Deunyddiau cerameg uwch ar gyfer cymwysiadau gwasanaeth llym

Nid oes diffiniad gwasanaeth ffurfiol. Gellir ei ystyried i gyfeirio at gost uchel ailosod y falf neu'r amodau gwaith sy'n lleihau'r gallu prosesu. Yr angen byd-eang i leihau costau cynhyrchu prosesau er mwyn gwella proffidioldeb pob sector sy'n ymwneud ag amodau gwasanaeth llym. Mae'r rhain yn amrywio o olew a nwy, petrocemegion i ynni niwclear a chynhyrchu pŵer, prosesu mwynau a mwyngloddio. Mae dylunwyr a pheirianwyr yn ceisio cyflawni'r nod hwn mewn gwahanol ffyrdd. Y dull mwyaf priodol yw cynyddu amser ac effeithlonrwydd trwy reoli paramedrau proses yn effeithiol (fel cau i lawr yn effeithiol a rheoli llif wedi'i optimeiddio). Mae optimeiddio diogelwch hefyd yn chwarae rhan hanfodol, oherwydd gall lleihau nifer yr amnewidiadau arwain at amgylchedd cynhyrchu mwy diogel. Yn ogystal, mae'r cwmni'n gweithio i leihau rhestr eiddo offer (gan gynnwys pympiau a falfiau) a'r gwarediad gofynnol. Ar yr un pryd, mae perchnogion cyfleusterau yn disgwyl trosiant enfawr o'u hasedau. Felly, bydd mwy o gapasiti prosesu yn arwain at lai o bibellau ac offer (ond mwy o ddiamedr) a llai o offerynnau ar gyfer yr un ffrwd cynnyrch. Mae hyn yn dangos, yn ogystal â gorfod defnyddio cydrannau system unigol mwy ar gyfer diamedrau pibellau ehangach, mae hefyd yn angenrheidiol i ddioddef amlygiad hirfaith i amgylcheddau garw er mwyn lleihau gofynion cynnal a chadw ac amnewid mewn swydd. Mae angen i gydrannau gan gynnwys falfiau a pheli falf fod yn gadarn i weddu i'r cais a ddymunir, ond gallant hefyd ymestyn eu hoes. Fodd bynnag, y brif broblem gyda'r rhan fwyaf o geisiadau yw bod rhannau metel wedi cyrraedd eu terfynau perfformiad. Mae hyn yn dangos y gall dylunwyr ddod o hyd i ddewisiadau eraill yn lle deunyddiau anfetelaidd mewn cymwysiadau heriol, yn enwedig deunyddiau ceramig. Mae paramedrau nodweddiadol sy'n ofynnol i weithredu cydrannau o dan amodau llym yn cynnwys ymwrthedd sioc thermol, ymwrthedd cyrydiad, ymwrthedd blinder, caledwch, cryfder a chaledwch. Mae gwydnwch yn baramedr allweddol, oherwydd gall cydrannau sy'n llai gwydn fethu'n drychinebus. Diffinnir caledwch deunyddiau cerameg fel y gwrthiant i ymlediad craciau. Mewn rhai achosion, gellir ei fesur gan ddefnyddio'r dull mewnoliad i gael gwerth artiffisial uchel. Gall defnyddio trawst toriad un ochr ddarparu canlyniadau mesur cywir. Mae cryfder yn gysylltiedig â chaledwch, ond mae'n cyfeirio at un pwynt lle mae deunydd yn cael ei niweidio'n drychinebus pan roddir straen arno. Cyfeirir ato'n gyffredin fel y "modwlws rupture" ac fe'i ceir trwy fesur cryfder plygu tri phwynt neu bedwar pwynt ar wialen brawf. Mae gwerth y prawf tri phwynt 1% yn uwch na gwerth y prawf pedwar pwynt. Er y gellir defnyddio llawer o raddfeydd gan gynnwys profwr caledwch Rockwell a phrofwr caledwch Vickers i fesur caledwch, mae graddfa microhardness Vickers yn addas iawn ar gyfer deunyddiau ceramig uwch. Mae'r caledwch yn newid yn gymesur