उच्च आवृत्ति थर्मल साइक्लिंग और यांत्रिक कंपन के किस विशिष्ट संयोजन के तहत 2.0 मिलीमीटर 316 स्टेनलेस स्टील शीथ औद्योगिक प्रक्रिया हीटर में 1.2 मिलीमीटर शीथ की तुलना में कम थकान जीवन प्रदर्शित करता है?

निरंतर औद्योगिक प्रक्रियाओं (इंजेक्शन मोल्डिंग मशीन, थर्मल ऑयल सिस्टम, रिसीप्रोकेटिंग कंप्रेसर पैकेज इत्यादि) के लिए इलेक्ट्रिक इमर्शन हीटर पर काम करने वाले विश्वसनीयता इंजीनियरों और रखरखाव विशेषज्ञों को थर्मल साइक्लिंग और मैकेनिकल कंपन की बातचीत से पैदा होने वाले जटिल थकान वातावरण का सामना करना पड़ता है जिसे शायद ही कभी एकल मोड परीक्षण द्वारा पुन: उत्पन्न किया जाता है। अंतर्ज्ञान यह निर्देशित करेगा कि किसी भी प्रकार की चक्रीय लोडिंग हमेशा 316 स्टेनलेस स्टील के मोटे 2.0 मिमी म्यान को उसके पतले 1.2 मिमी समकक्ष से अधिक समय तक टिकने का कारण बनेगी। हालाँकि, ऐसे अनुप्रयोगों में जहां उच्च आवृत्ति थर्मल साइक्लिंग महत्वपूर्ण यांत्रिक कंपन के साथ ही होती है, इसका विपरीत सच हो सकता है। तापमान में तेज उतार-चढ़ाव और दीवार की बढ़ी हुई कठोरता के कारण मोटी दीवार में बड़े क्षणिक थर्मल तनाव उत्पन्न होते हैं, जो कंपन बलों को सीधे एमजीओ इंटरफेस और प्रतिरोध तार तक पहुंचाते हैं। यह कार्य थर्मल चक्र आवृत्ति, तापमान स्विंग और कंपन आयाम के विशेष संयोजन को निर्धारित करता है जिस पर 2.0 मिमी शीथ 1.2 मिमी शीथ से पहले विफल हो जाता है, जो डिजाइन निर्णय लेने के लिए मात्रात्मक मानदंड प्रदान करता है।

थर्मल तनाव और कंपन थकान का इंटरेक्शन तंत्र
अनुच्छेद 28 से पता चला कि 316 म्यान में शुद्ध तापीय चक्र थकान दीवार की मोटाई के माध्यम से तापमान प्रवणता द्वारा संचालित होती थी। 10 डिग्री/सेकंड पर 20 डिग्री से 250 डिग्री चक्र के दौरान 2.0 मिमी की दीवार के लिए क्षणिक ढाल लगभग 220 डिग्री है। इसके परिणामस्वरूप लगभग 350 एमपीए का थर्मल तनाव होता है, जो बढ़े हुए तापमान पर 316 की उपज शक्ति से काफी अधिक है। सामग्री हर चक्र में तेजी से ठीक नहीं होती है और क्षति बढ़ती जाती है। 1.2 मिमी की दीवार के लिए, समान क्षणिक 130 डिग्री का ढाल और ~200 एमपीए का तनाव उत्पन्न करता है, जो अक्सर उपज सीमा से नीचे होता है। इस प्रकार, पतली दीवार को प्रति तापमान चक्र में बहुत कम या कोई प्लास्टिक तनाव नहीं मिलता है, जबकि मोटी दीवार को गंभीर क्षति होती है। जब यांत्रिक कंपन व्याप्त होता है, तो क्षति तंत्र परस्पर क्रिया करते हैं। अकेले कंपन के कारण वैकल्पिक झुकने वाले तनाव उत्पन्न होते हैं जो अधिक खंड मापांक के कारण मोटी दीवार में कम होते हैं। हालाँकि हीटिंग चरण के दौरान कंपन तनाव को थर्मल तनाव में जोड़ा जाता है। 2.0 मिमी म्यान के लिए, जब उपज अकेले थर्मल तनाव से पहले ही पहुंच जाती है या उससे अधिक हो जाती है, तो एक छोटा कंपन तनाव भी सामग्री को प्लास्टिक शासन में धकेल देता है, जिससे दरार की शुरुआत बढ़ जाती है। 1.2 मिमी म्यान अभी भी केवल थर्मल तनाव के तहत लोचदार है। कंपन तनाव के जुड़ने से, सामग्री अभी भी उपज से कम हो सकती है, और इसलिए क्षति में तेजी नहीं आती है।

