Miért van szükség a 316-os rozsdamentes acél burkolat falvastagságának 0,9 milliméter alatti csökkentésére az ovalitás és az ellenálláshuzal sérülésének megelőzése érdekében a nagy toleranciájú fűtőelemeknél?

Az analitikai műszerekben, félvezető-feldolgozásban és orvosi eszközökben használt precíziós elektromos fűtőelemekért felelős gyártó mérnökök és minőségbiztosítási szakemberek számára a 316-os rozsdamentes acél köpeny geometriai pontossága legalább olyan fontos, mint a korrózióállósága. Az ovális eltérések a valódi kör keresztmetszettől, valamint a koncentrikusság, az ellenálláshuzal relatív elhelyezkedése a köpenyen belül, közvetlenül befolyásolják a hőelosztást, az elektromos szigetelést és a mechanikai illeszkedést az edény fúvókáin belül. A vastagabb burkolatoknál szokásos súrlódáscsökkentési arányok 0,9 mm-nél kisebb falvastagságnál problémássá válnak. A vékony fal nem egyenletesen deformálódik-a nagy redukciós arány mellett, ami oválist okoz, és esetleg megsérti az érzékeny ellenálláshuzalt. Ez a cikk mennyiségileg leírja a vékony-falvastagság és a maximális sebcsökkentés és a végső burkolatminőség közötti összefüggést, és megadja a nagy-tűrésű fűtőelemek gyártásának folyamatának határait.

A vékony{0}}falú, 316-os csövek húzásának mechanikája
A simítás egy olyan eljárás, amelyben egy 316-os csövet sugárirányban bekalapálnak forgó szerszámokkal, csökkentve a külső átmérőjét, . 20-30 %-os csökkentési arányok szokásosak 1,2 mm feletti normál falvastagság esetén. Ez a 12 mm-es csövet 9,6 mm-re vagy 8,4 mm-re csökkenti. A nagy fal elegendő radiális merevséget biztosít ahhoz, hogy a folyamat kerek maradjon. A 0,9 mm alatti vékony falú csövek esetében a radiális merevség jelentősen csökken, mivel a merevség a falvastagság kocka méretéhez kapcsolódik. Egy 0,8 mm-es fal radiális merevsége körülbelül egyharmada az 1,2 mm-es falénak. Ugyanazon lengési erő hatására a vékony cső előnyösen a lengőszerszámok irányában deformálódik, és ovális keresztmetszetet alkot, amelynek főtengelye ugyanabban az irányban van, mint a szerszám ütközése. A vékony{17}}falak oválissága standard redukciókkal általában 0,1–0,3 mm, míg vastag falak esetén 0,02–0,05 mm. Az ovalitás az MgO egyenlőtlen tömörödését okozza - sűrűbben a főtengely mentén, és kevésbé sűrűbben a melléktengelyen. Ez az egyenetlenség lokális forró pontokat okoz, és csökkenti a szigetelési ellenállást. Ezenkívül a MgO por által központosított ellenálláshuzal a kisebb tengely felé mozdulhat, ahol kisebb a tömörítés, tovább gyengítve a koncentrikusságot.

Maximális kopáscsökkentés vékony{0}}falú hüvelyeknél
Kísérleti vizsgálatokat végeztek 316 különböző falvastagságú köpenyen, és megállapították, hogy a maximális csillapítás-csökkentési arányok 0,05 mm alatti ovális és koncentrikus falvastagság 10%-on belül maradnak. 0,7 mm-es falvastagság esetén a maximális redukciós arány 12% (a 11. cikkben meghatározott gyártási padló). Egy 10 mm-es cső 8,8 mm-re lehúzható, de 8,0 mm-re nem. 0,8 mm falvastagság esetén a maximális redukciós arány 15%. A 0,9 mm-es falvastagság maximuma 18 százalék. A maximum 22%-ra ugrik 1,0 mm-es falvastagság esetén. Az elfogadható csökkentés 25-30% 1,2 mm-es és nagyobb méreteknél. A korlátozások egyetlen átutaláson alapulnak. Több menet közbenső izzítás is elvégezhető a nagyobb általános redukció érdekében, minőségromlás nélkül. Egy 0,8 mm-es, 10%-os redukcióval felhúzott, lágyított és 10%-os redukcióval újra kicsavart köpeny összesen 19%-os csökkenést ad, az egyszeri menetben elért 12%-os csökkenéshez hasonló ovális értékkel. Hátránya a magasabb gyártási költség és a ciklusidő.

Csökkentő mátrix és minimális falvastagság precíziós fűtőberendezésekhez
A következő táblázat bemutatja az ajánlott maximális ütéscsökkentési arányokat, és az ebből következő ovális elvárásokat 316 különböző falvastagságú burkolat esetén a nagy tűréshatárú fűtőelemes alkalmazásokhoz.

