachtóir de thart ar shé. Le linn gach timthriall teasa ó chomhthimpeallach go teocht oibriúcháin (m.sh., 25 céim go 150 céim le haghaidh folcthaí aigéid ardteochta), déanann an PFA iarracht 0.8–1.2% a leathnú níos mó ná an croí miotail thar 30 cm ar fad. Cruthaíonn an leathnú difreálach seo strus lomadh timthriallach ag an gcomhéadan miotail PFA, atá comhchruinnithe ag foircinn an réigiúin bhanna. Ní mór don chiseal nasctha-go hiondúil tionscnóir greamaitheachta bunaithe ar fhluarapolaiméir nó silane{-bunaithe - freastal ar an strus lomadh timthriallach seo gan teip chomhtháite nó ghreamaitheach. Déanann rothaíocht theirmeach arís agus arís eile díghrádú ar an gciseal nasctha de réir a chéile trí mheicníochtaí tuirse, rud a fhágann dílamination logánta agus teip an téitheoir roimh am.
Forbairt Strus Fiar ag an gComhéadan Nascála ó CTE Mismatch
Ní réimse aonfhoirmeach struis a chruthaíonn an neamhréir leathnaithe teirmeach ach réimse an-logánta atá comhchruinnithe ag foircinn an réigiúin bhanna. Smaoinigh ar théitheoir a bhfuil croí-fhad miotail 50 cm aige agus é cuimsithe go hiomlán ag PFA. Nuair a théitear é ó 25 céim go 150 céim, fadódh an PFA saor in aisce (neamhbhannaí) thart ar 0.125 mm in aghaidh an cm ar fad (CTE 110 ppm/ céim × 125 céim=0.01375 mm/cm), arb ionann é agus 0.69 mm ar fad thar 50 cm. Shínfeadh an croí-mhiotal saor in aisce faoi 0.020 mm in aghaidh an cm (CTE 16 ppm/ céim × 125 céim=0.002 mm/cm), iomlán 0.10 mm thar 50 cm. Ní mór freastal ar an difríocht de 0.59 mm trí dhífhoirmiú lomadh na ciseal nascáil. Maidir le ciseal nascáil a théann trasna an fad iomlán 50 cm, ní bheadh an meánbhrú lomadh ach 0.59 mm / 50 cm=0.0012 (0.12%), rud atá fánach. Mar sin féin, ní dhífhoirmíonn an ciseal nasctha go haonfhoirmeach feadh a fhad. I lár an réigiúin bhanna, tá an PFA agus miotail srianta chun bogadh le chéile, mar sin tá an díláithriú coibhneasta nialas. Ag foircinn an réigiúin nasctha, ní mór freastal ar an 0.59 mm iomlán d’fhairsingiú difreálach laistigh d’achar gearr-go hiondúil 2–5 mm ó dheireadh an naisc. Cruthaíonn sé seo fachtóir tiúchan brú lomadh de 50-100 uair an brú ar an meán. Réamh-mheastar samhaltú eiliminte críochta de ghnáth-théitheoir PFA{-ar{-mhiotail le ciseal nasctha 0.10 mm ar tiús buaicshraith lomadh ag foircinn an naisc de 15–25% d’ardú teochta 125 céim.
Freagraíonn brú lomadh 15–25% sa chiseal nascáil do strus lomadh 3-6 MPa don chuid is mó de ghreamaitheacha fluarapolaiméire modhnaithe, bunaithe ar a modulus lomadh (thart ar 20-30 MPa sa riocht rubair os cionn na teochta trasdula gloine). Tá an leibhéal struis seo faoi bhun neart lomadh deiridh ciseal nascáil a fheidhmítear go húr (go hiondúil 8–12 MPa). Faoi thimthriall teirmeach amháin, maireann an ciseal nasctha. Mar sin féin, cuireann gach timthriall an buaic-strus lomadh céanna i bhfeidhm arís agus arís eile, rud a chuireann tús le damáiste tuirse. Leanann saol tuirse na ciseal nasctha gaolmhaireacht dlí cumhachta: N_f=A × (σ_shear) ^(-b), áit a bhfuil b sa raon de ghnáth ó 5 go 8 le haghaidh greamacháin fluarapolaiméire. D'fhéadfadh teip ag 10,000 timthriall a bheith mar thoradh ar strus 5 MPa, agus d'fhéadfadh strus 3 MPa an saol a leathnú níos faide ná 50,000 timthriall. Is é an iarmhairt phraiticiúil ná go bhfuil saol tuirse ciseal nasctha de 5,000-15,000 timthriall ag téitheoirí a oibríonn le luascán teocht 125 céim (m.sh., 25 céim go 150 céim), agus baineann téitheoirí le luascán 60 céim (m.sh., 30 céim go 90 céim) 40,000-100,000 timthriall amach.