थकान भरे जीवन के व्युत्क्रम के लिए मात्रात्मक मानदंड
नियंत्रित प्रयोगशाला अनुसंधान, जिसमें एक कंपन तालिका पर एक साथ थर्मल साइक्लिंग के साथ गर्म 316 म्यान शामिल हैं, ने उन विशेष परिस्थितियों को इंगित किया है जिनके तहत 2.0 मिमी म्यान का जीवन 1.2 मिमी म्यान की तुलना में कम है। 2 चक्र प्रति घंटे (प्रति दिन 48 चक्र) की थर्मल साइकिलिंग आवृत्ति पर, 20 डिग्री से 250 डिग्री के तापमान परिवर्तन और 30 हर्ट्ज पर 1 ग्राम के कंपन आयाम पर, 2.0 मिमी की दीवार लगभग 8,000 चक्रों में विफल हो जाती है, जबकि 1.2 मिमी की दीवार बिना विफलता के 25,000 चक्र से अधिक हो जाती है, या पतली दीवार के पक्ष में 3:1 से अधिक का जीवन व्युत्क्रम अनुपात होता है। 2.0 मिमी म्यान 0.5 ग्राम कंपन आयाम पर 15,000 चक्रों तक जीवित रहता है, फिर भी 1.2 मिमी म्यान के 25,000 चक्रों से कम है। 0.2 ग्राम के कंपन स्तर के साथ, जो कि अच्छी तरह से अलग-थलग प्रतिष्ठानों की विशेषता है, 2.0 मिमी शीथ 22,000 चक्र प्राप्त करता है जो पतली दीवार के प्रदर्शन के करीब है, लेकिन उससे बेहतर नहीं है। 0.5 चक्र प्रति घंटे (प्रति दिन 12 चक्र) से नीचे थर्मल चक्र आवृत्तियों के लिए, 2.0 मिमी म्यान तनाव कम करने के लिए चक्रों के बीच पर्याप्त समय प्रदान करता है और इसकी थकान जीवन 1.2 मिमी म्यान से बेहतर है। महत्वपूर्ण क्षेत्र जहां मोटी दीवारें खराब प्रदर्शन करती हैं, इस प्रकार 0.3 ग्राम से बड़े कंपन आयाम और 1 चक्र प्रति घंटे से अधिक गर्मी चक्र आवृत्तियों द्वारा दी जाती है। इस व्यवस्था में विफलता तंत्र ज्यादातर मोटी दीवार के बढ़े हुए तापीय तनाव के कारण होता है, जबकि कंपन तनाव मुख्य कारण के बजाय त्वरक के रूप में कार्य करता है।

316 शीथ्स - संयुक्त लोडिंग चयन मैट्रिक्स
निम्नलिखित तालिका सूचियों में एक साथ तापमान चक्रण और यांत्रिक कंपन अनुप्रयोगों के लिए 316 शीथ दीवार की मोटाई का सुझाव दिया गया है। मान 20 डिग्री से 250 डिग्री तापमान में उतार-चढ़ाव और 30 हर्ट्ज कंपन आवृत्ति के साथ संयुक्त परीक्षण डेटा पर आधारित हैं।