â gwrthiant gwisgo'r deunydd. Mewn falfiau sy'n gweithredu mewn modd cylchol, blinder yw'r prif bryder oherwydd agor a chau'r falf yn barhaus. Blinder yw trothwy cryfder. Y tu hwnt i'r trothwy hwn, mae'r deunydd yn tueddu i fethu islaw ei gryfder plygu arferol. Mae ymwrthedd cyrydiad yn dibynnu ar yr amgylchedd gweithredu a'r cyfrwng sy'n cynnwys y deunydd. Yn ogystal â "diraddio hydrothermol", mae llawer o ddeunyddiau cerameg datblygedig yn well na metelau yn y maes hwn, a bydd rhai deunyddiau sy'n seiliedig ar zirconia yn cael "diraddio hydrothermol" ar ôl bod yn agored i stêm tymheredd uchel. Mae sioc thermol yn effeithio ar geometreg, cyfernod ehangu thermol, dargludedd thermol, caledwch a chryfder y cydrannau. Mae'r maes hwn yn ffafriol i ddargludedd thermol uchel a chaledwch, felly gall y cydrannau metel weithredu'n effeithiol. Fodd bynnag, mae datblygiadau mewn deunyddiau ceramig bellach yn darparu lefelau derbyniol o wrthsefyll sioc thermol. Defnyddiwyd cerameg uwch ers blynyddoedd lawer ac maent yn boblogaidd ymhlith peirianwyr dibynadwyedd, peirianwyr planhigion a dylunwyr falfiau sydd angen perfformiad uchel a gwerth uchel. Yn ôl gofynion cais penodol, mae'n addas ar gyfer gwahanol fformwleiddiadau mewn amrywiaeth o ddiwydiannau. Fodd bynnag, mae pedwar cerameg uwch o arwyddocâd mawr ym maes cynnal a chadw falfiau yn drylwyr, gan gynnwys carbid silicon (SiC), nitrid silicon (Si3N4), alwmina a zirconia. Dewisir deunyddiau'r falf a'r bêl falf yn unol â gofynion penodol y cais. Mae'r falf yn defnyddio dau brif fath o zirconia, sydd â'r un cyfernod ehangu thermol ac anystwythder â dur. Mae gan zirconia magnesiwm ocsid wedi'i sefydlogi'n rhannol (Mg-PSZ) yr ymwrthedd sioc thermol a'r caledwch uchaf, tra bod yttria tetragonal zirconia polycrystalline (Y-TZP) yn anoddach, ond mae'n agored i ddiraddiad hydrothermol. Mae gan silicon nitrid (Si3N4) fformwleiddiadau gwahanol. Nitrid silicon sintered pwysau nwy (GPPSN) yw'r deunydd a ddefnyddir amlaf ar gyfer falfiau a chydrannau falf. Yn ogystal â'i galedwch cyfartalog, mae ganddo hefyd galedwch a chryfder uchel, ymwrthedd sioc thermol rhagorol a sefydlogrwydd thermol. Yn ogystal, mewn amgylcheddau stêm tymheredd uchel, gall Si3N4 ddisodli zirconia i atal diraddio hydrothermol. Gyda chyllideb llymach, gall y crynhöwr ddewis o SiC neu alwmina. Mae gan y ddau ddeunydd caledwch uchel, ond nid ydynt yn galetach na zirconia neu silicon nitrid. Mae hyn yn dangos bod y deunydd yn addas iawn ar gyfer cymwysiadau cydrannau statig, megis leinin falf a seddi falf, yn hytrach na pheli falf neu ddisgiau sy'n destun straen uwch. O'i gymharu â'r deunyddiau metel a ddefnyddir mewn cymwysiadau falf heriol (gan gynnwys ferrochrome (CrFe), carbid twngsten, Hastelloy a Stellite), mae gan ddeunyddiau cerameg uwch wydnwch is a chryfder tebyg. Mae cymwysiadau gwasanaeth heriol yn cynnwys defnyddio falfiau cylchdro, megis falfiau glöyn byw, trunions, falfiau pêl arnofiol a ffynhonnau. Mewn