PFA medžiagos savybės: PFA atsparumo temperatūrai ir našumo inžinerinis vadovas

Norint įvertinti pfa medžiagos savybes, reikia peržiūrėti standartinius rinkodaros duomenų lapus. Inžinieriai turi suprasti fizines polimero ribas esant nuolatiniam pramoniniam stresui. Perfluoralkoksi dervą vertiname specialiai OEM mechanikos inžinieriams ir medžiagų parinkimo specialistams. Šios komandos kuria skysčių tvarkymo ir sandarinimo sistemas atšiaurioms darbo aplinkoms. Šioje analizėje dėmesys sutelkiamas į inžinerines valkšnumo realijas, dujų prasiskverbimo greitį ir rimtus matmenų valdymo iššūkius apdirbimo metu. Tinkamos medžiagos klasės ir gamybos metodo pasirinkimas nustato komponentų išlikimo pagrindą. Kritinėse sistemose netikėtas gedimas kelia nepriimtiną pavojų saugai ir įrenginio prastovą.

Tipiški dervų gamintojų savybių duomenys apibūdina vidutinį medžiagos elgesį kontroliuojamomis laboratorinėmis sąlygomis. Priešingai, garantuoto veikimo specifikacijose apibrėžiamos absoliučios minimalios komercinės gamybos partijų ribos. Inžinieriai, projektuojantys aukšto slėgio skysčių sistemų saugos ribas{2}}, negali pasikliauti tik tipinėmis vertėmis. Faktiniai lauko veikimo poslinkiai priklauso nuo konkrečios dervos rūšies ir suformuotos dalies šiluminės istorijos. Praktiškai nesant atotrūkio tarp tipiškų laboratorijos rezultatų ir garantuotų minimumų, įtemptose dalyse atsiranda ankstyvas mechaninis gedimas.

Galutinės dalies fizinės savybės labai priklauso nuo žaliavos molekulinės masės. Gamintojai kiekybiškai įvertina šį svorį naudodami dervos lydalo srautą. Dervos su dideliu lydymosi srautu lengvai užpildo sudėtingas įpurškimo formas, nes jų lydalo klampumas yra mažesnis. Tačiau jie paprastai gamina gatavas dalis, pasižyminčias mažesniu atsparumu lenkimui ir mažesniu atsparumu įtrūkimams{3}}. Mažo lydymosi srauto dervos pasižymi geresniu mechaniniu atsparumu ir ilgesniu storų vožtuvų korpusų ar vamzdžių įdėklų tarnavimo laiku. Tačiau jiems pagaminti reikia daug didesnio apdorojimo slėgio ir ilgesnių aušinimo ciklų.

Linijinio šiluminio plėtimosi koeficientas yra reikšmingas. Inžinieriai, projektuodami suvaržytas dalis, pvz., vožtuvų lizdus arba standžius vamzdžių antdėklus, pagal terminį ciklą, turi atsižvelgti į didelius dydžio pokyčius. Labai mažas vandens sugėrimo greitis užtikrina, kad dalys išsaugos savo dydį ir stiprumą, net ir panardintos į cheminius tirpalus. Be to, tūrinė varža rodo, kad medžiaga yra išskirtinis elektros izoliatorius. Ši savybė yra labai svarbi kuriant jutiklių korpusus, skirtus aukšto -dažnio įrangai koroziniuose skysčiuose.

Kas skatina atsparumą temperatūrai ir terminio skilimo mechanizmus

Pagrindinis atsparumo aukštai pfa temperatūrai veiksnys yra polimerinis pagrindas, pagamintas tik iš anglies{0}}fluoro jungčių. Šių jungčių jungties energija yra labai didelė – maždaug 485 kJ/mol. Perfluoralkoksi šoninių grandinių pridėjimas polimerizacijos metu suardo standžią kristalų struktūrą, randamą visiškai fluorintose molekulėse. Šis pakeitimas leidžia medžiagai ištirpti ir tekėti neprarandant sukibimo stiprumo, reikalingo atsparumui karščiui. Unikalus molekulinis išdėstymas išlaiko nepažeistą ir stabilią polimero matricą net esant šiluminėms apkrovoms, kurios greitai suardytų standartinius inžinerinius plastikus.

 

Darbinės temperatūros diapazonas yra nuo -200 laipsnių iki 260 laipsnių. Šis diapazonas suteikia platų terminį langą pramoniniam naudojimui, nuo kriogeninių skysčių iki aukštos temperatūros cheminių procesų. Nepertraukiamo darbo temperatūra yra 260 laipsnių (500 laipsnių F). Šis įvertinimas žymi maksimalią šiluminę apkrovą, kurią polimeras gali išlaikyti neribotą laiką, neprarasdamas savo bazinių mechaninių savybių. Pertraukiamo poveikio temperatūra siekia 290 laipsnių. Ši riba apima trumpus įvykius, pvz., garų nuplovimus arba laikinus karščio šuolius, kai medžiaga patiria šiluminį įtempimą be tiesioginio gedimo.

