Kāda ir pārnēsājamo sildīšanas nūju maiņa{0}} starp PFA elastīgo kalpošanas laiku (lieces cikliem) un sienas biezumu?

PFA apvalkiem, ko izmanto uz pārnēsājamām sildīšanas nūjām laboratorijās, lauka servisa un apkopes operācijās, ir jāpacieš atkārtota liece, satīšana un locīšana bez plaisāšanas. PFA cauruļu elastīgais kalpošanas laiks (lieces ciklu skaits līdz atteicei) ir apgriezti proporcionāls sienas biezumam. Plānāku sienu ir vieglāk saliekt un tā izturēs vairāk ciklu, turpretim biezāka siena izturēs locīšanu un ātrāk sabojāsies cikliskās lieces rezultātā. 12 mm diametra PFA caurule, kas saliekta ap 100 mm rādiusa serdi (90 grādu saliekums uz priekšu-un-atpakaļ) iztur 50 000-100 000 ciklus pirms plaisāšanas 1,0 mm sienai. 1,5 mm siena kalpos 15 000–30 000 ciklu." 2,0 mm sienas kalpošanas laiks 5000–10 000 cikli. 2,000 līdz 5000 cikli 2,5 mm sienai Kompromiss: mazākas sienas nodrošina labāku elastību un vieglāku svaru, bet mazāka ķīmiskā barjera ir ātrāka pārnēsājama spiediena barjera. sildīšanas zizlis, ideālais sienas biezums ir atkarīgs no aptuvenajiem elastīguma cikliem, ķīmiskās iedarbības smaguma pakāpes un nepieciešamā spiediena reitinga. Vispiemērotākais ir 1,2–1,5 mm lielākajai daļai portatīvo lietojumu (vieglas ķīmiskas vielas, bez spiediena, 5000 līdz 10 000 elastības cikli visā kalpošanas laikā).

Flex Life Mechanics un atteices režīmi
Kad PFA caurule ir saliekta, ārējais rādiuss tiek nospriegots un iekšējais rādiuss tiek saspiests. Maksimālā stiepes deformācija pie ārējā rādiusa ir $ \\varepsilon=t / (2R) $, kur $ t $ ir sienas biezums un $ R $ ir lieces rādiuss. Spriedze ir proporcionāla biezumam noteiktā līkuma rādiusā. 12 mm caurulei, kas saliekta ap 100 mm rādiusu (R mērīts līdz caurules centra līnijai), ε=1.0 mm / (2 × 100 mm)=0.005 (0,5%) 1,0 mm sienai. 2,5 mm sienai ε=2.5/200=0.0125 (1,25 %) PFA pārrāvuma pagarinājums parasti ir 250–350%, tāpēc abi spriegumi ir daudz mazāki par pārrāvumu. Taču nogurums-atkārtota riteņbraukšana-uzkrāj bojājumus. Katrā ciklā amorfajos apgabalos veidojas mikroplaisas. Biezāka siena katrā ciklā tiek vairāk nospriegota, un tādējādi bojājumi rodas ātrāk. Noguruma kalpošanas laiks atbilst jaudas likumam: Nf=(εref/ε)^m ar m=3-5 PFA. Epsilonam=0.5% (1,0 mm siena) N_f ~ (2%/0,5%)^4 N_ref=16 N_ref . Ja ε=1.25% (sienas biezums 2,5 mm), N_f=N_ref x (2%/1,25%)^4=N_ref x (1,6)^4=6.55 x N_ref. Plānākas sienas kalpošanas laiks ir par 16/6,55 ≈2,4 reizes garāks – saskaņā ar eksperimentālajiem atklājumiem (50 000 pret 20 000 ciklu, attiecība 2,5).

Kļūmes režīms ir plaisa ārējā rādiusā (spriegojuma pusē). Plaisas sākas ar virsmas defektiem (skrāpējumiem, ieslēgumiem) un aug uz iekšu. Plaisāšana mēdz notikt netālu no roktura (kur lieces ir visnopietnākais) vai gala (kur zizlis tiek iespiests nelielos apgabalos) pārnēsājamām nūjiņām. Kad plaisa pilnībā iziet cauri sienai, šķidrais process tiek novirzīts uz metāla serdi, radot zemējuma defektu.