cymwysiadau o'r fath, mae gan Si3N4 a zirconia wrthwynebiad sioc thermol, caledwch a chryfder, a gallant addasu i'r amgylcheddau mwyaf heriol. Oherwydd caledwch a gwrthiant cyrydiad y deunydd, mae bywyd gwasanaeth y gydran sawl gwaith yn fwy na bywyd y gydran fetel. Mae buddion eraill yn cynnwys nodweddion perfformiad dros oes y falf, yn enwedig mewn meysydd lle mae galluoedd torri a rheoli yn cael eu cynnal. Dangoswyd hyn yn achos pêl kynar/RTFE falf 65mm (2.6 modfedd) a leinin yn agored i 98% o asid sylffwrig ynghyd ag ilmenit, gyda'r ilmenit yn cael ei drawsnewid yn bigment titaniwm ocsid. Mae natur gyrydol y cyfryngau yn golygu y gall oes y cydrannau hyn fod mor hir â chwe wythnos. Fodd bynnag, mae gan ddefnyddio trim falf sfferig (zirconia magnesiwm ocsid perchnogol wedi'i sefydlogi'n rhannol (Mg-PSZ)) a weithgynhyrchir gan Nilcra ™ (Ffigur 1) galedwch a gwrthiant cyrydiad rhagorol ac fe'i darparwyd ers tair blynedd. Gwasanaeth ysbeidiol, heb unrhyw draul canfyddadwy. Mewn falfiau llinol (gan gynnwys falfiau ongl, falfiau throttle neu falfiau glôb), oherwydd nodweddion "sedd galed" y cynhyrchion hyn, mae zirconia a silicon nitrid yn addas ar gyfer plygiau falf a seddi falf. Yn yr un modd, gellir defnyddio alwmina mewn rhai leinin a chewyll. Trwy'r bêl baru ar y cylch sedd, gellir cyflawni lefel uchel o selio. Ar gyfer y craidd falf, gan gynnwys falf sbwlio, mewnfa ac allfa neu gorff falf bushing, gellir defnyddio unrhyw un o'r pedwar prif ddeunyddiau ceramig yn unol â gofynion y cais. Mae caledwch uchel a gwrthiant cyrydiad y deunydd wedi profi i fod yn fuddiol o ran perfformiad cynnyrch a bywyd gwasanaeth. Cymerwch y falf glöyn byw DN150 a ddefnyddir ym mhurfa bocsit Awstralia fel enghraifft. Mae'r cynnwys silica uchel yn y cyfrwng yn achosi lefelau uchel o draul ar y llwyni falf. Roedd y leinin a'r disg falf a ddefnyddiwyd i ddechrau wedi'u gwneud o aloi CrFe 28% ac yn para wyth i ddeg wythnos yn unig. Fodd bynnag, oherwydd cyflwyno falfiau wedi'u gwneud o Nilcra™ zirconia (Ffigur 2), mae bywyd y gwasanaeth wedi'i gynyddu i 70 wythnos. Oherwydd ei galedwch a'i gryfder, mae cerameg yn gweithio'n dda yn y rhan fwyaf o gymwysiadau falf. Fodd bynnag, eu caledwch a'u gwrthiant cyrydiad sy'n helpu i ymestyn oes y falf. Yn ei dro, mae hyn yn lleihau cost y cylch bywyd cyfan trwy leihau amser segur ar gyfer rhannau newydd, llai o gyfalaf gweithio a rhestr eiddo, cyn lleied â phosibl o godi a chario, a gwell diogelwch trwy leihau gollyngiadau. Am gyfnod hir, mae cymhwyso deunyddiau ceramig mewn falfiau pwysedd uchel wedi bod yn un o'r prif bryderon, oherwydd bod y falfiau hyn yn destun llwythi echelinol neu dirdro uchel. Fodd bynnag, mae chwaraewyr mawr yn y maes hwn yn datblygu dyluniadau peli falf sy'n gwella goroesiad y trorym actio. Y cyfyngiad mawr arall yw maint. Maint y sedd falf mwyaf a'r bêl falf fwyaf (Ffigur 3) a gynhyrchir gan magnesia zirconia wedi'i sefydlogi'n rhannol yw DN500 a DN250, yn y drefn