Meicníochtaí Iomadaithe Delamination agus Brath
Nuair a thosaíonn damáiste tuirse ag deireadh an bhanna, iomadaíonn an delamination isteach feadh an chomhéadain trí dhá mheicníocht. Is é an chéad mheicníocht ná tuirse lomadh timthriallach. Tá an dáileadh céanna brú lomadh i bhfeidhm ag gach timthriall teirmeach, ag cur an tosaigh crack 10-50 µm chun cinn in aghaidh an timthrialla ag brath ar an bhfachtóir déine struis ag barr an crack. De réir mar a fhásann an delamination níos faide, giorraíonn an fad bannaithe, agus méadaíonn an brú lomadh ag an mbarr crack nua toisc go gcaithfear freastal ar an díláithriú difreálach iomlán céanna thar fhad bannaí atá fágtha níos giorra. Cuireann an t-aiseolas dearfach seo dlús leis an iomadú: i gcás dílamination atá méadaithe go 10% d’fhad iomlán an naisc bíonn tréithchineálacha lomadh barr scoilte 10–20% níos airde ná deireadh an naisc tosaigh, rud a fhágann go n-iomadaíonn sé níos tapúla. Is é an dara meicníocht ionsaí comhshaoil. I seirbhís chreimneach-folcadáin aigéid, tuaslagáin ghlantacháin loiscneacha, nó i dtimpeallachtaí clóirín fliucha-cuireann an meán ionsaitheach isteach sa bhearna dí-éillithe trí ghníomh ribeach. Ionsaíonn na speicis cheimiceacha an ciseal nasctha go díreach nó an croí-dhromchla miotail, rud a thiontaíonn an dílamination ó scoilt tuirse mheicniúil amháin go scoilt le creimthe. Léiríonn anailís teip allamuigh ar théitheoirí PFA ó bhinsí fliucha leathsheoltóra go dtarlaíonn 70% de na teipeanna dílamination ag foircinn bannaí a nochtar don leacht próisis, agus nach dtarlaíonn ach 30% ag an deireadh bannaí tirim (uachtair) os cionn na líne leachta, rud a léiríonn go luathaíonn wicking comhshaoil an iomadú faoi fhachtóir 3-5.
Teastaíonn tástáil thréimhsiúil leictreach chun dílamadh ciseal nascáil a bhrath roimh chliseadh tubaisteach. Léiríonn téitheoir PFA atá nasctha go hiomlán le PFA slán toilleas idir an croí miotail agus leictreoid talún a chuirtear lasmuigh den truaill a fhanann cobhsaí le himeacht ama. De réir mar a théann dílamination chun cinn, foirmíonn bearna aeir ag an gcomhéadan. Tá tairiseach tréleictreach de thart ar 1.0 ag aer i gcomparáid le 2.1 i gcás PFA. Mar sin feictear réigiún dílínithe mar chuid-toilleais níos ísle. Tomhais an toilleas feadh fad an téitheoir ag baint úsáide as leictreoid sheachtrach deighilte nó trí chlampán leictreoid amháin a bhogadh. Léiríonn éagsúlacht toilleas níos mó ná 15% idir na codanna 5 cm in aice láimhe delamination logánta. Maidir le téitheoirí a bhfuil plána talún leabaithe sa truaill PFA (go coitianta i ndearaí rátáilte sábháilteachta), tomhais an fhriotaíocht inslithe idir an croí miotail agus an plána talún. Léiríonn luachanna tosaigh 100–500 MΩ a thiteann go 10–50 MΩ thar 6–12 mhí delamination forásach agus taise ag dul isteach sa bhearna.
