1 वर्ष से अधिक समय तक पीएफए ​​हीटर की सतह की कठोरता पर बार-बार अल्ट्रासोनिक सफाई का क्या प्रभाव पड़ता है?

गुहिकायन बुलबुले 20 kHz पर अल्ट्रासोनिक सफाई द्वारा बनाए जाते हैं, जो औद्योगिक टैंकों के लिए आम है। ये बुलबुले पीएफए ​​सतह के करीब फट जाते हैं। एक पीएफए ​​हीटर की सतह की कठोरता एक वर्ष के दैनिक 15{12}} मिनट के चक्र (कुल 91 घंटे) के बाद 10-20 शोर डी इकाइयों (65-68 से 75-85 तक) तक बढ़ जाती है। स्थानीयकृत कोल्ड वर्किंग, माइक्रोक्रैकिंग और बार-बार होने वाले गुहिकायन प्रभावों से क्रॉसलिंकिंग इस सख्त होने के कारण हैं। जब सतह की परत टूटती है, तो बढ़ाव 300% से घटकर 50-100% हो जाता है, जिससे सतह भंगुर हो जाती है। फिर भी, सख्त होना पीएफए ​​दीवार के बाहरी 50-150 µm तक सीमित है जो 2 मिमी मोटी है। सामग्री अभी भी थोक में नमनीय है। यदि सतह में दरारें नहीं पड़ती हैं, तो एक हीटर बिना किसी असफलता के पूरे एक वर्ष तक दैनिक 15 मिनट की अल्ट्रासोनिक सफाई का सामना कर सकता है। हालाँकि, हीट साइकिलिंग के कारण दो से तीन वर्षों के बाद क्षतिग्रस्त सतह में दरार आ सकती है। महत्वपूर्ण सेवाओं के लिए टाइटेनियम शील्ड का उपयोग करें या अल्ट्रासोनिक एक्सपोज़र को प्रति दिन पांच मिनट से कम समय तक सीमित रखें।

गुहिकायन सख्त करने की प्रक्रिया
गुहिकायन बुलबुले 2,000 और 5,000 डिग्री के बीच तापमान और 100 और 1,000 बार के बीच दबाव पर माइक्रोसेकंड के लिए 20 किलोहर्ट्ज़ पर ढहते हैं। पीएफए ​​की सतह शॉकवेव द्वारा प्लास्टिक रूप से विकृत हो जाती है, जिसके परिणामस्वरूप सूक्ष्म - रिक्तियां और अव्यवस्थाएं होती हैं। सतह के करीब पॉलिमर श्रृंखलाओं के अभिविन्यास और क्रॉसलिंकिंग से कठोरता बढ़ जाती है। सतह पहले चिकनी हो जाती है (चोटियाँ हटा दी जाती हैं), लेकिन जैसे-जैसे सूक्ष्म गड्ढे विकसित होते हैं, यह खुरदरी हो जाती है। हालांकि अधिक सशक्त, यह प्रक्रिया शॉट पीनिंग के समान है। संपीड़न तनाव का अनुभव करने वाली धातुओं के विपरीत, पीएफए ​​भंगुर हो जाता है।

सख्त होने की गहराई d_hard=0.5 × (आवृत्ति)^(-0.5) × (शक्ति)^0.3 द्वारा निर्धारित की जाती है। 100 घंटों के बाद, 20 kHz और 100 W/L पर d_हार्ड ≈ 80-150 µm। यह 2 मिमी की दीवार की मोटाई का केवल 5-7% है, इसलिए हीटर अभी भी संरचनात्मक रूप से मजबूत है।

सतह की कठोरता बनाम अल्ट्रासोनिक एक्सपोज़र (25 डिग्री पानी, 20 kHz, 100 W/L)
कुल एक्सपोज़र (घंटे) दैनिक चक्र (प्रत्येक दिन 15 मिनट) सतह की स्थिति ब्रेक पर विस्तार (सतह परत) समतुल्य दिन सतह कठोरता (तट डी) कठोरता वृद्धि
0 0 0 66 0 चमकदार, चिकना 300%
40 दिन 68–70 + 2-4 थोड़ा सा मैट 250–280% 10–15 मिनट हर दिन
मैट, महीन गड्ढे 200-250% 50 15 मिनट/दिन 200 दिन 73-78 25 15 मिनट/दिन 100 दिन 70-{8}}-{9}}-12 सुस्त, दिखाई देने वाले गड्ढे 150-200% 75~15 मिनट/दिन 300 दिन 76-{17}}-16 खुरदरे, माइक्रोक्रैक 100-150% 100~15 मिनट/दिन 400 दिन 78–85 +12–19 फटी हुई सतह 50–100% 150~15 मिनट/दिन 600 दिन 80–{33}}–22 फटी हुई, पाउडरयुक्त<50%
25 (50 किलोहर्ट्ज़) 15 मिनट प्रति दिन 100 दिन 85–90 + 19–24 गंभीर खड़खड़ाहट<30% (worse at higher frequencies)
50 kHz पर गुहिकायन अधिक हानिकारक है (अनुच्छेद #13 देखें)। पीएफए ​​हीटर का उपयोग 40 किलोहर्ट्ज़ से अधिक आवृत्ति वाले अल्ट्रासोनिक क्लीनर में नहीं किया जाना चाहिए।