honno. Fodd bynnag, mae'n well gan y rhan fwyaf o fanylebwyr cyfredol ddefnyddio cerameg i wneud rhannau nad yw eu dimensiynau yn fwy na'r dimensiynau hyn. Er bod deunyddiau ceramig bellach wedi'u profi i fod yn ddewis addas, mae rhai canllawiau syml y mae angen eu dilyn o hyd i wneud y gorau o'u perfformiad. Dylid defnyddio deunyddiau ceramig yn gyntaf dim ond os oes angen lleihau costau. Dylai'r tu mewn a'r tu allan osgoi corneli miniog a chrynodiad straen. Rhaid ystyried unrhyw anghydweddiad ehangu thermol posibl yn ystod y cyfnod dylunio. Er mwyn lleihau'r straen cylchyn, mae angen cadw'r ceramig y tu allan yn hytrach na'r tu mewn. Yn olaf, dylid ystyried yr angen am oddefiannau geometrig a gorffeniad wyneb yn ofalus, oherwydd gallai'r goddefiannau hyn gynyddu costau diangen yn sylweddol. Trwy ddilyn y canllawiau a'r arferion gorau hyn wrth ddewis deunyddiau a chydgysylltu â chyflenwyr o ddechrau'r prosiect, gellir sicrhau ateb delfrydol ar gyfer pob cais gwasanaeth heriol. Mae'r wybodaeth hon wedi'i chasglu, ei hadolygu a'i haddasu o ddeunyddiau a ddarparwyd gan Morgan Advanced Materials. Morgan Deunyddiau Uwch-Serameg Dechnegol. (Tachwedd 28, 2019). Deunyddiau cerameg uwch sy'n addas ar gyfer cymwysiadau gwasanaeth difrifol. AZoM. Adalwyd o https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=12305 ar Mai 26, 2021. Morgan Advanced Materials-Technical Ceramics. "Deunyddiau ceramig uwch ar gyfer cymwysiadau gwasanaeth difrifol". AZoM. Mai 26, 2021. Morgan Deunyddiau Uwch-Serameg Dechnegol. "Deunyddiau ceramig uwch ar gyfer cymwysiadau gwasanaeth difrifol". AZoM. https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=12305. (Cyrchwyd ar Mai 26, 2021). Morgan Deunyddiau Uwch-Serameg Dechnegol. 2019. Deunyddiau ceramig uwch sy'n addas ar gyfer cymwysiadau gwasanaeth difrifol. AZoM, a welwyd ar Mai 26, 2021, https://www.azom.com/article.aspx? ArticleID = 12305. Bu AZoM yn siarad â'r Athrawon Cyswllt Arda Gozen, George a Joan Berry o Brifysgol Talaith Washington. Mae Arda yn rhan o dîm o sefydliadau lluosog sy'n ymroddedig i greu sgaffaldiau o feinweoedd peirianyddol trwy efelychu nodweddion meinweoedd dynol. Yn y cyfweliad hwn, siaradodd AZoM â Dr. Tim Nunney a Dr Adam Bushell o Thermo Fisher Scientific am system dadansoddi wyneb Nexsa G2. Yn y cyfweliad hwn, siaradodd AZoM a Dr Juan Araneda, pennaeth cemeg gymhwysol Nanalysis, am ddefnydd cynyddol a defnyddioldeb NMR a sut i helpu i ddadansoddi dyddodion lithiwm. Gellir defnyddio sbectromedr gollwng glow GDS850 Leco i ddadansoddi amrywiol ddeunyddiau metelegol. Mae hefyd yn darparu proffil dyfnder meintiol o'r deunydd. Mae ganddo ystod o 120-800 nm ac mae'n amlbwrpas. Mae canolfannau troi cyfres Hardinge® T a chanolfannau troi cyfresi SUPER-PRECISION® T yn arweinwyr marchnad cydnabyddedig mewn cymwysiadau tra-fanwl a throi caled. Rydym yn defnyddio cwcis i wella eich profiad. Trwy barhau i bori'r wefan hon, rydych yn cytuno i'n defnydd o gwcis. Mwy o wybodaeth.