Éagsúlachtaí Dearaidh Chiseal Nascála agus a bhFeidhmíocht Tuirse
Ní fheidhmíonn gach modh nasctha PFA go-go comhionann faoi thimthriall teirmeach. Tá ceithre theicníocht choiteann tógála ann, agus freagra difriúil ag gach ceann acu ar strus neamhréire CTE. Úsáideann an chéad mhodh agus an modh is resistant do thuirse croí miotail atá eitseáilte go ceimiceach le sraith primer de PFA modhnaithe ina bhfuil grúpaí imoibríocha (ainhidríd mhailéach nó oibreáin cúplála comhchosúla). Nascann an primer go ceimiceach leis an gciseal ocsaíd miotail, rud a chruthaíonn comhéadan comhfhiúsach seachas ceann greamaitheach amháin. Baineann an tógáil seo amach saol tuirse lomadh ciseal nasctha de 50,000–100,000 timthriall ag ΔT- céim . Úsáideann an dara modh comhghlasáil mheicniúil: déantar an croí miotail a garbhú trí ghreanroiseadh (Ra=3–5 µm) agus easbhrúitear an PFA go díreach ar an dromchla garbh gan greamachán ar leith. Sreabhann an PFA isteach i asperities dromchla, ag cruthú glas meicniúil. Soláthraíonn an modh seo saol tuirse de 20,000–40,000 timthriall ach teipeann air trí mheicníocht eile-tarraingíonn an PFA amach as na haspéiris seachas teipeann ar an gciseal bannaí go comhtháite. Úsáideann an tríú modh feadán PFA a chrapadh teasa thar chroílár mín miotail gan aon chóireáil dromchla, ag brath ar chomhbhrú fonsa iarmharach ón bhfeisteas crapadh. Feidhmíonn an modh seo go dona faoi thimthriallta teirmeach toisc go laghdaítear an strus fonsa trí luascadh ag teochtaí ardaithe. Is gnách go dtiteann saol tuirse faoi bhun 5,000 timthriall ag ΔT{{=80 céim . Úsáideann an ceathrú modh ciseal greamaitheach fluorosilicone nó FEP ar leithligh idir an miotail agus PFA. Cé go bhfuil siad solúbtha (modulus íseal), tá droch-fhriotaíocht cheimiceach ag na greamacháin seo agus tá siad ag at i go leor aigéid, rud a fhágann go bhfuil teip roimh am ag cuimilt comhleanúnach laistigh den chiseal ghreamaitheach. Tá saol tuirse an-athraitheach, idir 2,000 agus 15,000 timthriall ag brath ar an gceimic ghreamaitheach ar leith.
Caoinfhulaingt Timthriall Teirmeach de réir Modh Nascála agus Déine an Iarratais
Soláthraíonn an tábla seo a leanas saol tuirse ciseal nasctha measta do gach modh tógála mar fheidhm de mhéid timthriall teirmeach (ΔT), teocht oibriúcháin uasta, agus déine timpeallachta ceimiceach. Díorthaítear luachanna ó thástáil saoil luathaithe ar 200 sampla téitheoir thar cheithre mhonaróir agus glactar leis go bhfuil tiús bhalla PFA de 1.5 mm ar a laghad.
| Modh Tógála Nasctha | Uasmhéid ΔT in aghaidh na Timthrialla ( céim ) | Buaic-theocht Oibriúcháin ( céim ) | Timpeallacht Cheimiceach | Saol Tuirse a bhfuiltear ag súil leis (Timthriallta go Caillteanas Achair Banna 50%) | Mód Teip Saintréith |
|---|---|---|---|---|---|
| Miotal eitseáilte go ceimiceach + primer PFA imoibríoch | 120 | 150 | Neodrach go beagán aigéadach (pH 3–9) | 80,000–120,000 | Creep deireadh banna de réir a chéile; aon delamination tobann |
| Miotal eitseáilte go ceimiceach + primer PFA imoibríoch | 80 | 120 | Aigéad láidir (pH 0–2) | 40,000–60,000 | Cabhraíodh leis an gcreimeadh ag an gceann fliuch |
| Croílár miotail gaineamhbhriste, easbhrúite díreach PFA (idirghlas meicniúil) | 100 | 140 | Aon at (neamh-) | 25,000–45,000 | Tarraing-amach as aspairí; Fibriliú PFA ar dhromchla briste |
| Croí miotail sandblasted, easbhrúite díreach PFA | 60 | 100 | Strong base (pH >12) | 15,000–25,000 | Hidrealú alcaileach ar chomhéadan miotail PFA |
| Teas{0}}feadán PFA a chrapadh, croí-mhiotal mín | 80 | 120 | Éadrom (pH 5–9) | 3,000–8,000 | Delamination tapa ón lár amach; fonsa scíthe strus |
| Teas{0}}feadán PFA a chrapadh, croí-mhiotal mín | 50 | 90 | ar bith | 5,000–12,000 | Tosaíonn dílamadh ag foircinn bannaí laistigh de 500 timthriall |
| Ciseal greamachán FEP nó fluorosilicone ar leithligh | 70 | 130 | Neodrach (pH 7) | 8,000–18,000 | Stuamadh comhtháite sa chiseal ghreamaitheach; at le feiceáil |