हीटरों के प्रदर्शन पर प्रभाव
सतह सख्त होने से तुरंत विफलता नहीं होती है, यहां तक ​​कि एक वर्ष (एक्सपोज़र के 91 घंटे) के बाद भी। हीटिंग अभी भी काम कर रही है. लेकिन:

बढ़ी हुई प्रवेश दर: माइक्रोक्रैक सतह परत के कारण रासायनिक प्रवेश के प्रति कम प्रतिरोध होता है। अल्ट्रासोनिक सफाई के एक वर्ष के बाद, 80 डिग्री पर 30% एचसीएल की प्रवेश दर एक अनएक्सपोज़्ड हीटर की तुलना में दो से तीन गुना अधिक है।

स्केल आसंजन में वृद्धि: स्केल और बायोफिल्म असमान सतह से फंस जाते हैं, जिससे अधिक बार सफाई की आवश्यकता होती है।

थर्मल शॉक प्रतिरोध में गिरावट आती है: तेजी से ठंडा होने से भंगुर सतह अधिक आसानी से टूट जाती है।

स्वच्छ, कम रसायन वाले वातावरण (प्रयोगशाला कांच के बर्तनों की अल्ट्रासोनिक सफाई) में हीटर के लिए दैनिक 15{1}} मिनट के चक्र का एक वर्ष उपयुक्त है। आक्रामक रासायनिक कर्तव्य में हीटर के लिए तनाव क्रैकिंग तेज हो जाती है जब अल्ट्रासोनिक सख्त और रासायनिक हमले संयुक्त होते हैं।

अल्ट्रासोनिक सेवा शमन
यदि पीएफए ​​हीटरों को अल्ट्रासोनिक रूप से साफ करने की आवश्यकता है:

प्रत्येक दिन एक्सपोज़र को पाँच मिनट से अधिक न सीमित करें। एक वर्ष के बाद कठोरता में 4-8 इकाइयों की वृद्धि हुई है, जो स्वीकार्य है।

एक ढाल का प्रयोग करें: गुहिकायन ऊर्जा को पीएफए ​​से तीन से पांच मिलीमीटर की दूरी पर रखे गए एक छिद्रित टाइटेनियम या स्टेनलेस स्टील ढाल द्वारा अवशोषित किया जाता है। पीएफए ​​शील्ड नहीं पहनता।

कम पावर घनत्व प्राप्त करने के लिए अल्ट्रासोनिक पावर को 100 W/L से घटाकर 30 W/L कर दें--30 W/L पर 70% कम कठोरता जोड़ी जाती है।

मोटे पीएफए ​​का उपयोग करें क्योंकि 3 मिमी की दीवार अधिक मात्रा में सामग्री प्रदान करती है और सतह की दरारों के धातु कोर में प्रवेश को धीमा कर देती है।

क्षेत्र में उदाहरण
सेमीकंडक्टर लैब में 20 किलोहर्ट्ज़ अल्ट्रासोनिक क्लीनर का उपयोग करके पीएफए ​​हीटर जांच को हर दिन 30 मिनट तक साफ किया जाता था। अठारह महीनों के बाद हीटिंग सतहें ख़स्ता और कठोर हो गईं। लिक्विड लाइन में दरार के कारण एक हीटर खराब हो गया। लैब ने हीटर के स्थान पर एक टाइटेनियम शील्ड (1 मिमी मोटी, 40% खुला क्षेत्र) स्थापित किया। 24 महीनों के बाद, नए हीटरों की सतह सख्त नहीं हुई। हर 12 महीने में, शील्ड को $100 की लागत से बदला जाता था। $100 की कीमत)। भट्टी प्रतिस्थापन में $2,000 से बचा जाता था क्योंकि $100 सालाना होता था।

निष्कर्षतः, एक वर्ष तक दैनिक 15 मिनट की सफाई के बाद, यह 10-20 शोर डी तक कठोर हो जाता है।
एक वर्ष के लिए 20 kHz (प्रति दिन 15 मिनट) पर बार-बार अल्ट्रासोनिक सफाई के बाद, पीएफए ​​हीटर की सतह की कठोरता 10-20 शोर डी इकाइयों तक बढ़ जाती है, 65-68 से 75-85 तक। थोक पीएफए ​​अभी भी लचीला है, लेकिन कठोर सतह भंगुर हो जाती है और माइक्रोक्रैक विकसित हो सकती है। हल्के रसायनों में, एक हीटर बिना टूटे एक साल तक चल सकता है, हालांकि स्केल आसंजन और पारगम्यता खराब हो जाती है। अल्ट्रासोनिक शक्ति कम करें, एक टाइटेनियम शील्ड जोड़ें, या लंबे जीवनकाल के लिए हर दिन एक्सपोज़र को पाँच मिनट तक सीमित करें। 50 kHz पर क्षति गंभीर है; कभी भी उपयोग न करें. सफाई के अलावा, अल्ट्रासोनिक सफाई नुकसान पहुंचाती है। अपने हीटर के स्नान की अवधि सीमित करें या इसे सुरक्षित रखें। सतह ख़राब हो सकती है, कठोर हो सकती है और टूट सकती है। इसे सुरक्षित रखें या बार-बार बदलें। अपने निर्णय।