خواص مواد PFA: راهنمای مهندسی مقاومت و عملکرد در برابر دمای PFA

ارزیابی خواص مواد pfa مستلزم نگاه کردن به برگه های داده بازاریابی استاندارد است. مهندسان باید محدودیت های فیزیکی پلیمر را تحت تنش صنعتی مداوم درک کنند. ما رزین perfluoroalkoxy را به طور خاص برای مهندسین مکانیک OEM و متخصصان انتخاب مواد ارزیابی می کنیم. این تیم ها سیستم های جابجایی و آب بندی مایعات را برای محیط های عملیاتی سخت طراحی می کنند. این تحلیل بر واقعیت های مهندسی رفتار خزش، نرخ نفوذ گاز و چالش های کنترل ابعادی شدید در حین ماشین کاری متمرکز است. انتخاب درجه مواد و روش ساخت صحیح، پایه را برای بقای اجزا تعیین می کند. در سیستم های بحرانی، یک خرابی غیرمنتظره خطرات ایمنی غیرقابل قبول و توقف کارخانه را به همراه دارد.

داده های خصوصیات معمولی از سازندگان رزین، رفتار متوسط ​​مواد را در شرایط آزمایشگاهی کنترل شده توصیف می کند. در مقابل، مشخصات عملکرد تضمین شده حداقل محدودیت مطلق را برای دسته های تولید تجاری تعریف می کند. مهندسانی که حاشیه ایمنی را برای سیستم‌های سیال فشار بالا- طراحی می‌کنند، نمی‌توانند فقط به مقادیر معمولی تکیه کنند. عملکرد میدان واقعی بر اساس درجه رزین خاص و تاریخچه حرارتی قطعه قالب‌گیری شده تغییر می‌کند. در عمل، از دست دادن فاصله بین نتایج آزمایشگاهی معمولی و حداقل های تضمین شده منجر به خرابی مکانیکی اولیه در قطعات تحت تنش می شود.

ویژگی های فیزیکی قسمت نهایی به شدت به وزن مولکولی ماده خام بستگی دارد. سازندگان این وزن را با استفاده از نرخ جریان مذاب رزین تعیین می کنند. رزین های با سرعت جریان مذاب بالا قالب های تزریق پیچیده را به راحتی پر می کنند زیرا ویسکوزیته مذاب کمتری دارند. با این حال، آنها معمولاً قطعات نهایی را با مقاومت خستگی خمشی کمتر و مقاومت در برابر ترک{3}}کمتر تولید می‌کنند. رزین های با دبی مذاب پایین، چقرمگی مکانیکی بهتر و عمر طولانی تری را برای بدنه دریچه های ضخیم یا پوشش لوله ها ارائه می دهند. با این حال، آنها به فشارهای پردازشی بسیار بالاتر و چرخه های خنک کننده طولانی تری برای ساختن نیاز دارند.

ضریب انبساط حرارتی خطی قابل توجه است. مهندسان باید هنگام طراحی قطعات محدود، مانند صندلی‌های سوپاپ یا پوشش لوله‌های سفت و سخت تحت سیکل حرارتی، تغییرات اندازه بزرگ را در نظر بگیرند. سرعت جذب آب بسیار پایین تضمین می کند که قطعات اندازه و استحکام خود را حتی در صورت غوطه ور شدن در محلول های شیمیایی حفظ می کنند. علاوه بر این، مقاومت حجمی نشان می دهد که این ماده یک عایق الکتریکی استثنایی است. این ویژگی هنگام طراحی محفظه حسگر برای تجهیزات با فرکانس بالا در مایعات خورنده بسیار مهم است.