| Ciseal ghreamaitheach ar leithligh, aon mhodh | 40 | 100 | Tuaslagóir orgánach ionsaitheach | 500–2,000 | Díscaoileadh greamaitheach nó at dian; teip tapa |
| Nasc déchiseal-: miotal eitseáilte + primer + ciseal mhaolú FEP + PFA | 130 | 180 | Aigéad láidir (pH 0–2) | 50,000–80,000 | Laghdaíonn ciseal mhaolú buaicbhrú lomadh; tógáil saincheaptha daor |
Modhnuithe Dearaidh chun Strus Mímheaitseála CTE a Laghdú
Nuair a sháraíonn an méid timthriall teirmeach riachtanach cumas tuirse na sraithe nasctha, is féidir le ceithre mhodhnú dearaidh an strus lomadh timthriallach a laghdú. Úsáideann an chéad mhodhnú croí miotail le CTE níos gaire do PFA. Cé nach n-oireann aon mhiotal coitianta le 110 ppm/céim PFA, gearrann alúmanam (CTE 23 ppm/ céim) an difríocht CTE 40% i gcomparáid le cruach dhosmálta (CTE 17 ppm/ céim). Mar sin féin, corrodes alúmanam go tapa i go leor aigéid, a éilíonn sciath cosanta tanaí ar an croí miotail roimh iarratas PFA. Giorraíonn an dara modhnú an fad nasctha leanúnach. Maidir le téitheoir 50 cm, is é 0.59 mm an leathnú difreálach. Le haghaidh téitheoir 25 cm, titeann an difreálach go 0.30 mm, ag laghdú brú lomadh ag foircinn an bhanna go comhréireach. In umair dhomhain a dteastaíonn téitheoirí fada uathu, bain úsáid as deighleoga nasctha níos giorra agus iad scartha le bearnaí gan tacaíocht seachas fad bannaithe leanúnach amháin. Cuireann an tríú modhnú ciseal comhlíontach idir an croí miotail agus an truaill PFA docht. Freastalaíonn sraith tanaí (0.2-0.5 mm) de rubar silicone nó fluairosilicone le modulus lomadh de 1-3 MPa (i gcomparáid le 20-30 MPa do PFA) don leathnú difreálach trí chomhbhrú leaisteacha seachas strus lomadh a tharchur chuig an gcomhéadan nasctha. Síneann an ciseal mhaolú seo saol tuirse faoi fhachtóir 3-5 ach cuireann sé castacht déantúsaíochta agus laghdaítear an t-aistriú teasa foriomlán beagán (5-10%). Clampann an ceathrú modhnú an téitheoir ag an dá cheann, rud a chosc ar an PFA leathnú go saor. Tiontaíonn sé seo an fhadhb leathnaithe difreálach ó lomadh ag foircinn an bhanna go strus comhbhrúiteach sa PFA féin. Toisc gur polaiméir insínte é an PFA, is féidir leis brú comhbhrúiteach 1-2% a sheasamh gan damáiste. Teastaíonn rónta deiridh láidre le dearaí clampáilte chun an PFA a chosc ó bhúclaáil, ach cuireann siad deireadh le tuirse ciseal nasctha go hiomlán, ag baint amach saolré thimthriallach neamhtheoranta go bunúsach.
Conclúid: Sainmhíníonn Sláine Chiseal na Nascála Saol Téitheoir Faoi Rothaíocht
Cruthaíonn an neamhréir leathnaithe teirmeach idir PFA agus a chroí istigh miotail strus lomadh timthriallach comhchruinnithe ag foircinn an réigiúin bhanna le linn gach timthriall teasa agus fuaraithe. Cinneann saol tuirse an chiseal nasctha faoin strus seo fad saoil an téitheoir in iarratais le timthriall teirmeach minic. Baintear 40,000-120,000 timthriall amach le croíthe miotail eitseáilte go ceimiceach le sraitheanna de nascáil primer imoibríoch, oiriúnach don chuid is mó de phróisis thionsclaíocha. Teipeann ar thógálacha feadán crapadh teasa níos simplí gan nascadh ceimiceach laistigh de 3,000-12,000 timthriallta, rud a fhágann nach bhfuil siad oiriúnach d'aon fheidhmchlár le timthriallta teirmeacha laethúla. Ní mór d'innealtóirí a shonraíonn téitheoirí PFA le haghaidh seirbhíse timthriallta teirmeach doiciméadú ar an modh nasctha a iarraidh ar an monaróir. Is dócha go n-úsáideann díoltóir nach bhfuil in ann cur síos a dhéanamh ar cé acu an bhfuil an croí miotail eitseáilte, préimhithe nó garbhaithe, ag baint úsáide as tógáil tuirse níos ísle. Maidir leis na feidhmchláir is déine-folcadáin aigéid te a rothlaíonn faoi dhó in aghaidh an lae ar feadh deich mbliana (7,300 timthriall)-ní dhéantar ach nascadh eitseáilte go ceimiceach le primer imoibríoch nó dearadh cuisín déchiseal a sholáthraíonn corrlach tuirse leordhóthanach. Is gnách go mbíonn costas incriminteach ciseal nasctha ceart 15-25% de phraghas an téitheoir, préimh bheag chun saol seirbhíse a leathnú ó mhí go blianta i seirbhís rothaíochta teirmeach.
