316 स्टेनलेस स्टील शीथ दीवार की मोटाई इलेक्ट्रिक हीटिंग तत्वों में स्वैगिंग के बाद मैग्नीशियम ऑक्साइड इन्सुलेशन की ढांकता हुआ ताकत को कैसे प्रभावित करती है?

गुणवत्ता इंजीनियरों और हीटिंग तत्व निर्माताओं के लिए, शीथ दीवार की मोटाई और विद्युत इन्सुलेशन प्रदर्शन के बीच संबंध हमेशा स्पष्ट नहीं होता है। प्रतिरोध तार के चारों ओर मैग्नीशियम ऑक्साइड पाउडर को एक घनत्व तक संपीड़ित किया जाता है जो कमरे के तापमान पर 100 मेगाह्म से अधिक इन्सुलेट प्रतिरोध देने के लिए उच्च तापीय चालकता और उच्च ढांकता हुआ ताकत {{1}आम तौर पर 2.8 ग्राम/सेमी³ से ऊपर देता है। एमजीओ को संकुचित करने का मुख्य तंत्र स्वैगिंग प्रक्रिया है जो 316 स्टेनलेस स्टील शीथ के बाहरी व्यास को कम करता है। लेकिन एमजीओ पर शीथ दीवार के माध्यम से लगाया गया रेडियल दबाव दीवार की मोटाई पर निर्भर करता है। मोटी दीवारें अधिक स्वैजिंग बल को अवशोषित करती हैं। एमजीओ को कम संकुचित किया जा सकता है। पतली दीवारें अधिक बल संचारित करती हैं लेकिन प्रतिरोध तार के ढहने या क्षतिग्रस्त होने का जोखिम रखती हैं। यह पेपर संभावित एमजीओ घनत्व और ढांकता हुआ ताकत पर 316 शीथ दीवार की मोटाई के प्रभाव का विश्लेषण करता है। यह न्यूनतम दीवार मोटाई निर्धारित करने के लिए एक आधार प्रदान करता है जो यांत्रिक अखंडता बनाम विद्युत प्रदर्शन को संतुलित करता है।

शीथ स्वैगिंग के दौरान एमजीओ का संपीड़ित व्यवहार
हीटर के निर्माण में, 316 स्टेनलेस स्टील की एक ट्यूब एमजीओ पाउडर के ढीले मिश्रण और एक केंद्रीय रूप से स्थित प्रतिरोध तार से भरी होती है। इसके बाद असेंबली को एक स्वैगिंग मशीन से गुजारा जाता है जिसमें स्पिनिंग डाई ट्यूब को रेडियल रूप से अंदर की ओर हथौड़ा मारती है और बाहरी व्यास को 10-30% तक कम कर देती है। यह प्रक्रिया एमजीओ पाउडर को ~1.5 -1.8 ग्राम/सेमी3 के प्रारंभिक थोक घनत्व से 2.8 -3.2 ग्राम/सेमी3 के अंतिम घनत्व तक सघन करती है। 316 शीथ दीवार के लोचदार और प्लास्टिक विरूपण में प्रयुक्त बल को घटाने के बाद, स्वैगिंग डाई से शुद्ध रेडियल बल, एमजीओ को दिया गया संघनन दबाव है। एक विशेष स्वैगिंग कमी और डाई बल के लिए, एक पतली म्यान दीवार के परिणामस्वरूप कम समग्र विरूपण कार्य होता है और लागू बल का एक उच्च प्रतिशत एमजीओ में स्थानांतरित हो जाता है। स्वैगिंग प्रक्रिया के परिमित तत्व मॉडलिंग से पता चलता है कि 0.8 मिमी 316 शीथ लगभग 85% डाई दबाव को एमजीओ में स्थानांतरित करता है जबकि 1.6 मिमी शीथ समान स्वैगिंग स्थितियों के तहत केवल 65% स्थानांतरित करता है। लागू बल का 50% से कम 2.5 मिमी म्यान के माध्यम से प्रेषित होता है, शेष को मोटी स्टील की दीवार में लोचदार तनाव ऊर्जा के रूप में बरकरार रखा जाता है, या प्लास्टिक विरूपण के दौरान गर्मी के रूप में जारी किया जाता है। इस अंतर का संभावित MgO घनत्व पर सीधा प्रभाव पड़ता है।