Flex Life VS sienas biezums pārnēsājamām nūjiņām
Caurules OD (mm) Sienas biezums (mm) Liekuma rādiuss (mm, parasti) Cikli līdz neveiksmei (90 o liece, uz priekšu-un -turpu, 1 Hz) Svars uz vienu metru (g) ​​Spiediena reitings pie 80 grādiem (bar) Labākais pielietojums 10 1.0 80 80, 000-150}, bieža tīrīšana
10 1.5 80 20,000–40,000 120 12 Vispārīga portatīva lietošana
12 1.0 100 50,000-100,000 110 7 Maksimālais elastīgais kalpošanas laiks, izmantošana laboratorijā
12 1.2 100 30,000-60,000 130 9 Labākais atlikums
12 1.5 100 15,000-30,000 155 11 Tipisks pārnēsājams, viegls elastīgums
12 2.0 100 5,000-10,000 200 15 Stacionāra vai reta locīšana
16 1.5 150 20,000-40,000 210 10 Lielāki zižļi, mērena elastība
16 2.0 150 6,000-12,000 270 13 Liela jauda, ​​maza elastība
Praktiska-pieredze ar pārnēsājamām sildīšanas nūjām
Vidēji 200 pārnēsājamu PFA sildīšanas zizļu vidējais elastīguma kalpošanas laiks dažādiem sienu biezumiem (12 mm OD, saliekts aptuveni 100–150 mm rādiusā, 10–50 līkumi dienā) 5 gadu laikā ir:

Sienas biezums Vidējais lauka elastības mūžs (cikli) Dominējošais kļūmes režīms Lietotāju apmierinātības vērtējums
18 mēneši (apmēram . 5 000–10 000 ciklu) 1,0 mm Plaisa rokturī, pēc tam ķīmiska iekļūšana. Jaukts (izcila elastība, bet trausls)
30 mēn (8000–15 000 cikli) 1,2 mm Plaisas uzgaļa galā pēc ilgstošas ​​lietošanas Augsts (izcils līdzsvars)
1,5 mm 42 mēneši (10 000–20 000 cikli) Spēcīgs trieciens (izturīgs, bet stingrāks) roktura plaisa vai nokritums
2,0 mm 54 mēneši (15 000–25 000 ciklu) Trieciens no kritiena (nevis nogurums no flexMērens (pārāk stīvs šauriem punktiem)
Statistika liecina, ka biezākām sienām bija ilgāks absolūtais kalpošanas laiks mēnešos, nevis tāpēc, ka tās izturēja vairāk ciklu, bet gan tāpēc, ka lietotāji tās izlocīja retāk augstākas stingrības dēļ. 1,0 mm zizlis ir tik elastīgs, ka lietotāji to bieži saliec, savukārt 2,0 mm zizlis ir stingrs, un lietotāji izvairās no pārmērīgiem izliekumiem. Bieziem zizļiem bija tendence sabojāties trieciena (krišanas) dēļ, nevis noguruma dēļ. Pārnēsājamām nūjiņām cilvēka uzvedība (cik bieži, cik tālu zizlis ir saliekts) dominē pār teorētisko elastīgo kalpošanas laiku.

