Kuidas täiustatud keraamilised{0}}täidisega PTFE-komposiidid parandavad küttekehade kulumiskindlust?
Jäta sõnum
Puhas PTFE on keemiliselt suurepärane, kuid mehaaniliselt pehme, nagu tugev, libe vaha. Tavaline PTFE-küttekeha võib järk-järgult kuluda osakeste pideva mõju tõttu segamispaagis, mis sisaldab abrasiivseid katalüsaatoriosakesi või mineraalset suspensiooni. Uue põlvkonna PTFE komposiidid on keraamilise täidisega. Polümeer on tugevdatud mikroskoopiliste kõvade keraamiliste osakestega, mis koos moodustavad ümbrise, mis on vastupidav tugevale hõõrdumisele, kuid millel on siiski keemiline inertsus, mis muutis PTFE ihaldusväärseks.
Keraamilise täidisega PTFE komposiit-kulumiskindla küttekeha loomine on suur kõrvalekalle sukelküttekeha disainis keemiliselt agressiivsete ja mehaaniliselt vaenulike seadete jaoks. Kaasaegsed fluoropolümeerist küttekehad ehitatakse vastu pidama pidevale füüsilisele hõõrdumisele, mitte ainult korrosioonikindlusele.
Miks puhas PTFE abrasiivihoolduses ebaõnnestub?
PTFE on väga keemiliselt vastupidav ja madala pinnaenergiaga, kuid võrreldes metallide või keraamikaga mõnevõrra pehme.
Puhta polütetrafluoroetüleeni mehaanilised piirangud
Puhas PTFE võib kokku puutuda: - abrasiivsete voolutingimustega
Pinna küürimine.
Progressiivne materiaalne kadu
Vaod ja kulumisjäljed
Vähendatud ümbrise paksus
Küttekeha rike enneaegselt
Segamismahutites hõljuvate ainetega pommitab turbulentne vool küttekeha pinda pidevalt osakestega.
Näited on järgmised:
Katalüsaatori lobrid
Mineraalide suspensioonid
Puru reovees
Kristallilised soolad
keraamiline pulber
PTFE on keemilisele mõjule väga vastupidav, kuid selle pehmus muudab selle vastuvõtlikuks pikaajalisele-mehaanilisele lagunemisele.
Keraamilised täiteained PTFE tugevdamiseks
Uudne komposiitmeetod muudab PTFE enda maatriksit.
Manustatud keraamilised osakesed
Keraamiliste materjalide peened pulbrid, näiteks:
Alumiiniumoksiid (Al2O3)
Ränidioksiid (SiO2)
segatakse enne ümbrise moodustamist PTFE-vaiguga.
Need osakesed on püsivalt ühendatud polümeeri karkassiga.
PTFE on kaetud väikese soomusülikonnaga.
Kuidas komposiidid kulumisele vastu peavad
Abrasiivsete osakeste mõjul komposiidi pinnale:
Tugevad keraamilised graanulid neelavad suure osa löögienergiast
Kohalik lõikamine ja lõikamine on minimeeritud
PTFE eemaldamine muutub keerulisemaks
Pinna kulumine väheneb oluliselt
Pehmemat fluoropolümeeri ei ole lubatud pidevalt ära tõmmata. Polümeeri sisse sisestatud keraamilised osakesed kaitsevad ümbritsevat polümeeri.
Kulumiskindluse suurenemine võib olla dramaatiline.
Mõõdetavalt paranenud kulumiskindlus
Keraamiline tugevdamine oli laboratoorsetes kulumiskatsetes tõhus.
Taberi kulumiskindlus
Tüüpilised kulumiskatsed, nagu Taberi kulumiskatse, näitavad üldiselt järgmist:
Massikadu oluliselt vähenenud
Vähendatud kulumine alumistel pindadel
Parem mõõtmete stabiilsus
Mõnes koostises suurendavad kulumiskindlust:
Vähemalt 10 korda võrreldes täitmata PTFE-ga
See muudab PTFE materjaliks, mis talub väga abrasiivseid tööstuslikke tingimusi, mitte ainult keemiliselt vastupidav, kuid mehaaniliselt habras.
Hoidke PTFE keemilised eelised alles
Üks keraamilise täidisega komposiitide{0}}eelisi on see, et PTFE keemilised põhiomadused on olulisel määral säilinud.
Endiselt kõrge keemiline inertsus
Komposiidil on veel:
Hea keemiline vastupidavus
Kleepumisvastased-omadused
Korrosioonikindlus
Madal vee omastamine
See võimaldab materjalil töötada tingimustes, kus metallist küttekehad kiiresti korrodeeruvad või määrduvad.
Mittekleepuvate omaduste säilitamine
Pind säilitab ka suure osa PTFE-le iseloomulikust madalast nakkuvusest, kuid täiteaine põhjustab hõõrdeteguri mõõduka tõusu.
See aitab vähendada:
Muda kogunemine
Saastumine kristallimise teel
Osakeste kleepumine
Puhastamise raskus
Miks on täiteaine sisu nii hoolikalt piiratud?
0,5% kuni 1%. Keraamilise täiteaine sisaldust tuleb hoolikalt reguleerida.