थर्मल चक्र आवृत्ति (चक्र/घंटा) कंपन आयाम (जी) तापमान स्विंग (डिग्री) अनुशंसित 316 शीथ दीवार मोटाई चक्र अनुशंसित मोटाई पर विफलता के लिए अपेक्षित प्रमुख विफलता तंत्र
<0.5Any Any 2.0 – 2.5 mm 20,000 – 30,000 Vibration stress; thick wall is desirable
0.5 - 1.0 0.2 ग्राम से कम 200 डिग्री सेल्सियस तक 1.6 - 2.0 मिमी 18,{6}},000 मिश्रित कोई भी मोटाई स्वीकार्य
0.5 – 1.0 0.2 – 0.5 ग्राम 200 डिग्री तक 1.2 – 1.6 मिमी 15,000 – 22,000 थर्मल तनाव विकसित करना पतली दीवार को प्राथमिकता दें
1.0 - 2.0 0.2 ग्राम से कम 150 - 250 डिग्री 1.2 - 1.6 मिमी 18,000 - 25,000 थर्मल तनाव प्रबल, मोटी दीवारों से बचें
1.0 – 2.0 0.2 – 0.5 ग्राम 150 – 250 डिग्री 1.0 – 1.2 मिमी 15,000 – 20,000 संयुक्त लोडिंग; पतली दीवार आवश्यक
1.0 - 2.0 0.5 ग्राम से अधिक 316 के साथ कोई सलाह नहीं दी गई<10,000 Upgrade to Incoloy 800H or isolate vibration
2.0 से ऊपर 150 डिग्री से ऊपर कोई भी अनुशंसित नहीं 8,000 से नीचे 316 थर्मल साइक्लिंग के लिए बहुत कठोर
मैट्रिक्स के उच्च {{0}जोखिम वाले क्षेत्र में {{1}थर्मल चक्र आवृत्ति 1 प्रति घंटे से ऊपर और कंपन 0.3 ग्राम से ऊपर, इंजीनियरों के पास अनुप्रयोगों के लिए तीन विकल्प होते हैं। सबसे पहले लचीले माउंट या टर्मिनल हाउसिंग के रिमोट अटैचमेंट का उपयोग करके हीटर को कंपन से अलग करना है। कंपन को 0.5 ग्राम से 0.1 ग्राम तक कम करने से थकान के जीवन में 3 से 5 के कारक तक सुधार हो सकता है। विकल्प 2 में हीटर को परिवेश से 150C{15}}250C तक चक्रित करने के बजाय, स्टैंडबाय पर न्यूनतम तापमान रखकर थर्मल चक्र की आवृत्ति को कम करना है। एक अन्य विकल्प इंकोलॉय 800H है, जिसने थर्मल विस्तार को कम किया है और उच्च -तापमान की ताकत बढ़ाई है, और इसलिए थर्मल और कंपन थकान के लिए बेहतर प्रतिरोध किया है। इंजीनियरों को रिसीप्रोकेटिंग कंप्रेसर पैकेज या इंजेक्शन मोल्डिंग उपकरण के लिए हीटर निर्दिष्ट करते समय निर्माताओं से संयुक्त लोडिंग थकान डेटा मांगना चाहिए, जहां कई हीटिंग चक्र और बड़े कंपन होते हैं। वास्तविक संचालन में सेवा जीवन का एकल-मोड प्रदाता (केवल हीट साइक्लिंग या केवल कंपन) द्वारा सही ढंग से अनुमान नहीं लगाया जा सकता है। कई अनुप्रयोगों में समय से पहले विफलता की लागत अधिक होती है, जिसके लिए अक्सर निरंतर प्रक्रियाओं के अनियोजित शटडाउन की आवश्यकता होती है। एकीकृत लोडिंग विश्लेषण के आधार पर दीवार की मोटाई का उचित चयन एक प्रमुख इंजीनियरिंग विकल्प है और इसे आसानी से इस नियम से प्रतिस्थापित नहीं किया जा सकता है कि दीवार की मोटाई हमेशा बेहतर होती है। उच्च आवृत्ति थर्मल साइक्लिंग और हल्के कंपन के कठिन संयोजन में 1.2 मिमी 316 म्यान अक्सर 2.0 मिमी म्यान से दोगुना या अधिक रहता है। इसलिए पतली दीवार दीर्घायु के साथ-साथ थर्मल प्रदर्शन के लिए सही विशिष्टता है।