空気中での 20 度から 200 度までの熱サイクル率 (2 度 /分 vs . 10 度 /分) は、PFA (パーフルオロアルコキシ) シーズ ヒーターの疲労寿命を 50,000 サイクルから 10,000 サイクルにどのように変化させますか?

20 度から 200 度の間の熱サイクルは、ポリマーと内部金属部品の間の膨張差により、空気中で PFA シース ヒーターに疲労を引き起こします。遅いサイクル速度 (2 度/分) での疲労寿命は 50,000-100,000 サイクルです。寿命は 10℃/分の急速な速度で 10,000 ～ 20,000 サイクルまで減少します。速度が高くなると、PFA 壁全体に大きな温度勾配が生成され、熱応力が増大し、亀裂の発生が早まります。 PFA ヒーターの熱疲労メカニズム 熱サイクルによって引き起こされる張力は、PFA (120 × 10-6 / 度) と金属抵抗線 (17 × 10-6 / 度) の間の熱膨張係数 (CTE) の不一致から生じます。応力振幅 Δσ=Δ × ΔT × E、ここで、Δ は CTE 差、ΔT は温度スイング、E は弾性率です。ランプ速度が速くなると、瞬間的な温度勾配が大きくなり、局所応力が大きくなります。定量的疲労寿命と上昇率 20 度から 200 度までの制御された熱サイクルを使用した PFA について、次のことが確立されています。上昇率 1 ℃/分の場合、破損までのサイクルは 100,000 ～ 200,000 回で、破損はひび割れによって発生します。 2 度/分で 50,000 ～ 100,000 サイクルが発生し、表面の亀裂によって破損します。 5 度/min では、サイクルは 20,000 ～ 40,000 回となり、亀裂はより激しくなります。サイクル数は10度/minで10,000～20,000回で貫通亀裂が発生します。 20 度/分では、サイクルは 5,000 ～ 10,000 回で、すぐに壊れます。サーマルサイクルのランプレート選択ガイド ランプレート (度/分) 故障までのサイクル数 推奨される故障モード<2 >100,000 Crazing Yes 2-5 50,000-100,000 Surface cracking Yes 5-10 20,000-50,000 Cracking Acceptable 10-15 10,000-20,000 Through-wall cracking Limited >15 <10,000Rapid failure None Informed specification For a PFA heater exposed to thermal cycling between 20°C and 200°C, the ramp rate should be limited to 5°C/min or less for >50,000サイクル。エンジニアは、加熱速度を高めることで熱疲労寿命を延ばすことができます。