Paindlikkus ja vastupidavus
Tavaline täiteainekoormus on siiski üsna madal, et võimaldada:
Töödeldavus
Mehaaniline paindlikkus
Soojuspaisumise kliirens
Vormimise omadused
Suur täiteainekoormus võib muuta ümbrise:
Habras
Raske teha
Vastuvõtlik termotsükliga purunemisele
Seetõttu on komposiit pigem hoolikalt kavandatud kompromiss kui lihtsalt kõvaduse suurendamine.
Keraamilise täidisega PTFE kompromissid
Kulumiskindlus on oluliselt paranenud, kuid mõned materjali omadused muutuvad.
Dielektriline tugevus vähenenud
Keraamiliste osakeste lisamine võib elektriisolatsiooni jõudlust vähesel määral halvendada.
Võimalike mõjude hulka kuuluvad:
Madalam dielektriline tugevus
Täiendavad mikroskoopilised rikketeed
Elektrilise rikke karakteristikud muudetud
Materjal on siiski üldiselt väga hea sukelküttekeha isolatsioonirakenduste jaoks.
Suurenenud hõõrdumine pinnal
Võrreldes puhta PTFE-ga:
Hõõrdetegur suureneb mõnevõrra.
Pinna libedus veidi väheneb
Arvestades enamikku läga{0}}kütterakendusi, peetakse seda kulumiskindluse paranemise tõttu üldiselt heaks kompromissiks-.
Tõusvad tööstuslikud rakendused
Tugevama keraamilise{0}}täidisega PTFE loob fluoropolümeerkütteseadmetele uusi tööstuslikke turge.
Kaevandamine ja mineraalide töötlemine
Kaevandustööd seisavad tavaliselt silmitsi sukelkütteseadmetega:
liiv-, mis veab läga
Purustatud maakide suspensioonid
Abrasiivsete protsesside vood
Selles keskkonnas pikeneb keraamilise täidisega kestade kasutusiga järsult.
Reoveepuhastus
Reoveesüsteemid hõlmavad tavaliselt:
Hõljunud tolm
Ränidioksiidi tolm
Bioloogilised tahked ained
muda lihvimine
Nendes tingimustes kipuvad tavalised fluoropolümeerist küttekehad kiiresti kuluma ja komposiitlahendused muutuvad üha soovitavamaks.
Tahkis{0}}katalüsaatoreid kasutavad keemilised reaktorid
Hõljuvate katalüsaatorosakestega keemilistes reaktorites kogevad sukelsoojendid suurt mehaanilist pinget.
Komposiitkate võimaldab PTFE-soojenditel ellu jääda:
Pidevad rahutused
Osakeste retsirkulatsioon
Suure kiirusega lägavool
kuid siiski vastupidav söövitava protsessi keemiale.
Termilised ja mehaanilised probleemid
Samuti uuritakse keraamiliste täiteainete mõju termilisele käitumisele.
Parem mõõtmete stabiilsus
Täiteained võivad aidata minimeerida:
Termiline roome.
Pinna deformatsioon
Mehaaniline kulumine laadimisel
See soodustab segatud süsteemide stabiilsust-pikas perspektiivis.
Vajadus konservatiivse disaini järele on endiselt olemas
Vaatamata karmimale pinnale nõuab hea inseneritava siiski:
Kontrollitud vattide tihedus
Õige voolujaotus
Vibratsiooni juhtimine
Õiged tugistruktuurid
Komposiit parandab vastupidavust, kuid ei välista nõuet küttekeha sobiva paigutuse ja mehaanilise konstruktsiooni järele.
Kallitest metallisulamitest eemaldumine
Ajalooliselt vajas abrasiivse läga kuumutamiseks kalleid eksootilisi metalle.
Metallilahenduste piirangud
Isegi suure jõudlusega{0}}metallid võivad olla haavatavad:
Rooste
(naha) süvendid
Erosioon ja settimine
Suurendamine
Keemiline kokkusobimatus.
Teine võimalus on kasutada keraamikaga pakitud PTFE komposiite. Need valmistatakse segades:
Vastupidavus korrosioonile
Mittekleepuv käitumine-
Vastupidavus hõõrdumisele
ühes materiaalses süsteemis.
Kokkuvõte
Täiustatud keraamilise täidisega PTFE komposiidid muudavad fluoropolümeerist küttekeha rakenduste maastikku karmides tööstuskeskkondades. See on saavutatud väikeste alumiiniumoksiidi või ränidioksiidi osakeste põimimisega PTFE-maatriksisse, mis parandab oluliselt kulumiskindlust, ohverdamata keemilist inertsust ja vähest{1}}määrdumiskäitumist, mis muudab PTFE-tehnoloogia ainulaadseks.
Komposiitmaterjale eelistatakse järjest enam sukelsoojendites, mis töötavad segatud suspensioonides, kaevandussüsteemides, reoveepuhastites ja hõljuvaid aineid sisaldavates keemilistes reaktorites. Dielektrilise tugevuse ja hõõrdeomaduste osas on vähe kompromisse, kuid mehaanilise vastupidavuse eelised on märkimisväärsed.
Keraamilise-täidisega PTFE-komposiidid hävitavad järk-järgult „pehme polümeeri” stereotüübi ja võimaldavad korrosioonikindlatel-kuumutitel tungida rakendustesse, mis on seni tuginenud kallitele ja endiselt habrastele metallisulamitele. Keemiliselt vastupidava kütte tulevik sõltub üha enam materjalidest, mis ühendavad inertse keemia tõelise füüsikalise vastupidavusega.
