De ce grosimea peretelui învelișului din oțel inoxidabil 316 sub 0,9 milimetri necesită o rată redusă de reducere a învelișului pentru a preveni deteriorarea sârmei de ovalitate și rezistență în elementele de încălzire cu toleranță ridicată-?

Pentru inginerii de producție și specialiștii în asigurarea calității care sunt însărcinați cu responsabilitatea pentru elementele electrice de încălzire de precizie utilizate în instrumentele analitice, procesarea semiconductoarelor și dispozitivele medicale, precizia geometrică a mantalei din oțel inoxidabil 316 este la fel de importantă ca și rezistența sa la coroziune. Abaterile de ovalitate de la o secțiune transversală circulară adevărată și concentricitatea, poziționarea relativă a firului de rezistență în interiorul mantalei, au o influență directă asupra distribuției căldurii, izolației electrice și potrivirii mecanice în duzele vasului. Ratele obișnuite de reducere a presăvării pentru tecile mai groase devin supărătoare la o grosime a peretelui mai mică de 0,9 mm. Peretele subțire se deformează ne-uniform la rapoarte mari de reducere provocând ovalitate și poate răni firul de rezistență sensibil. Acest articol descrie cantitativ relația dintre grosimea-peretelui subțire și reducerea maximă a presăvării și calitatea finală a mantalei și oferă limitele procesului pentru fabricarea încălzitoarelor cu toleranță înaltă-.

Mecanica de îmbinare a tuburilor subțiri-Walled 316
Prelevarea este un proces în care un tub 316 este ciocănit radial spre interior prin filare de filare, reducându-și diametrul exterior. 20-30% rapoartele de reducere sunt uzuale pentru grosimi normale de perete de peste 1,2 mm. Acest lucru reduce un tub de 12 mm la 9,6 mm sau 8,4 mm. Peretele mare oferă suficientă rigiditate radială pentru a menține procesul rotund. Pentru tuburile cu pereți subțiri sub 0,9 mm, rigiditatea radială scade substanțial, deoarece rigiditatea este legată de cubul de grosime a peretelui. Un perete de 0,8 mm are aproximativ o treime din rigiditatea radială a unui perete de 1,2 mm. Sub aceeași forță de presărare, tubul subțire se deformează de preferință în direcția matrițelor de presărare, formând o secțiune transversală-ovală cu axa principală în aceeași direcție cu impactul matriței. Ovalitatea presărarii-pereților subțiri cu reduceri standard este de obicei de 0,1–0,3 mm, în timp ce 0,02–0,05 mm pentru pereții groși. Ovalitatea cauzează compactarea inegală a MgO - mai dens de-a lungul axei majore și mai puțin dens la axa minoră. Această ne-uniformitate provoacă puncte fierbinți localizate și reduce rezistența de izolare. Mai mult, firul de rezistență centrat de pulberea de MgO se poate deplasa către axa mică unde compactarea este mai mică, slăbind și mai mult concentricitatea.

Reducere maximă a învelișului pentru tecile cu pereți-subțiri
Au fost efectuate studii experimentale pe 316 teci de diferite grosimi de perete și au identificat rapoarte maxime de reducere a presiunii pentru a menține ovalitatea sub 0,05 mm și concentricitatea la 10% din grosimea peretelui. Pentru o grosime a peretelui de 0,7 mm, raportul maxim de reducere este de 12% (planul de producție stabilit la articolul 11). Un tub de 10 mm poate fi presărat până la 8,8 mm, dar nu 8,0 mm. Pentru grosimea peretelui de 0,8 mm, raportul maxim de reducere este de 15%. Maximul pentru 0,9 mm grosimea peretelui este de 18%. Maximul sare la 22% pentru grosimea peretelui de 1,0 mm. Reducerile acceptabile sunt de 25-30% pentru 1,2 mm și mai mult. Restricțiile se bazează pe o singură trecere de swaging. Se pot efectua mai multe treceri cu recoaceri intermediare pentru o reducere globală mai mare, fără pierderi de calitate. O teacă de 0,8 mm presărată cu o reducere de 10%, recoaptă și presărată din nou cu o reducere de 10% oferă o reducere totală de 19% cu o ovalitate similară cu reducerea de 12% dintr-o singură trecere. Dezavantajul este costul de producție mai mare și timpul de ciclu.

