عدم تطابق التمدد الحراري - ضغط خفي على سخان خرطوشة درجة الحرارة العادية 50 درجة
A درجة الحرارة العادية سخان خرطوشة 50 درجةيتم تثبيته بشكل مريح في كتلة نحاسية في درجة حرارة الغرفة. يتم تسخين التجمع إلى 50 درجة. لا شيء يبدو خاطئا. ولكن بعد عدة مئات من الدورات الحرارية،سخان خرطوشةيصبح عالقًا، ومحاولة إزالته تؤدي إلى إتلاف المدفأة. السبب هو عدم تطابق التمدد الحراري - تتمدد الكتلة النحاسية أكثر من غلاف الفولاذ المقاوم للصدأسخان خرطوشةضغط السخان بشكل دائم.
تتمدد كل مادة عند تسخينها. يتم تحديد مقدار التمدد بواسطة معامل التمدد الحراري (CTE). بالنسبة للفولاذ المقاوم للصدأ (مادة الغلاف النموذجية لـسخان خرطوشة) ، CTE حوالي 17 × 10⁻⁶ / درجة. بالنسبة للنحاس فهو حوالي 19 × 10⁻⁶ / درجة . بالنسبة للألمنيوم فهو حوالي 23 × 10⁻⁶ / درجة . عندما أدرجة الحرارة العادية سخان خرطوشة 50 درجةيتم تركيبه في ثقب في مادة ذات نسبة CTE عالية، ويتمدد المعدن المحيط أكثر من المدفأة مع ارتفاع درجة الحرارة. يصبح الخلوص الذي كان مثاليًا في درجة حرارة الغرفة أكثر إحكامًا عند 50 درجة. يمكن أن يؤدي تكرار التدوير إلى ضغط الثقب على الغلاف، مما يؤدي إلى التشوه أو حدوث دوائر قصيرة داخلية أو النوبات.
وعلى العكس من ذلك، إذاسخان خرطوشةإذا تم تركيبها في مادة ذات نسبة CTE منخفضة مثل Invar أو بعض أنواع السيراميك، فقد تتوسع الفتحة بشكل أقل من المدفأة، مما يزيد من الخلوص عند درجة الحرارة ويقلل من انتقال الحرارة. وهذا يفرضدرجة الحرارة العادية سخان خرطوشة 50 درجةلتشغيل أكثر سخونة داخليا للتعويض.
إذن ما هو الحل؟ أولاً، قم بحساب الخلوص عند درجة حرارة التشغيل. لسخان خرطوشةوفي الألومنيوم، يتسع الثقب بحوالي 0.002 ملم لكل 10 درجات لكل 10 ملم من القطر. عند 50 درجة (ارتفاع 30 درجة من 20 درجة)، يتسع ثقب 10 ملم في الألومنيوم بحوالي 0.007 ملم. وهذا ليس بالأمر الكبير، ولكن إذا تم دمجه مع تفاوتات التصنيع، فقد يكون مهمًا. لدرجة الحرارة العادية سخان خرطوشة 50 درجةفي الألومنيوم، فإن تحديد خلوص بارد أكثر مرونة قليلاً (0.05-0.08 ملم بدلاً من 0.02-0.05) يسمح بالتمدد الحراري دون توقف.
بالنسبة للتركيبات في المواد التي تحتوي على نسبة CTE عالية جدًا (مثل البلاستيك أو بعض السبائك)، قد تكون هناك حاجة إلى نهج مختلف. باستخدام أسخان خرطوشةمع غلاف نحاسي (CTE ~17 × 10⁻⁶ / درجة - مشابه للفولاذ المقاوم للصدأ) لا يحل عدم التطابق. الحل الأفضل هو تثبيتدرجة الحرارة العادية سخان خرطوشة 50 درجةفي جلبة من الفولاذ أو الفولاذ المقاوم للصدأ يتم إدخالها بعد ذلك في مادة CTE عالية. توفر البطانة واجهة حرارية مستقرة.
وهناك اعتبار عملي آخر هو طولسخان خرطوشة. يتوسع السخان الطويل بطوله أكثر من السخان القصير. إذا كان كلا طرفي أدرجة الحرارة العادية سخان خرطوشة 50 درجةيتم تثبيتها بشكل صارم، ويمكن للتوسع ربط الغمد. السماح بنهاية واحدة منسخان خرطوشةالتحرك بحرية - على سبيل المثال، من خلال عدم استخدام المسمار في كلا الطرفين - أو ترك فجوة محورية صغيرة في الجزء السفلي من الحفرة المسدودة.
تتميز المواد الأساسية المختلفة - الحديد الزهر، أو البرونز، أو التيتانيوم، أو البوليمرات الهندسية - بقيم CTE فريدة من نوعها. أسخان خرطوشةالتي تتم مطابقتها بشكل صحيح مع مادة إطار الماكينة أو اللوح، ستحافظ على نقل الحرارة بشكل ثابت عبر آلاف الدورات. يؤدي عدم التطابق إلى تغيرات زاحفة في الخلوص، وتسخين غير متساوٍ، والفشل في نهاية المطاف. تقوم مراجعة التصميم الحراري الاحترافية بحساب سلوك التمدد الدقيق وتوصي بالخلوص البارد الأمثل ومواد الغلاف لكل مجموعة محددة مندرجة الحرارة العادية سخان خرطوشة 50 درجةومواد كتلة التركيب.
