Prečo si hrúbka steny plášťa z nehrdzavejúcej ocele 316 menšia ako 0,9 milimetra vyžaduje znížené pomery redukcie kovania, aby sa zabránilo poškodeniu ovalít a odporového drôtu vo vykurovacích prvkoch s vysokou-toleranciou?

Pre výrobných inžinierov a špecialistov na zabezpečenie kvality, ktorí sú poverení zodpovednosťou za presné elektrické vykurovacie telesá používané v analytických prístrojoch, spracovaní polovodičov a lekárskych zariadeniach, je geometrická presnosť plášťa z nehrdzavejúcej ocele 316 rovnako dôležitá ako jeho odolnosť proti korózii. Odchýlky oválnosti od skutočného kruhového prierezu-a sústrednosť, relatívne umiestnenie odporového drôtu v plášti, majú priamy vplyv na distribúciu tepla, elektrickú izoláciu a mechanické uloženie v dýzach nádoby. Zvyčajné pomery redukcie stláčania pre hrubšie plášte sú problematické pri hrúbke steny menšej ako 0,9 mm. Tenká stena sa deformuje nerovnomerne pri vysokých redukčných pomeroch, čo spôsobuje oválnosť a môže poškodiť citlivý odporový drôt. Tento článok kvantitatívne popisuje vzťah medzi tenkou-hrúbkou steny a maximálnym znížením stlačenia ku konečnej kvalite plášťa a udáva limity procesu pre výrobu ohrievača s vysokou-toleranciou.

Mechanika kovania tenkých{0}}stenných 316 hadíc
Kovanie je proces, pri ktorom sa rúrka 316 radiálne zabíja dovnútra pomocou zvlákňovacích nástrojov, čím sa zmenšuje jej vonkajší priemer . 20-30 % redukčné pomery sú bežné pre bežné hrúbky steny nad 1,2 mm. Tým sa zmenší 12 mm trubica na 9,6 mm alebo 8,4 mm. Veľká stena poskytuje dostatočnú radiálnu tuhosť, aby bol proces okrúhly. V prípade tenkostenných rúrok s hrúbkou pod 0,9 mm radiálna tuhosť podstatne klesá, pretože tuhosť súvisí s kubickou hrúbkou steny. Stena s hrúbkou 0,8 mm má približne tretinu radiálnej tuhosti steny s hrúbkou 1,2 mm. Pod rovnakou silou pri kovaní sa tenká trubica prednostne deformuje v smere lisovníc a vytvára oválny prierez s hlavnou osou v rovnakom smere ako náraz lisovnice. Ovalita tenkostenného kovania so štandardnými redukciami je zvyčajne 0,1 – 0,3 mm, zatiaľ čo 0,02 – 0,05 mm pre hrubé steny. Ovalita spôsobuje nerovnaké zhutnenie MgO - hustejšie pozdĺž hlavnej osi a menej husté na vedľajšej osi. Táto-rovnomernosť spôsobuje lokalizované horúce miesta a znižuje izolačný odpor. Navyše, odporový drôt vycentrovaný práškom MgO sa môže pohybovať smerom k vedľajšej osi, kde je zhutnenie menšie, čím sa ďalej oslabuje sústrednosť.

Maximálne zníženie kovania pre tenké-stenné plášte
Experimentálne štúdie sa uskutočnili na 316 plášťoch rôznych hrúbok steny a identifikovali maximálne pomery redukcie stláčania, aby sa zachovala oválnosť pod 0,05 mm a sústrednosť do 10 % hrúbky steny. Pre hrúbku steny 0,7 mm je maximálny redukčný pomer 12 % (výrobný podlahový údaj v článku 11). Rúrka 10 mm môže byť stlačená na 8,8 mm, ale nie na 8,0 mm. Pre hrúbku steny 0,8 mm je maximálny redukčný pomer 15 %. Maximálna hrúbka steny 0,9 mm je 18 percent. Maximum vyskočí na 22 % pre hrúbku steny 1,0 mm. Prijateľné zníženia sú 25 – 30 % pre 1,2 mm a viac. Obmedzenia sú založené na jedinom prirážaní. Pre väčšiu celkovú redukciu bez straty kvality je možné vykonať niekoľko prechodov s prechodnými žíhaniami. Plášť s hrúbkou 0,8 mm stlačený s 10% redukciou, žíhaný a znovu stlačený s 10% redukciou poskytuje celkové zníženie o 19% s oválnosťou podobnou 12% redukcii pri jednom prechode. Nevýhodou sú vyššie výrobné náklady a čas cyklu.