Pagrindinis atsparumo aukštai pfa temperatūrai veiksnys yra polimerinis pagrindas, pagamintas tik iš anglies{0}}fluoro jungčių.

Fazės pokytis, kai polimeras virsta tirštu skysčiu, vyksta 302–310 laipsnių (576–590 laipsnių F) lydymosi temperatūroje. Keli pardavėjai nurodo 260 laipsnių arba 315 laipsnių galutinę lydymosi temperatūrą, nors oficialūs gamintojo duomenys šio teiginio nepatvirtina. Šis duomenų konfliktas dažnai įvyksta, kai tiekėjai painioja nepertraukiamo aptarnavimo ribą su tikrąja lydymosi temperatūra. Jie taip pat kartais maišo šiuos skaičius su kitais tos pačios šeimos fluoropolimerais.

Sistemos veikimas per arti lydymosi temperatūros pagreitina šilumos skilimą. Ši žala prasideda dėl nedidelio polimero masės praradimo ir išskiria fluorintų dujų pėdsakus. Gaminant itin-aukšto grynumo lustą, šis mikro-dujų pašalinimas prideda nepriimtino proceso srauto užteršimo. Šis užteršimas įvyksta dar ilgai, kol fizinė dalis deformuojasi ar sulūžta. Šildomų skysčių tinklus projektuojantys inžinieriai turi apskaičiuoti šiluminį gradientą per polimero sienelę. Šis žingsnis užtikrina, kad vidinio paviršiaus temperatūra normaliai naudojant niekada neviršytų nuolatinės eksploatacijos ribos.

Cheminis inertiškumas reiškia, kad polimero grandinė nereaguos su atšiauriu skysčiu ir nesunaikins jo. Tačiau tai netrukdo skysčių molekulėms praeiti per medžiagos matricą. Pralaidumas išlieka kritinė lakiųjų cheminių medžiagų inžinerinė riba. Mažos dujų molekulės nuolat juda per mažas atviras erdves tarp susipynusių polimerų grandinių. Naudojant karštą vandenilio chlorido rūgštį arba vandenilio fluorido rūgštį, patys vamzdeliai nepatiria cheminių pažeidimų. Tačiau rūgšties garai lėtai juda per sieną ir kondensuojasi ant išorinio paviršiaus.

Dėl šio nuolatinio srauto smarkiai rūdija aplinkiniai nerūdijančio plieno apvalkalai, jutiklių korpusai arba įrenginių atramos. Rezultatas yra visiškas sistemos gedimas, net jei fluoropolimeras lieka visiškai nepažeistas. Dujų nutekėjimo greitis atitinka standartinius difuzijos įstatymus. Kylant temperatūrai ir polimerų grandinėms judant, išeinančių dujų tūris smarkiai padidėja. Inžinieriai turi patikrinti cheminės medžiagos molekulinį dydį ir darbo temperatūrą, kad galėtų numatyti prasiskverbimo greitį per visą įrangos eksploatavimo laiką.

Inžinieriai sumažina šią prasiskverbimo riziką daugiausia padidindami vamzdžių arba pamušalo sienelių storį. Storesnė sienelė pailgina difuzijos kelią ir labai sumažina bendrą dujų kiekį, patenkantį į išorinę aplinką. Sumažinus sistemos darbinę temperatūrą taip pat greitai, reikšmingai sumažėja prasiskverbimo greitis. Šiluma diktuoja atvirą erdvę polimere ir sulaikytų dujų difuzijos greitį. Jei temperatūra ir sienelės storis negali pasikeisti, inžinieriai nurodo dervos rūšį, kurios molekulinė masė didesnė ir kristališkumas. Ši struktūra sugriežtina polimerų tinklą ir priešinasi dujų judėjimui.

Mechanikos inžinieriai dažnai susiduria su rimtomis dydžio kontrolės problemomis, apdirbdami šį fluoropolimerą standartiniais metalo pjovimo įrankiais. Kambario temperatūroje polimerinė matrica išlieka minkšta ir elastinga. Dėl šio elastingumo ruošinys linkęs lenktis nuo įrankio, o ne švariai nupjauti, todėl atsiranda pleiskanojimas ir neteisingi matmenys. Be to, polimeras pasižymi dideliu šaltu srautu ir šliaužia esant nuolatinei apkrovai. Statinis sandariklis lėtai deformuosis ir laikui bėgant praras sandarinimo jėgą.

