Каква е разликата-между гъвкавия живот на PFA (цикли на огъване) и дебелината на стената му за преносими нагревателни пръчки?

Обвивките от PFA, използвани на преносими нагревателни тръби в лаборатории, полеви услуги и операции по поддръжка, трябва да понасят многократно огъване, навиване и огъване без напукване. Животът на огъване (броят цикли на огъване до повреда) на PFA тръбите е обратно пропорционален на дебелината на стената. По-тънката стена се огъва по-лесно и ще издържи повече цикли, докато по-дебелата стена ще устои на огъване и ще се повреди по-рано при циклично огъване. PFA тръба с диаметър 12 mm, огъната около дорник с радиус 100 mm (огъване от 90 градуса напред-и-назад), издържа на 50 000-100 000 цикъла, преди да се спука за стена от 1,0 mm. 1,5 mm стена ще издържи 15 000-30 000 цикъла." 2,0 mm живот на стената 5 000–10 000 цикъла. 2 000 до 5000 цикъла за 2,5 mm стена Компромисът: по-малките стени осигуряват по-добра издръжливост на огъване и по-леко тегло за преносими пръчки, но имат по-ниско налягане, по-лоша химическа бариера и За преносима нагревателна тръба идеалната дебелина на стената зависи от изчислените цикли на огъване, тежестта на излагане на химикали и най-добрият рейтинг на налягането е 1,2 до 1,5 mm за повечето преносими приложения (меки химикали, без налягане, 5000 до 10 000 цикъла на огъване през целия живот).

Механика на Flex Life и режими на отказ
Когато PFA тръба е огъната, външният радиус е подложен на напрежение, а вътрешният радиус е подложен на компресия. Максималното напрежение на опън при външния радиус е $ \\varepsilon=t / (2R) $, където $ t $ е дебелината на стената и $ R $ е радиусът на огъване. Деформацията е пропорционална на дебелината за даден радиус на огъване. За 12 mm тръба, огъната около 100 mm радиус (R измерено до централната линия на тръбата), ε=1.0 mm / (2×100 mm)=0.005 (0,5%) за 1,0 mm стена. За стена от 2,5 mm, ε=2.5/200=0.0125 (1,25 %) Удължението при скъсване на PFA е обикновено 250–350%, следователно и двете напрежения са далеч под разкъсване. Но умората-повтарящото се каране-натрупва щети. Във всеки цикъл се образуват микропукнатини в аморфните области. По-дебелата стена се напряга повече при всеки цикъл и следователно развива щети по-бързо. Издръжливостта на умора се подчинява на степенен закон: Nf=(εref/ε)^m с m=3-5 за PFA. За епсилон=0.5% (1,0 mm стена) N_f ~ (2%/0,5%)^4 N_ref=16 N_ref . За ε=1.25% (дебелина на стената 2,5 mm), N_f=N_ref x (2%/1,25%)^4=N_ref x (1,6)^4=6.55 x N_ref. По-тънката стена има живот, който е 16/6,55 ≈2,4× по-дълъг – в съответствие с експерименталните открития (50 000 спрямо 20 000 цикъла, съотношение 2,5).

Режимът на повреда е пукнатина по външния радиус (страна на опън). Пукнатините започват от повърхностни дефекти (драскотини, включвания) и растат навътре. Напукване има тенденция да се случва близо до дръжката (където огъването е най-тежко) или върха (където пръчката се натиска в малки области) за преносими пръчки. Когато една пукнатина премине изцяло през стената, течният процес се насочва към металната сърцевина, генерирайки заземяване.

Flex Life СРЕЩУ дебелина на стената за преносими пръчици
OD на тръбата (mm) Дебелина на стената (mm) Радиус на огъване (mm, обичайно) Цикли до повреда (90 o огъване, назад-и-назад, 1 Hz) Тегло на метър (g) Номинално налягане при 80 градуса (bar) Най-добро приложение 10 1.0 80 80,000-150,000 85 8 Често огъване, чиста течност
10 1.5 80 20,000–40,000 120 12 Обща преносима употреба
12 1.0 100 50,000-100,000 110 7 Макс. гъвкав живот, лабораторна употреба
12 1.2 100 30,000-60,000 130 9 Най-добър баланс
12 1.5 100 15,000-30,000 155 11 Типичен преносим, ​​лека гъвкавост
12 2.0 100 5,000-10,000 200 15 Неподвижно или рядко огъване
16 1.5 150 20,000-40,000 210 10 По-големи пръчици, умерена гъвкавост
16 2.0 150 6,000-12,000 270 13 Висока мощност, ниска гъвкавост
Практически-опит с преносими нагревателни пръчки
Средният живот на гъвкавост за различни дебелини на стената (12 mm OD, огънат около 100-150 mm радиус, 10-50 огъвания на ден) на средно 200 преносими PFA нагревателни пръчици при лабораторна и полева употреба за 5 години е:

Дебелина на стената Среден живот на полевата гъвкавост (цикли) Доминиращ режим на повреда Оценка на удовлетвореността на потребителя
18 месеца (около . 5, 000–10 000 цикъла) 1,0 mm Пукнатина в дръжката, след това химическо проникване. Смесено (отлична гъвкавост, но чуплива)
30 месеца (8000-15000 цикъла) 1,2 mm Пукнатина на върха след дълга употреба Висок (отличен баланс)
1,5 mm 42 месеца (10 000-20 000 цикъла) Силен удар (издръжлив, но по-твърд) ръкохватка, напукана или изпусната
2,0 mm 54 месеца (15 000–25 000 цикъла) Удар при падане (без умора от flex Умерен (твърде твърд за тесни места)
Статистиката показва, че по-дебелите стени са имали по-дълъг абсолютен експлоатационен живот в месеци, не защото са издържали на повече цикли, а защото са били огъвани по-рядко от потребителите поради по-голямата твърдост. Пръчката от 1,0 mm е толкова гъвкава, че потребителите често я огъват, докато пръчката от 2,0 mm е твърда и потребителите избягват прекомерни огъвания. Дебелите пръчици са склонни да се провалят поради удар (изпускане), а не поради умора при огъване. За преносимите пръчки човешкото поведение (колко често, колко надалеч е огъната пръчката) доминира над теоретичния живот на гъвкавост.

Оптимизация за носим дизайн
Перфектната дебелина на стената за преносима нагревателна тръба ще зависи от това как възнамерявате да я използвате. За лабораторна употреба с множество тесни завои (напр. нагряване на различни чаши и колби), тънката стена (1,0-1,2 mm) предлага оптимална гъвкавост и намалява умората на ръцете. Компромисът е крехкостта: пръчката трябва да се съхранява внимателно, за да не се смачка или прегъне. Когато не се използва, тънкият PFA е защитен от тръба за съхранение (твърда пластмаса или метал). Ако палката се използва за обслужване на място (напр. нагревателни барабани или резервоари в промишлени обекти), където се огъва по-рядко, но може да бъде изпусната или ударена, по-дебела стена (1,5–2,0 mm) осигурява защита от удар. Но завоите са по-рядко срещани, поради което твърдостта не е проблем. Може да е необходима по-дебела стена за химическа устойчивост в агресивни среди, дори при гъвкавост . 30% HCl при 80 градуса. Стена от 1,0 mm ще позволи много по-висока степен на проникване от стена от 1,5 mm. Ако химическата бариера е контролиращият фактор, може да се наложи по-дебела стена дори за сметка на живота на огъване.

Съвети за проектиране на преносими пръчици за увеличаване на живота на гъвкавост: (1) Използвайте облекчаване на напрежението на дръжката. Гъвкава силиконова или гумена обувка, която разпределя извивката по по-голяма дължина, като по този начин минимизира пиковото напрежение. (2) Използвайте по-голям радиус на огъване в дизайна на дръжката. Радиус от 150 mm води до 33% по-ниска деформация от радиус от 100 mm за същата дебелина на стената. (3) Без резки преходи, където PFA напуска дръжката; радиус всички ъгли (вижте член #62) (4) За максимален живот на огъване, посочете клас PFA с по-голямо молекулно тегло (по-нисък MFI, вижте член #37) за подобрена устойчивост на умора. (5) Добавете защитна над -оплетка (найлон или полиестер), за да ограничите минималния радиус на огъване и да осигурите защита от износване.

Заключение: 1,2-1,5 mm е най-добрият компромис за повечето преносими пръчици
Дебелината на стената и животът на огъване (цикли на огъване) са обратно пропорционални за преносимите PFA нагревателни тръби: по-тънките стени (1,0 до 1,2 mm) издържат на 50 000 до 100 000 цикъла, но са крехки и предлагат по-малко химическа бариера, докато по-дебелите стени (1,5 до 2,5 mm) оцеляват само на 5 000 до 30 000 цикъла но са по-устойчиви на удар и химикали. За повечето преносими приложения (лаборатория, обслужване на място, поддръжка) най-добрата дебелина на стената е 1,2-1,5 mm за тръба с OD 12 mm. Тази дебелина дава 30 000-60 000 цикъла (теоретично) и 2-3 години експлоатационен живот с достатъчна гъвкавост и химическа устойчивост. За максимален живот на огъване (чести, тесни огъвания) изберете 1,0–1,2 mm и използвайте безопасна тръба за съхранение. Потребителите, които искат химическа устойчивост или издръжливост на удар, трябва да изберат 1.5- 2.0 mm и да толерират по-ниска гъвкавост. Инженерите трябва да измерват броя на прогнозираните завои и количеството на химическо излагане, докато определят преносими пръчици. Пръчка, която се огъва 100 пъти на ден (средна лабораторна употреба), се нуждае от по-тънка стена от пръчка, която се огъва 10 пъти седмично (полево използване). За преносимите пръчици дебелината на стената не е свързана с максимизирането на което и да е свойство – става въпрос за съответствие на дебелината с модела на използване. Когато се съмнявате, използвайте 1,2 mm за лабораторията и 1,5 mm за полето. И двата са по-добри от 1,0 mm (твърде крехък) и 2,0 mm (твърде твърд) за обща работа.