چه چیزی باعث مقاومت در برابر دما و مکانیسم های تخریب حرارتی می شود

محرک اصلی مقاومت در برابر دمای pfa بالا یک ستون فقرات پلیمری است که تماماً از پیوندهای کربن-فلورین ساخته شده است. این پیوندها دارای انرژی پیوند بسیار بالایی در حدود 485 کیلوژول بر مول هستند. افزودن زنجیره‌های جانبی پرفلوئوروآلکوکسی در طول پلیمریزاسیون، ساختار کریستالی سفت و سخت موجود در مولکول‌های کاملاً فلورینه شده را می‌شکند. این تغییر به مواد اجازه می دهد بدون از دست دادن استحکام پیوند مورد نیاز برای مقاومت در برابر گرما ذوب و جاری شوند. طرح مولکولی منحصر به فرد، ماتریس پلیمری را دست نخورده و پایدار نگه می دارد، حتی تحت بارهای گرمایی که به سرعت پلاستیک های مهندسی استاندارد را تجزیه می کند.

 

محدوده دمای عملیاتی از -200 درجه تا 260 درجه است. این محدوده پنجره حرارتی وسیعی را برای مصارف صنعتی، از سیالات برودتی گرفته تا فرآیندهای شیمیایی با حرارت بالا، فراهم می کند. دمای سرویس مداوم 260 درجه (500 درجه فارنهایت) درجه بندی شده است. این درجه بندی حداکثر بار گرمایی را که پلیمر می تواند به طور نامحدود بدون از دست دادن خواص مکانیکی پایه خود نگه دارد، نشان می دهد. دمای قرار گرفتن در معرض متناوب به 290 درجه می رسد. این محدودیت رویدادهای کوتاهی مانند فلاش بخار یا افزایش موقت گرما را در بر می گیرد که در آن ماده بدون خرابی فوری تنش حرارتی می گیرد.

محرک اصلی مقاومت در برابر دمای pfa بالا یک ستون فقرات پلیمری است که تماماً از پیوندهای کربن-فلورین ساخته شده است.

تغییر فاز که در آن پلیمر به مایع غلیظ تبدیل می شود در نقطه ذوب 302-310 درجه (576-590 درجه فارنهایت) رخ می دهد. چندین فروشنده 260 درجه یا 315 درجه را به عنوان نقطه ذوب قطعی گزارش می کنند، اگرچه داده های سازنده رسمی این ادعا را تأیید نمی کند. این تضاد داده اغلب زمانی اتفاق می‌افتد که تامین‌کنندگان حد سرویس پیوسته را با نقطه ذوب واقعی اشتباه بگیرند. آنها همچنین گاهی اوقات این اعداد را با سایر فلوروپلیمرهای یک خانواده مخلوط می کنند.

راه اندازی یک سیستم خیلی نزدیک به نقطه ذوب، سرعت تجزیه گرما را افزایش می دهد. این آسیب با کاهش جزئی جرم پلیمر شروع می شود و گازهای فلوئوردار آزاد می کند. در تولید تراشه‌های{2}}با خلوص بالا، این میکرو-گاز خارج شدن آلودگی غیرقابل قبولی به جریان فرآیند اضافه می‌کند. این آلودگی مدت ها قبل از تغییر شکل یا شکستن قسمت فیزیکی اتفاق می افتد. مهندسانی که شبکه های سیال گرم را طراحی می کنند باید گرادیان حرارتی را در سراسر دیواره پلیمری محاسبه کنند. این مرحله تضمین می کند که دمای سطح داخلی در طول استفاده عادی هرگز از حد سرویس مداوم تجاوز نمی کند.

بی اثری شیمیایی به این معنی است که زنجیره پلیمری با یک سیال خشن واکنش نشان نمی دهد یا فرسایش نمی یابد. با این حال، مانع از عبور مولکول های مایع از ماتریس مواد نمی شود. نفوذ همچنان یک محدودیت مهندسی حیاتی برای مواد شیمیایی فرار است. مولکول های گاز کوچک به طور مداوم در فضاهای باز کوچک بین زنجیره های پلیمری درهم حرکت می کنند. هنگام کار با اسید هیدروکلریک یا اسید هیدروفلوئوریک داغ، خود لوله هیچ آسیب شیمیایی نمی بیند. با این حال، بخار اسید به آرامی در دیواره حرکت می کند و در سطح بیرونی متراکم می شود.