Taikant standartines metalo tolerancijos ribas statinio sandariklio konstrukcijai, anksti nutekės skystis, nes medžiaga atsipalaiduoja nuo metalinių flanšų. Patariame naudoti artimos-neto{2}}formos metodus, pvz., liejimą įpurškimu. Komandos taip pat gali nurodyti nuolatinius patyrusių profiliusinžinerijos plastiko ekstruzijos tiekėjai, tokie kaip Dachang, kad būtų išvengta antrinio apdirbimo. Kai pjovimas išlieka vieninteliu pasirinkimu mažos-sudėtingos formos formoms, staklininkai turi naudoti specializuotus metodus, pritaikytus elastingam plastikui.

Inžinieriai taip pat turi perprojektuoti sandarinimo riebokšlius, kad valdytų šaltą srautą, laikydami polimerą iš visų pusių. Šis sutvirtinimas neleidžia medžiagai išspausti iš siūlės esant aukštam slėgiui. Pridėjus gyvą-apkrovą, pvz., „Belleville“ poveržles ant flanšo varžtų, užtikrinamas nuolatinis mechaninis sandariklio spaudimas, kai polimeras laikui bėgant šliaužia.

Medžiagų vadovuose šie didelio našumo{0}}fluoropolimerai dažnai nurodomi kaip keičiami. Tačiau jų fizinės ribos apibrėžia griežtas taikymo ribas. Pagrindinis inžinerinis perfluoralkoksi dervos pranašumas yra jos gebėjimas suderinti ne-lydančių-apdorojamų plastikų šiluminį ir cheminį atsparumą. Tuo pačiu metu naudojant standartinį lydalo apdorojimą, galima suformuoti sudėtingas formas. Ši lydymosi galimybė įveikia pastos ekstruzijos arba presavimo formavimo gamybos ribas, todėl galima greitai pagaminti sudėtingus vožtuvų korpusus ir ilgus suvyniotus vamzdžius.

Dinaminis lenkimo nuovargis rodo aiškų šių medžiagų skirtumą judančių mazgų eksploatacinių savybių atžvilgiu. Dalys, kurios susiduria su aukšto-dažnio vibracija arba nuolat lankstosi, pvz., siurblio diafragmos ir lanksčios dumplės, turi būti patvarios. PFA pasiekia 500 000 ciklų standartiniuose MIT lankstymo patvarumo testuose. Nors ne-lydant-apdorojamos alternatyvos pasižymi šiek tiek mažesne paviršiaus trintimi, jos sunkiai išgyvena pakartotinį lankstymąsi, nesudarant mikro-įtrūkimų išilgai kristalų ribų.

Šių medžiagų pasirinkimas priklauso nuo to, ar dalis išlieka statiška, ar nuolat lankstosi per visą savo eksploatavimo laiką. Tiesiems, kietiems vamzdžiams kambario temperatūroje, mažesnės -kainos lydalo-apdirbimo parinktis dažnai užtikrina pakankamą cheminį atsparumą ir stiprumą. Tačiau kai konstrukcijai reikalinga aukščiausia šilumos riba kartu su atsparumu nuolatinei vibracijai, perfluoralkoksi formulė yra vienintelis tinkamas inžinerinis pasirinkimas.

Pakeitus per{0}} ir polifluoralkilo medžiagų taisykles, pirkimo komandos privalo patikrinti skysčių tvarkymo dalių atitiktį. Komandos turi atskirti augalų emisijas žaliavinės dervos gamybos metu ir gatavų, kietų plastikinių dalių teisinį statusą. Tačiau inžinieriai, ieškantys tiesioginių šių fluoropolimerų pakaitalų, pastebi, kad kitos medžiagos retai atitinka visus šiluminius, cheminius ir mechaninius poreikius.

Itin-didelės molekulinės masės polietilenas užtikrina mažą trintį ir didelį atsparumą dilimui. Nepaisant to, jis išsipučia aromatiniuose angliavandeniliuose ir sugenda aukštoje temperatūroje. Polieterio eterio ketonas pasižymi dideliu šilumos stabilumu ir mechaniniu stiprumu. Tačiau jame trūksta šalto srauto, reikalingo sandariam skysčio sandarinimui ant neapdorotų metalinių flanšų be papildomų O{4}}žiedų. Atitikties auditą atliekančios komandos turi iš naujo įvertinti tikruosius sistemos poreikius, o ne ieškoti universalaus pakaitalo, kurio nėra.

Inžinieriams patariame išmatuoti tikrąją maksimalią proceso temperatūrą ir tikslią cheminę koncentraciją. Šis žingsnis parodo, ar originalaus fluoropolimero eksploatacinės savybės tikrai reikalingos. Daugelyje senų sistemų aukšti šilumos įvertinimai pateikiami tiesiog kaip papildoma saugos riba, net jei standartinis inžinerinis plastikas gali atlaikyti tikrąją darbo temperatūrą. Jei pagal įrenginio taisykles reikalaujama naudoti ne-fluorintą plastiką, komanda paprastai turės perprojektuoti sandarinimo riebokšlį arba flanšą, kad atitiktų naujos medžiagos trinties ir suspaudimo savybes.