Matrica na redukciu kovania a minimálna hrúbka steny pre presné ohrievače
Nasledujúca tabuľka uvádza odporúčané maximálne pomery redukcie kovania a následné očakávané oválnosti pre 316 plášťov rôznych hrúbok steny pre aplikácie s vykurovacími prvkami s vysokou toleranciou.

Hrúbka steny plášťa 316 Maximálny jeden priechod Redukcia kovania Maximálne viacnásobné-Redukcia (s žíhaním) Očakávaná oválnosť pri maximálnom zmenšeníOčakávaná sústrednosť (odchýlky polohy drôtu)Pravidelné aplikácie
0,7 mm (minimálna výroba) 12 % 18 % (2 priechody) 0,08 – 0,12 mm 0,10 – 0,15 mmMikro-ohrievače pre analytické prístroje
0,8 mm 15 % 22 % (2 priechody) 0,06 – 0,10 mm 0,08 – 0,12 mm Ohrievače kaziet s malým priemerom
0,9 mm 18 % 25 % (2 prechody) 0,05 – 0,08 mm 0,06 – 0,10 mm Presný ohrievač zdravotníckych pomôcok
1,0 mm 22 % 30 % (2 priechody) 0,04 – 0,06 mm 0,05 – 0,08 mm Ohrievače na spracovanie polovodičov
1,2 mm 25 % 35 % (2 priechody) 0,03 – 0,05 mm 0,04 – 0,06 mm Štandardné priemyselné presné ohrievače
28 % 40 % (2 priechody) Všeobecné použitie s dobrou toleranciou 1,6 mm 0,02 – 0,04 mm 0,03 – 0,05 mm
2,0 mm 30 % Nevyžaduje sa 0,02 – 0,03 mm 0,02 – 0,04 mm Hrubé-stenné mechanické konštrukcie
Pri aplikáciách vyžadujúcich maximálnu geometrickú presnosť, ako sú ohrievače, ktoré musia zapadnúť do tesného -tolerančného otvoru alebo poskytovať konzistentné teplo v zakázanej zóne, by mali inžinieri požadovať maximálnu oválnosť 0,05 mm a požiadať výrobcu o meranie sústrednosti. To zvyčajne vyžaduje hrúbku steny 1,0 mm alebo väčšiu, alebo viac{4}}prechodové kovania pre tenšie steny, čo zvyšuje náklady.

Porucha odporového drôtu v tenkých{0}}stenových kovaniach
Okrem ovality môže priame poškodenie odporového drôtu-tiež spôsobiť skrútenie. Stláčacie lisovnice vyvíjajú radiálnu silu, ktorá prechádza cez plášť a MgO na drôt. MgO sa zhutňuje rovnomerne pre hrubé steny a drôt je vystavený iba tlakovému namáhaniu, ktoré nedegraduje tvárne zliatiny niklu-chrómu. Tenká stena sa vyznačuje nižšou radiálnou tuhosťou, ktorá umožňuje lokálnu deformáciu schopnú vytvárať značné bodové napätia na drôte. Ak je zárez ohnutý alebo preliačený, odpor sa lokálne zmení a vytvorí horúce miesto, ktoré predčasne zlyhá. Keď je hrúbka steny menšia ako 0,9 mm a redukčné pomery sú väčšie ako 15 %, experimentálne zistenia naznačujú, že výskyt poškodenia drôtu sa zvyšuje z menej ako 0,1 % na približne 2-5 %. Táto miera šrotu je vhodná pre niektoré aplikácie, ale je nepraktická pre veľkoobjemovú nízkonákladovú výrobu. Aby sa predišlo skrúteniu drôtu v tenkej stene, mali by výrobcovia použiť drôt s väčším priemerom, ktorý má väčšiu tuhosť v ohybe, alebo použiť viacprameňový krútený drôt, ktorý dokáže odolávať deformácii lepšie ako jeden plný drôt. Ak inžinieri špecifikujú tenkostenné plášte, mali by vyhľadať deštruktívne vzorky prierezu počiatočnej výrobnej série, aby sa zabezpečila integrita drôtu a jednotnosť MgO. Náklady na krájanie a kontrolu piatich ohrievačov sú triviálne v porovnaní s nákladmi na poruchy v teréne v dôsledku horúcich miest drôtu. Pre aplikácie, kde je prvoradá maximálna presnosť a spoľahlivosť, hrúbka steny 1,0 mm alebo väčšia odstraňuje väčšinu problémov s kovaním v tenkej stene a stále poskytuje vynikajúci tepelný výkon pre väčšinu aplikácií. Inžinieri by mali brať do úvahy výrobné prekážky a riziká kvality plášťov pod 0,9 mm 316 len tam, kde si priestorové alebo teplotné obmedzenia absolútne vyžadujú tenšie steny.