दीवार की मोटाई और एमजीओ घनत्व के बीच मात्रात्मक संबंध
समान स्वैगिंग उपकरण, डाई सेट और कटौती अनुपात को नियोजित करने वाले नियंत्रित परीक्षण 316 शीथ दीवार की मोटाई और अंतिम एमजीओ घनत्व के बीच एक निश्चित विपरीत संबंध दिखाते हैं। 20% (उदाहरण के लिए . 12.0 मिमी से 9.6 मिमी बाहरी व्यास) के लक्ष्य स्वैगिंग में कमी के लिए प्राप्त विशिष्ट एमजीओ घनत्व इस प्रकार हैं: 0.8 मिमी दीवार की मोटाई के साथ 3.1-3.2 ग्राम/सेमी3 का अंतिम एमजीओ घनत्व न्यूनतम मानक से काफी अधिक है। दीवार की मोटाई 1.2 मिमी है, घनत्व 2.9-3.0 ग्राम/सेमी 3 है, जो अभी भी अधिकांश उद्देश्यों के लिए स्वीकार्य है। घनत्व घटकर 2.7-2.8 ग्राम/सेमी3 हो जाता है, जो न्यूनतम अनुमत स्तर पर या उससे नीचे है, दीवार की मोटाई 1.6 मिमी है। 2.0 मिमी की दीवार मोटाई के साथ सामग्री का घनत्व 2.5-2.6 ग्राम/सेमी3 है, जो ऊंचे तापमान पर भरोसेमंद विद्युत इन्सुलेशन के लिए पर्याप्त नहीं है। 2.7 ग्राम/सेमी 3 से कम पर, एमजीओ में परस्पर जुड़ी हुई सरंध्रता होती है जो नमी अवशोषण और विद्युत प्रवाह के लिए रिसाव चैनलों को सक्षम बनाती है। 500 डिग्री पर 2.5 ग्राम/सेमी3 तक संकुचित एमजीओ का इन्सुलेशन प्रतिरोध अक्सर 3.1 ग्राम/सेमी3 तक संकुचित एमजीओ की तुलना में 10 से 100 गुना कम होता है। ढांकता हुआ ताकत (विद्युत क्षेत्र की ऊपरी सीमा जो इन्सुलेशन बिना टूटे रह सकता है) 3.1 ग्राम/सेमी³ पर लगभग 15 केवी/मिमी से घटकर 2.5 ग्राम/सेमी³ पर 5 केवी/मिमी हो जाती है। 1.0 मिमी प्रतिरोध तार व्यास वाले 240 वी हीटर की एमजीओ परत पर विद्युत क्षेत्र कार्यशील वोल्टेज पर लगभग 2-3 केवी/मिमी है। यह उच्च एमजीओ घनत्व पर एक आरामदायक मार्जिन देता है लेकिन कम घनत्व पर सीमांत है जहां छोटे दोष ढांकता हुआ टूटने का कारण बन सकते हैं।

मोटी दीवार वाले आवरणों की "ढांकता हुआ अखंडता" की व्यावहारिक सीमाएं
The typical swaging procedure may not provide the required MgO density for applications that require thick 316 sheaths (>यांत्रिक या संक्षारण आवश्यकताओं के लिए 1.6 मिमी)। तीन उत्पादन समायोजन हैं जो मोटी दीवारों के बल अवशोषण को कम कर सकते हैं। पहली और सबसे विशिष्ट प्रक्रिया स्वैजिंग कटौती अनुपात को 12.0 मिमी से बढ़ाकर 8.4 मिमी करना है। बाहरी व्यास मजबूत रेडियल तनाव को एमजीओ तक पहुंचाता है, जिससे 20% की कमी के बजाय कम कटौती पर पतली दीवारों के समान घनत्व प्राप्त होता है। जुर्माने से प्रतिरोध तार के क्षतिग्रस्त होने और म्यान में उच्च अवशिष्ट तनाव की संभावना बढ़ जाती है। दूसरा परिवर्तन अंतरिम एनीलिंग के साथ कई स्वैगिंग पासों का उपयोग है। 15% की कमी, फिर शीथ तनाव को कम करने के लिए एनीलिंग, उसके बाद दूसरी 15% की कमी, 316 टयूबिंग की फॉर्मेबिलिटी सीमा को पार किए बिना मोटी दीवार वाले शीथ में उच्च एमजीओ घनत्व प्रदान कर सकती है। तीसरा परिवर्तन एमजीओ पाउडर विनिर्देश को संशोधित करना है: मोटे, कोणीय एमजीओ कण महीन, गोलाकार पाउडर की तुलना में अधिक आसानी से संकुचित होते हैं। विनियमित कण आकार वितरण के साथ एक उच्च घनत्व एमजीओ ग्रेड समान स्वैगिंग स्थितियों के लिए अंतिम घनत्व को 0.1-0.2 ग्राम/सेमी3 तक बढ़ा सकता है। इनमें से प्रत्येक समायोजन निर्माण की लागत में वृद्धि करता है। लेकिन लागत उन स्थितियों के लिए उचित है जहां मोटी दीवारें जरूरी हैं।

विश्वसनीय ढांकता हुआ प्रदर्शन के लिए दीवार की मोटाई और एमजीओ घनत्व का चयन मैट्रिक्स
निम्न तालिका कमरे के तापमान पर 2.8 ग्राम/सेमी 3 की न्यूनतम स्वीकार्य एमजीओ घनत्व और 10 केवी/मिमी से अधिक ढांकता हुआ ताकत प्राप्त करने के लिए 316 शीथ दीवार की मोटाई और विनिर्माण आवश्यकताओं के उपयुक्त संयोजन दिखाती है।