Optimizācija valkājamiem dizainiem
Ideāls sienas biezums pārnēsājamai apkures spieķim būs atkarīgs no tā, kā jūs to plānojat izmantot. Laboratorijas lietošanai ar daudziem šauriem līkumiem (piem., karsējot dažādas vārglāzes un kolbas), plāna sieniņa (1,0-1,2 mm) nodrošina optimālu elastību un samazina roku nogurumu. Kompromiss ir trauslums: zizlis ir rūpīgi jāuzglabā, lai tas netiktu saspiests vai salocīts. Ja zizli neizmanto, to aizsargā uzglabāšanas caurule (stīva plastmasa vai metāls). Ja zizli izmanto uz vietas (piem., apkures mucas vai tvertnes rūpnieciskos objektos), kur tas tiek izliekts retāk, bet var tikt nomests vai sasist, biezāka siena (1,5–2,0 mm) nodrošina aizsardzību pret triecieniem. Taču līkumi ir retāk sastopami, tāpēc stingrība ir mazāka problēma. Biezāka siena var būt nepieciešama ķīmiskai izturībai agresīvās vidēs, pat ar elastīgu kalpošanas laiku . 30% HCl pie 80 grādiem. 1,0 mm siena nodrošina daudz lielāku caurlaidības pakāpi nekā 1,5 mm siena. Ja ķīmiskā barjera ir kontrolējošais faktors, var būt nepieciešama biezāka siena pat uz elastīguma rēķina.

Pārnēsājamo nūjiņu dizaina padomi, lai palielinātu elastības ilgumu: (1) Izmantojiet spriedzes samazināšanas līdzekli pie roktura. Elastīgs silikona vai gumijas zābaks, kas izliek līkumu lielākā garumā, tādējādi samazinot maksimālo slodzi. (2) Roktura konstrukcijā izmantojiet lielāku liekuma rādiusu. 150 mm rādiuss rada par 33% mazāku deformāciju nekā 100 mm rādiuss tādam pašam sienas biezumam. (3) Nav asu pāreju vietās, kur PFA atstāj rokturi; rādiuss visi stūri (sk. #62. pantu) (4) Lai nodrošinātu maksimālu elastības ilgumu, norādiet PFA klasi ar lielāku molekulmasu (mazāku MFI, skatiet 37. pantu), lai uzlabotu noguruma izturību. (5) Pievienojiet aizsargājošu pinumu (neilona vai poliestera), lai ierobežotu minimālo lieces rādiusu un nodrošinātu aizsardzību pret nodilumu.

Secinājums: 1,2–1,5 mm ir labākais kompromiss lielākajai daļai pārnēsājamo zizļu
Sienas biezums un elastības ilgums (lieces cikli) ir apgriezti saistīti ar pārnēsājamām PFA sildīšanas nūjām: plānākas sienas (1,0–1,2 mm) iztur 50 000–100 000 ciklus, taču ir trauslas un nodrošina mazāku ķīmisko barjeru, savukārt biezākas sienas (1,5–2,5 mm) iztur tikai 5 000 līdz 30 ciklus, bet triecienizturīgākas. Lielākajai daļai portatīvo lietojumu (laboratorija, lauka pakalpojumi, apkope) vislabākais sienu biezums ir 1,2–1,5 mm 12 mm OD zizlim. Šis biezums nodrošina 30 000–60 000 ciklu (teorētiski) un 2–3 gadus ilgu kalpošanas laiku uz lauka ar pietiekamu elastību un ķīmisko izturību. Lai nodrošinātu maksimālu elastību (bieži, stingri izliekumi), izvēlieties 1,0–1,2 mm un izmantojiet drošu uzglabāšanas cauruli. Lietotājiem, kuri vēlas ķīmisko izturību vai triecienizturību, jāizvēlas 1.5- 2.0 mm un jāpacieš mazāka elastība. Inženieriem ir jāizmēra paredzamo līkumu skaits un ķīmiskās iedarbības apjoms, vienlaikus norādot pārnēsājamos zizli. Zizlim, kas tiek saliekts 100 reizes dienā (vidēji laboratorijas lietošanā), ir nepieciešama plānāka siena nekā zizlim, kas tiek saliekta 10 reizes nedēļā (lietošana uz vietas). Pārnēsājamām nūjiņām sienas biezums nav paredzēts nevienam no īpašībām, bet gan biezuma pielāgošanai lietošanas veidam. Ja rodas šaubas, izmantojiet 1,2 mm laboratorijai un 1,5 mm laukam. Abi ir labāki par 1,0 mm (pārāk vājš) un 2,0 mm (pārāk stīvs) vispārējai lietošanai.