Matrice de reducere a presiunii și grosimea minimă a peretelui pentru încălzitoare de precizie
Următorul tabel prezintă rapoartele maxime recomandate de reducere a presiunii și așteptările ulterioare privind ovalitatea pentru 316 teci de diferite grosimi de perete pentru aplicații cu elemente de încălzire cu toleranță ridicată.

316 Grosimea peretelui mantalei Reducerea maximă a presăvării cu o singură trecere Reducerea maximă a mai multor treceri (cu recoacere) Ovalitatea așteptată la reducerea maximă Concentricitatea așteptată (abateri ale poziției firului) Aplicații regulate
0,7 mm (producție minimă) 12% 18% (2 treceri) 0,08 – 0,12 mm 0,10 – 0,15 mm Micro-încălzitoare pentru instrumente analitice
0,8 mm 15% 22% (2 treceri) 0,06 – 0,10 mm 0,08 – 0,12 mm Cartuș de încălzire cu diametru mic
0,9 mm 18% 25% (2 treceri) 0,05 – 0,08 mm 0,06 – 0,10 mm Încălzitor de precizie pentru dispozitive medicale
1,0 mm 22% 30% (2 treceri) 0,04 – 0,06 mm 0,05 – 0,08 mm Încălzitoare de procesare semiconductoare
1,2 mm 25% 35% (2 treceri) 0,03 – 0,05 mm 0,04 – 0,06 mm Încălzitoare industriale de precizie standard
28% 40% (2 treceri) Utilizare generală cu toleranță bună 1,6 mm 0,02 – 0,04 mm 0,03 – 0,05 mm
2,0 mm 30%Nu este necesar 0,02 – 0,03 mm 0,02 – 0,04 mm Design mecanic cu perete gros-
Pentru aplicațiile care necesită cea mai mare precizie geometrică, cum ar fi încălzitoarele care trebuie să se încadreze într-un orificiu de toleranță strâns-sau să furnizeze căldură constantă într-o zonă restrânsă, inginerii ar trebui să solicite o ovalitate maximă de 0,05 mm și să solicite o măsurare a concentricității de la producător. Acest lucru necesită, de obicei, o grosime a peretelui de 1,0 mm sau mai mare, sau prelevare cu mai multe treceri pentru pereți mai subțiri, ceea ce crește costul.

Defecțiunea sârmei de rezistență în -pereți subțiri
În plus față de ovalitate, ștanțarea-peretelui subțire poate provoca, de asemenea, deteriorarea directă a firului de rezistență. Matrițele de presărare exercită o forță radială care este trecută prin manta și MgO către sârmă. MgO se compactează uniform pentru pereții groși, iar sârma este supusă doar la efort de compresiune, care nu degradează aliajele ductile de nichel-crom. Peretele subțire se caracterizează printr-o rigiditate radială mai mică care permite deformarea locală capabilă să producă solicitări punctiforme semnificative asupra sârmei. Dacă ștampila este îndoită sau îndoită, rezistența se va modifica local și va crea un punct fierbinte care va eșua prematur. Când grosimea peretelui este mai mică de 0,9 mm și rapoartele de reducere sunt mai mari de 15%, descoperirile experimentale indică apariția deteriorării firelor crește de la mai puțin de 0,1% la aproximativ 2-5%. Această rată de deșeuri este potrivită pentru unele aplicații, dar nu este practic pentru producția de volum mare cu costuri reduse. Pentru a evita sârmele în-sârmă subțire, producătorii ar trebui să folosească un fir cu diametru mai mare care are o rigiditate mai mare la îndoire sau să folosească un fir răsucit cu mai multe-toroane care poate suporta deformarea mai bine decât un singur fir solid. Dacă inginerii specifică învelișuri de pereți subțiri, ei ar trebui să caute mostre de secțiune transversală distructivă din ciclul inițial de fabricație pentru a asigura integritatea firului și uniformitatea MgO. Cheltuielile de secționare și verificare a cinci încălzitoare sunt nesemnificative în comparație cu costul defecțiunilor din câmp din cauza punctelor fierbinți ale cablurilor. Pentru aplicațiile în care cea mai mare precizie și fiabilitate sunt esențiale, o grosime a peretelui de 1,0 mm sau mai mare înlătură majoritatea problemelor de ștanțare a pereților subțiri și oferă totuși performanțe termice remarcabile pentru majoritatea aplicațiilor. Inginerii ar trebui să accepte obstacolele de fabricație și pericolele de calitate ale tecilor sub 0,9 mm 316 numai acolo unde restricțiile de spațiu sau răspunsul termic necesită absolut pereți mai subțiri.