आवश्यक स्वैजिंग दीवार की मोटाई 316 अनुशंसित स्वैजिंग कटौती स्वैजिंग पासों की अनुशंसित संख्या प्राप्त करने योग्य एमजीओ घनत्व विशेष विचार
0.8 - 1.0 मिमी 15 - 20% सिंगल पास 3.0 - 3.2 ग्राम/सेमी³ मानक विधि, कम लागत
1.0 - 1.2 मिमी 18 - 22% एक पास 2.9 - 3.1 ग्राम/सेमी³ मानक प्रक्रिया उपयुक्त 1.2 - 1.4 मिमी 20 - 25% सिंगल या डबल लाइट पास 2.8 - 3.0 ग्राम/सेमी³ नमूना परीक्षण से पुष्टि करें 1.4 - 1.6 मिमी 25 - 30% डबल पास अनुशंसित 2.7 - 2.9 ग्राम/सेमी³ ऊंचा घनत्व एमजीओ ग्रेड आवश्यक
1.6 - 1.8 मिमी 28 - 32% डबल पास की आवश्यकता 2.6 - 2.8 ग्राम/सेमी3 सीमांत, योग्यता परीक्षण आवश्यक
1.8 - 2.0 मिमी 30 - 35% इंटरमीडिएट एनीलिंग डबल पास 2.5-2.7 ग्राम/सेमी³ 120V > 2.0 मिमी से अधिक वोल्टेज के लिए अनुशंसित नहीं है संभव नहीं है 2.5 ग्राम/सेमी³ से नीचे संभव नहीं है छोटे व्यास या एक अलग मिश्र धातु का उपयोग करें
250 वीएसी से अधिक कार्यशील वोल्टेज वाले किसी भी हीटर के लिए, न्यूनतम स्वीकार्य एमजीओ घनत्व को 3.0 ग्राम/सेमी3 तक बढ़ाया जाना चाहिए जो प्रभावी रूप से अधिकतम 316 शीथ दीवार की मोटाई को 1.2 मिमी तक सीमित कर देता है जब तक कि विशेष स्वैगिंग प्रक्रियाएं लागू न की जाएं। 600 वीएसी से अधिक उच्च वोल्टेज अनुप्रयोगों में - अक्सर कुछ औद्योगिक और खनन उपकरणों में देखा जाता है - स्वीकार्य ढांकता हुआ ताकत बनाए रखने के लिए शीथ दीवार की मोटाई 1.0 मिमी से कम रखी जानी चाहिए या हीटर का निर्माण धातु ढाल के साथ किया जाना चाहिए, ग्राउंडेड और एमजीओ इन्सुलेशन से अलग होना चाहिए।

उत्पादन गुणवत्ता आश्वासन के परीक्षण और सत्यापन के तरीके
स्वैजिंग उपकरण, ऑपरेटर तकनीक और आने वाली टयूबिंग सहनशीलता द्वारा पेश की गई भिन्नता के कारण केवल सैद्धांतिक संबंधों पर भरोसा नहीं किया जाता है। यदि 1.4 मिमी से अधिक दीवार की मोटाई वाले हीटर निर्दिष्ट करते हैं, तो इंजीनियरों को निर्माता से उत्पादन नमूनों से एमजीओ घनत्व का माप देने की मांग करनी चाहिए। यह आमतौर पर हीटर के एक हिस्से को काटकर और सघन पाउडर के द्रव्यमान और आयतन को मापकर किया जाता है। न्यूनतम घनत्व को 2.8 ग्राम/सेमी3 की गुणवत्ता आवश्यकता के रूप में उल्लिखित किया जाना चाहिए न कि लक्ष्य के रूप में। ढांकता हुआ शक्ति के लिए तैयार हीटरों का भी परीक्षण किया जाना चाहिए। सामान्य परीक्षण 1,500 वीएसी प्लस प्रतिरोध तार और शीथ के बीच एक मिनट के लिए लागू परिचालन वोल्टेज का दोगुना है। यह 240 V हीटर के लिए 1,500 + 480=1,980 VAC है। सीमांत MgO घनत्व के साथ मोटी -दीवार वाली म्यान आम तौर पर परिवेश के तापमान पर इस परीक्षण को पास करती है, लेकिन ऑपरेटिंग तापमान पर गर्म होने पर नहीं क्योंकि MgO की ढांकता हुआ ताकत तापमान के साथ कम हो जाती है। इस प्रकार 500 डिग्री पर गर्म इन्सुलेशन प्रतिरोध परीक्षण पूछकर सर्वोत्तम सत्यापन प्राप्त किया जाता है। औद्योगिक हीटरों का गर्म इन्सुलेशन प्रतिरोध आम तौर पर 1 मेगाहोम से कम नहीं होता है, हालांकि विस्तारित जीवन के लिए 10 मेगाहोम वांछनीय है। ढांकता हुआ ब्रेकडाउन क्षेत्र विफलताएं महंगी और अक्सर खतरनाक होती हैं। एमजीओ घनत्व प्राप्त करने के लिए एक पतली म्यान, या अधिक जोरदार स्वैगिंग को निर्दिष्ट करने का अतिरिक्त खर्च, वारंटी दावे की लागत या इससे भी बदतर, बिजली के झटके की घटना की तुलना में मामूली है।