این جریان مداوم باعث زنگ زدگی شدید روی ژاکت های فولادی ضد زنگ اطراف، محفظه های حسگر یا تکیه گاه های تاسیسات می شود. نتیجه یک شکست کامل سیستم است، حتی در حالی که فلوروپلیمر کاملا دست نخورده باقی می ماند. نرخ خروج گاز از قوانین انتشار استاندارد پیروی می کند. با بالا رفتن دما و افزایش حرکت زنجیره های پلیمری، حجم گاز فراری به شدت افزایش می یابد. مهندسان باید اندازه مولکولی ماده شیمیایی و دمای عملیاتی را برای پیش‌بینی میزان نفوذ در طول عمر تجهیزات بررسی کنند.

مهندسان این خطرات نفوذ را عمدتاً با افزایش ضخامت دیواره لوله یا آستر کاهش می دهند. دیواره ضخیم تر مسیر انتشار را طولانی تر می کند و کل گازی که به محیط بیرون می رسد را تا حد زیادی کاهش می دهد. کاهش دمای عملیاتی سیستم همچنین افت سریع و قابل توجهی در نرخ نفوذ به همراه دارد. گرما فضای باز درون پلیمر و سرعت انتشار گازهای به دام افتاده را دیکته می کند. اگر دما و ضخامت دیواره تغییر نکند، مهندسان یک درجه رزین با وزن مولکولی بالاتر و بلورینگی بالاتر را تعیین می کنند. این ساختار شبکه پلیمری را سفت می کند و در برابر حرکت گاز مقاومت می کند.

مهندسان مکانیک معمولاً هنگام ماشینکاری این فلوروپلیمر با ابزارهای استاندارد برش فلز با مشکلات کنترل اندازه مواجه می شوند. ماتریس پلیمری در دمای اتاق نرم و الاستیک باقی می ماند. به دلیل این خاصیت ارتجاعی، قطعه کار به جای برش تمیز، تمایل به خم شدن از ابزار دارد و باعث ایجاد علائم و ابعاد نادرست می شود. علاوه بر این، پلیمر جریان سرد و خزش قابل توجهی را تحت بار مداوم نشان می دهد. مهر و موم استاتیک به آرامی تغییر شکل داده و نیروی آب بندی خود را در طول زمان از دست می دهد.

اعمال محدودیت های استاندارد تحمل فلز برای طراحی مهر و موم استاتیک منجر به نشت مایع اولیه می شود زیرا مواد از فلنج های فلزی شل می شوند. ما توصیه می کنیم از روش های نزدیک به-شبکه- مانند قالب گیری تزریقی استفاده کنید. تیم ها همچنین می توانند پروفایل های مستمر را از افراد با تجربه مشخص کنندارائه دهندگان اکستروژن پلاستیک مهندسی، مانند Dachang، برای جلوگیری از ماشینکاری ثانویه. هنگامی که برش تنها انتخاب برای اشکال پیچیده-کم است، ماشین‌کاران باید از روش‌های تخصصی مناسب برای پلاستیک‌های الاستیک استفاده کنند.

مهندسان همچنین باید غدد آب بندی را برای مدیریت جریان سرد با نگه داشتن پلیمر در هر طرف طراحی کنند. این محفظه مانع از فشرده شدن مواد از مفصل تحت فشار بالا می شود. افزودن سخت‌افزار بارگیری فعال، مانند واشرهای Belleville روی پیچ‌های فلنج، فشار مکانیکی مداوم بر روی مهر و موم را تضمین می‌کند زیرا پلیمر در طول زمان خزش می‌کند.

راهنماهای مواد معمولاً این فلوروپلیمرهای{0} با عملکرد بالا را به عنوان قابل تعویض فهرست می‌کنند. با این حال، محدودیت‌های فیزیکی آن‌ها، مرزهای سخت‌گیرانه کاربرد را مشخص می‌کند. مزیت مهندسی اصلی رزین پرفلوئوروآلکوکسی توانایی آن در مطابقت با مقاومت حرارتی و شیمیایی پلاستیک‌های غیرقابل ذوب-است. در عین حال، اشکال پیچیده را از طریق پردازش استاندارد مذاب امکان پذیر می کند. این قابلیت مذاب بر محدودیت‌های تولید اکستروژن خمیر یا قالب‌گیری فشرده غلبه می‌کند و تولید سریع بدنه‌های دریچه پیچیده و لوله‌های سیم پیچ طولانی را امکان‌پذیر می‌سازد.

