Neusklajenost toplotnega raztezanja – skrita obremenitev za 50-stopinjski grelnik kartuš z običajno temperaturo
A običajni temperaturni grelnik kartuše 50 stopinjje tesno nameščen v medeninasti blok pri sobni temperaturi. Sestav se segreje na 50 stopinj. Nič se ne zdi narobe. Toda po nekaj sto termičnih ciklih jegrelec kartušese zatakne in ga poskus odstraniti poškoduje grelec. Vzrok je neusklajenost toplotnega raztezanja – medeninasti blok se razteza bolj kot plašč iz nerjavečega jeklagrelec kartuše, ki trajno stisne grelec.
Vsak material se pri segrevanju razširi. Količina razteznosti je podana s koeficientom toplotnega raztezanja (CTE). Za nerjaveče jeklo (tipični material plašča za agrelec kartuše), CTE je približno 17 × 10⁻⁶ / stopinjo. Za medenino je približno 19 × 10⁻⁶ / stopinjo. Za aluminij je približno 23 × 10⁻⁶ / stopinjo. Ko aobičajni temperaturni grelnik kartuše 50 stopinjje nameščen v luknjo v materialu z visokim CTE, se ob povišanju temperature okoliška kovina razširi bolj kot grelec. Odmik, ki je bil popoln pri sobni temperaturi, postane tesnejši pri 50 stopinjah. Ponavljajoče cikliranje lahko povzroči, da luknja stisne ovoj, kar povzroči deformacijo, notranje kratke stike ali zasuk.
Nasprotno, če jegrelec kartušeČe je vgrajen v material z nizkim CTE, kot je Invar ali določena keramika, se lahko luknja razširi manj kot grelec, kar poveča razdaljo pri temperaturi in zmanjša prenos toplote. To siliobičajni temperaturni grelnik kartuše 50 stopinjda se v notranjosti bolj segreje za kompenzacijo.
Kaj je torej rešitev? Najprej izračunajte zračnost pri delovni temperaturi. Za agrelec kartušev aluminiju se luknja razširi za približno 0,002 milimetra na 10 stopinj na 10 milimetrov premera. Pri 50 stopinjah (dvig za 30 stopinj od 20 stopinj) se 10 mm luknja v aluminiju razširi za približno 0,007 milimetra. To ni veliko, vendar je lahko v kombinaciji s proizvodnimi tolerancami pomembno. Za aobičajni temperaturni grelnik kartuše 50 stopinjpri aluminiju določitev nekoliko ohlapnejše hladne oddaljenosti (0,05–0,08 milimetrov namesto 0,02–0,05) omogoča toplotno raztezanje brez zaskokov.
Pri namestitvah v materialih z zelo visokim CTE (kot so plastika ali določene zlitine) bo morda potreben drugačen pristop. Uporaba agrelec kartušez bakrenim plaščem (CTE ~17 × 10⁻⁶ / stopinja – podobno kot pri nerjavnem jeklu) ne odpravi neujemanja. Najboljša rešitev je namestitevobičajni temperaturni grelnik kartuše 50 stopinjv pušo iz jekla ali nerjavečega jekla, ki se nato vstavi v material z visokim CTE. Puša zagotavlja stabilen toplotni vmesnik.
Drug praktični vidik je dolžinagrelec kartuše. Dolg grelnik se bolj razširi po svoji dolžini kot kratek. Če sta oba konca aobičajni temperaturni grelnik kartuše 50 stopinjso togo vpeti, lahko razširitev upogiba plašč. Pustite en konecgrelec kartušeza prosto premikanje – na primer tako, da na obeh koncih ne uporabljate nastavitvenih vijakov – ali pustite majhno aksialno zračnost na dnu slepe luknje.
Različni osnovni materiali – lito železo, bron, titan ali izdelani polimeri – imajo vsak edinstvene vrednosti CTE. Agrelec kartušeki se pravilno ujema z materialom okvirja stroja ali plošče, bo ohranil dosleden prenos toplote v tisočih ciklih. Neusklajenost vodi do plazečih sprememb zračnosti, neenakomernega segrevanja in morebitne okvare. Strokovni pregled toplotne zasnove izračuna natančno obnašanje pri raztezanju in priporoči optimalni hladni odmik in material plašča za vsako specifično kombinacijoobičajni temperaturni grelnik kartuše 50 stopinjin material montažnega bloka.
