Nesoulad tepelné expanze – skrytý stres na 50stupňovém ohřívači kazety s běžnou teplotou
A běžná teplota 50 stupňů kazetový ohřívačse instaluje těsně do mosazného bloku při pokojové teplotě. Sestava se zahřeje na 50 stupňů. Zdá se, že nic není špatné. Ale po několika stovkách tepelných cyklů,kazetový ohřívačse zasekne a pokusy o jeho odstranění poškodí ohřívač. Příčinou je nesoulad tepelné roztažnosti – mosazný blok se roztahuje více než plášť z nerezové ocelikazetový ohřívač, trvalé stlačování ohřívače.
Každý materiál se při zahřátí roztahuje. Velikost roztažnosti je dána koeficientem tepelné roztažnosti (CTE). Pro nerezovou ocel (typický materiál pláště pro akazetový ohřívač), CTE je asi 17 × 10⁻⁶ / stupeň. U mosazi je to asi 19 × 10⁻⁶ / stupeň. U hliníku je to asi 23 × 10⁻⁶ / stupeň. Když aběžná teplota 50 stupňů kazetový ohřívačje instalován v otvoru v materiálu s vysokým CTE, okolní kov se při stoupající teplotě roztahuje více než ohřívač. Vůle, která byla dokonalá při pokojové teplotě, se zpřísňuje při 50 stupních. Opakované cyklování může způsobit stlačení pláště otvoru, což vede k deformaci, vnitřním zkratům nebo zadření.
Naopak, pokudkazetový ohřívačje instalován v materiálu s nízkým CTE, jako je Invar nebo určitá keramika, otvor se může roztahovat méně než ohřívač, čímž se zvětšuje vůle při teplotě a snižuje se přenos tepla. Toto si vynutíběžná teplota 50 stupňů kazetový ohřívačaby se vnitřně rozžhavily, aby to kompenzovalo.
Jaké je tedy řešení? Nejprve vypočítejte vůli při provozní teplotě. Pro akazetový ohřívačv hliníku se otvor rozšiřuje přibližně o 0,002 milimetru na 10 stupňů na 10 milimetrů průměru. Při 50 stupních (30 stupních náběhu od 20 stupňů) se 10mm otvor v hliníku roztáhne asi o 0,007 milimetru. To není obrovské, ale v kombinaci s výrobními tolerancemi to může být významné. Pro aběžná teplota 50 stupňů kazetový ohřívačv hliníku, specifikující mírně volnější vůli za studena (0,05-0,08 milimetrů místo 0,02-0,05) umožňuje tepelnou roztažnost bez zadření.
Pro instalace v materiálech s velmi vysokým CTE (jako jsou plasty nebo určité slitiny) může být zapotřebí jiný přístup. Pomocí akazetový ohřívačs měděným pláštěm (CTE ~17 × 10⁻⁶ / stupeň – obdoba nerezové oceli) nesoulad neřeší. Lepším řešením je nainstalovatběžná teplota 50 stupňů kazetový ohřívačv ocelovém nebo nerezovém pouzdru, které je následně vloženo do materiálu s vysokým CTE. Pouzdro poskytuje stabilní tepelné rozhraní.
Dalším praktickým aspektem je délkakazetový ohřívač. Dlouhý ohřívač se po své délce rozšiřuje více než krátký. Pokud oba konce aběžná teplota 50 stupňů kazetový ohřívačjsou pevně upnuty, expanze může ohnout pouzdro. Povolte jeden koneckazetový ohřívačvolně se pohybovat – například nepoužijete-li stavěcí šroub na obou koncích – nebo ponechat malou axiální vůli na dně slepého otvoru.
Různé základní materiály – litina, bronz, titan nebo umělé polymery – mají každý jedinečné hodnoty CTE. Akazetový ohřívačkterá je správně přizpůsobena materiálu rámu stroje nebo desky, udrží konzistentní přenos tepla po tisíce cyklů. Nesoulad vede k plíživým změnám vůle, nerovnoměrnému ohřevu a případnému selhání. Profesionální posouzení tepelného návrhu vypočítá přesné chování při rozpínání a doporučí optimální průchodnost za studena a materiál pláště pro každou konkrétní kombinaciběžná teplota 50 stupňů kazetový ohřívača materiál montážního bloku.