عمر خستگی خمشی دینامیک تفاوت عملکرد واضحی را بین این مواد در مجموعه‌های متحرک نشان می‌دهد. قطعاتی که با ارتعاش با فرکانس بالا یا تا شدن مداوم مواجه می‌شوند، مانند دیافراگم پمپ و دم‌های انعطاف‌پذیر، به دوام بالایی نیاز دارند. PFA در تست های استاندارد استقامت تاشو MIT به 500000 سیکل می رسد. در حالی که جایگزین‌های غیرقابل پردازش-ذوب- اصطکاک سطحی کمی پایین‌تر ارائه می‌دهند، آنها برای زنده ماندن از خمش‌های مکرر بدون ایجاد شکاف‌های ریز- در امتداد مرزهای کریستالی خود تلاش می‌کنند.

انتخاب بین این مواد بستگی به این دارد که آیا قطعه در طول عمر کاری خود ثابت می ماند یا به طور مداوم خم می شود. برای لوله‌های مستقیم و سفت و سخت در دمای اتاق، گزینه-مذاب ارزان‌تر-قابل پردازش اغلب مقاومت و استحکام شیمیایی کافی را فراهم می‌کند. با این حال، هنگامی که یک طرح به بالاترین حد حرارت در کنار مقاومت در برابر ارتعاش مداوم نیاز دارد، فرمول پرفلوئوروآلکوکسی تنها انتخاب مهندسی قابل اجرا است.

تغییر قوانین برای هر- و مواد پلی فلوروآلکیل، تیم‌های تدارکات را مجبور می‌کند تا انطباق قطعات انتقال مایعات خود را بررسی کنند. تیم ها باید بین انتشار کارخانه ها در طول تولید رزین خام و وضعیت قانونی قطعات پلاستیکی نهایی و جامد تمایز قائل شوند. با این حال، مهندسانی که به دنبال جایگزین های مستقیم برای این فلوروپلیمرها هستند، متوجه می شوند که مواد دیگر به ندرت با تمام نیازهای حرارتی، شیمیایی و مکانیکی مطابقت دارند.

پلی اتیلن با وزن مولکولی فوق العاده- اصطکاک کم و مقاومت در برابر سایش را ایجاد می کند. با این حال، در هیدروکربن های معطر متورم می شود و در دماهای بالا از بین می رود. کتون پلی اتر اتر پایداری حرارتی و استحکام مکانیکی بالایی دارد. با این حال، جریان سرد مورد نیاز برای تشکیل یک آب بندی مایع محکم روی فلنج های فلزی ناهموار بدون حلقه های O{4}} اضافی را ندارد. تیم هایی که با ممیزی انطباق مواجه هستند، باید به جای جستجوی جایگزینی جهانی که وجود ندارد، نیازهای واقعی سیستم را دوباره ارزیابی کنند.

ما به مهندسان توصیه می کنیم حداکثر دمای واقعی و غلظت شیمیایی دقیق فرآیند را اندازه گیری کنند. این مرحله نشان می دهد که آیا عملکرد فوق العاده فلوروپلیمر اصلی واقعاً مورد نیاز است یا خیر. بسیاری از سیستم‌های قدیمی، درجه حرارت بالا را صرفاً به عنوان یک حاشیه ایمنی اضافی فهرست می‌کنند، حتی زمانی که پلاستیک‌های مهندسی استاندارد می‌توانند دمای عملیاتی واقعی را تحمل کنند. اگر طبق قوانین تأسیسات نیاز به پلاستیک غیر فلوئوردار باشد، تیم معمولاً باید غده یا فلنج مهر و موم را دوباره طراحی کند تا با ویژگی‌های اصطکاک و فشرده‌سازی مواد جدید مطابقت داشته باشد.