316 Köpenyfalvastagság Maximális egyszeri áthaladás csökkentés Maximális többszörös-áteresztés csökkentés (hevítéssel) Várható oválisság maximális csökkentésnél Várható koncentricitás (huzalpozíció eltérései ) Rendszeres alkalmazások
0,7 mm (minimális gyártás) 12% 18% (2 menet) 0,08 - 0,12 mm 0,10 - 0,15 mmMikro{8}}fűtőelemek analitikai műszerekhez
0,8 mm 15% 22% (2 menet) 0,06 – 0,10 mm 0,08 – 0,12 mm Kis átmérőjű patronos melegítők
0,9 mm 18% 25% (2 menet) 0,05 – 0,08 mm 0,06 – 0,10 mm Precíziós orvostechnikai eszköz fűtő
1,0 mm 22% 30% (2 menet) 0,04 – 0,06 mm 0,05 – 0,08 mm Félvezető feldolgozó melegítők
1,2 mm 25% 35% (2 menet) 0,03 – 0,05 mm 0,04 – 0,06 mm Szabványos ipari precíziós fűtőtestek
28% 40% (2 menet) Általános cél, jó tűréshatárral 1,6 mm 0,02 – 0,04 mm 0,03 – 0,05 mm
2,0 mm 30%Nem szükséges 0,02 – 0,03 mm 0,02 – 0,04 mm Vastag-falmechanikai kivitelek
A legnagyobb geometriai pontosságot igénylő alkalmazásoknál, például olyan fűtőberendezéseknél, amelyeknek be kell illeszkedniük egy szűk -tűrési lyukba, vagy állandó hőt kell biztosítaniuk egy korlátozott zónában, a mérnököknek meg kell követelniük a legfeljebb 0,05 mm-es oválisságot, és koncentrikussági mérést kell kérniük a gyártótól. Ehhez általában 1,0 mm-es vagy nagyobb falvastagságra van szükség, vagy vékonyabb falak esetén több-menetes simításra van szükség, ami növeli a költségeket.

Az ellenálláshuzal meghibásodása vékony{0}}falú súrlódáskor
Az oválisságon kívül a vékony{0}}falú dörzsölés az ellenálláshuzal közvetlen károsodását is okozhatja. A lengéscsillapító szerszámok radiális erőt fejtenek ki, amely a köpenyen és MgO-n keresztül a huzalra jut. Az MgO egyenletesen tömörödik vastag falakra, és a huzal csak nyomófeszültségnek van kitéve, ami nem rontja le a képlékeny nikkel-krómötvözeteket. A vékony falat alacsonyabb radiális merevség jellemzi, amely lehetővé teszi a helyi deformációt, amely jelentős pontfeszültségeket képes előidézni a huzalon. Ha a csap meghajlik vagy behorpadt, az ellenállás helyileg megváltozik, és olyan forró pontot hoz létre, amely idő előtt meghibásodik. Ha a falvastagság kisebb, mint 0,9 mm, és a redukciós arányok nagyobbak, mint 15%, a kísérleti eredmények azt mutatják, hogy a huzalkárosodás előfordulása kevesebb, mint 0,1%-ról körülbelül 2-5%-ra nő. Ez a hulladékarány bizonyos alkalmazásokhoz megfelelő, de nem praktikus nagy volumenű, alacsony költségű gyártáshoz. A vékonyfalú{14}}huzalok elcsúszásának elkerülése érdekében a gyártóknak nagyobb átmérőjű huzalt kell használniuk, amelynek nagyobb a hajlítási merevsége, vagy olyan több-szálú csavart huzalt, amely jobban bírja a deformációt, mint egy tömör huzal. Ha a mérnökök vékonyfalú burkolatokat írnak elő, akkor a kezdeti gyártási sorozatból roncsoló keresztmetszeti mintákat kell keresniük, hogy biztosítsák a huzal integritását és a MgO egyenletességét. Az öt fűtőelem szakaszolásának és ellenőrzésének költségei triviálisak a vezetékes forró pontok miatti helyszíni hibák költségeihez képest. Azoknál az alkalmazásoknál, ahol a legnagyobb precizitás és megbízhatóság a legfontosabb, az 1,0 mm-es vagy annál nagyobb falvastagság kiküszöböli a legtöbb vékonyfalú súrlódási problémát, és továbbra is kiemelkedő hőteljesítményt biztosít a legtöbb alkalmazáshoz. A mérnököknek csak ott kell figyelembe venniük a 0,9 mm-nél kisebb, 316-os burkolatok gyártási akadályait és minőségi kockázatait, ahol a hely- vagy hőreakció korlátozások feltétlenül vékonyabb falakat igényelnek.