Ալյումինային մեկուսիչ. նյութը, որը գոյատևեց այնտեղ, որտեղ պորցելանը ձախողվում էր

Մեծ սերամիկական սալիկների գործարանի ընդլայնման սկզբնական փուլում ինժեներական թիմը բախվեց պարբերաբար կրկնվող խնդրի։ Շարժվող վառարանների ներսում ջեռուցման տարրերը հենող բարձր լարման մեկուսիչները անհանգստացուցիչ արագությամբ ձախողվում էին։ Առաջին պորցելանային մեկուսիչները դիմանում էին ընդամենը 8–14 ամիս՝ ճաքելու կամ մակերեսային էլեկտրական հետքերի (tracking) առաջացման պատճառով, ինչը առաջացնում էր էլեկտրական խափանումներ և ստիպում անպլանավորված կանգառներ։ Յուրաքանչյուր խափանումը հանգեցնում էր արտադրության կորուստների և թանկարժեք արտակարգ փոխարինումների։ Մի քանի տարբեր պորցելանային կարգեր փորձելուց հետո առանց իրական բարելավման՝ մենք որոշեցինք նույն վառարանի հատվածներում փորձարկել 95 հատ % ալումինային մեկուսիչներ։.

Ալյումինային մեկուսիչները պատրաստվում են սինթերացված ալյումինի օքսիդից, սովորաբար 92%-ից մինչև 99.5% մաքրության տիրույթում։ Ալյումինի պարունակության բարձրացման հետ մեկտեղ բարելավվում են էլեկտրական մեկուսացման, մեխանիկական ամրության և բարձր ջերմաստիճանների դիմադրության հատկությունները։ Այս մասերը ձևավորվում են չոր ճնշման կամ իզոստատիկ ճնշման միջոցով և թխվում են 1500 °C-ից բարձր ջերմաստիճանում։ Խիտ միկրակառուցվածքը նրանց ապահովում է գերազանց դիէլեկտրիկ դիմադրություն և թույլ է տալիս դիմակայել ջերմային ցիկլերին, որոնք ոչնչացնում են բազմաթիվ այլ կերամիկաներ։.

Դաշտային համեմատություն, որը փոխեց բնորոշումը

Մենք տեղադրել ենք համընկնող հավաքածուներ՝ 95 հատ % ալումինայից և բարձրորակ պորցելանից մեկուսիչներ, նույն վառարանի հարակից գոտիներում։ Երկու հավաքածուներն էլ աշխատել են նույն պայմաններում՝ անընդմեջ շահագործում 1180–1220 °C ջերմաստիճանում՝ հաճախակի ջերմային ցիկլավորմամբ միացման և անջատման ընթացքում։ 24 ամիս անց մենք արձանագրել ենք հետևյալ արդյունքները։

• Պորցելանային մեկուսիչներ՝ 37 % ձախողման մակարդակ։ Ձախողումների մեծ մասը պայմանավորված էր ջերմային ցնցումից առաջացած ճաքերով կամ մակերեսային տրեյքինգով, որը հանգեցրեց ֆլեշովերի։ Փոխարինումից առաջ միջին շահագործման ժամկետը կազմել է 11 ամիս։ Մի քանի միավորներում ընդամենը 6 ամսվա ընթացքում նկատվել է տեսանելի գլազուրի վնասվածք և արտահոսքի հոսանքի աճ։.
• 95 հատ % ալումինայով մեկուսիչներ՝ 4 հատ %-ի ձախողման ցուցանիշ։ Ձախողումները քիչ էին և պայմանավորված էին սպասարկման ընթացքում մեխանիկական հարվածով, ոչ թե նյութի քայքայմամբ։ Միջին շահագործման ժամկետը գերազանցեց 28 ամիսը, և փորձարկման ավարտին բազմաթիվ միավորներ դեռևս գերազանց վիճակում էին։ Դրենող հոսանքը մնաց կայուն, և նույնիսկ բազմակի ջերմային ցիկլերից հետո մակերևութային հետքավորում չի նկատվել։.

Շահագործման դադարների տևողությունների տարբերությունը դրամատիկ էր։ Ալյումինային մեկուսիչներով հագեցված վառարանի հատվածները փորձարկման ընթացքում պահանջեցին ընդամենը երկու պլանային մեկուսիչի փոխարինում, մինչդեռ պորցելանե հատվածները պահանջեցին 14 փոխարինում։ Երբ հաշվարկեցինք ընդհանուր ծախսերը՝ ներառյալ կորցրած արտադրությունը, փոխարինող աշխատանքի վճարը և պահեստամասերի ծախսերը, ալյումինային մեկուսիչները մեկ շահագործման ամսվա համար 63 %-ով ավելի ցածր ծախս ապահովեցին, չնայած իրենց ավելի բարձր սկզբնական գինին։.

Ինչու ալումինան ավելի լավ է գործում պահանջկոտ պայմաններում

Ալյումինայի ջերմային ընդարձակման գործակիցը ցածր է և ավելի կայուն, քան պորցելանների մեծ մասի, ինչը նվազեցնում է ներքին լարվածությունները արագ տաքացման և սառեցման ժամանակ։ Նրա բարձր ջերմահաղորդականությունը նույնպես օգնում է ցրել տեղայնացված տաք կետերը։ Էլեկտրական առումով՝ 95 % օքսիդային ալյումինան սովորաբար ապահովում է դիէլեկտրիկային դիմադրողականություն ավելի քան 15 կՎ/մմ և ծավալային դիմադրություն՝ ավելի քան 10^14 Ω·սմ սենյակային ջերմաստիճանում, արժեքներ, որոնք մնում են կայուն բարձր ջերմաստիճաններում, երբ պորցելանը սկսում է քայքայվել։.

Մեկ այլ նախագծում, որը վերաբերում էր արդյունաբերական գազային շարժիչների մոմակապիչների մեկուսիչներին, մենք համեմատեցինք 99 % ալումինան ավանդական ստեատիտե մարմնի հետ։ 8 000 ժամ անընդմեջ աշխատանքի արդյունքում՝ մոտ 850 °C գագաթնակետային ջերմաստիճանում, ալյումինային մեկուսիչները չցուցաբերեցին մեկուսացման դիմադրության չափելի նվազում, մինչդեռ ստեատիտե մասերում առաջացել էին միկրոճեղքեր և արտահոսքի հոսանքը 40 %-ով աճել էր։ Ալյումինային մեկուսիչներով հագեցած շարժիչները նույնպես ունեցել են ավելի քիչ չկրակոցներ և պահանջել են ավելի հազվադեպ սպասարկում։.

Իրական տեղադրումներից բխող գործնական նկատառումներ

Չի պահանջվում ամեն կիրառման համար ամենաբարձր մաքրության աստիճան։ Շատ վառարանների և ջեռոցների կիրառությունների համար 92–95 % ալյումինան ապահովում է կատարողականության և ծախսերի լավագույն հավասարակշռությունը։ 1300 °C-ից բարձր ջերմաստիճաններում կամ ուժեղ ռեդուկտիվ մթնոլորտներում անհրաժեշտ է 99 % կամ նույնիսկ 99.5 % ալյումինա։ Ալյումինան փխրուն է, ուստի տեղադրման ժամանակ պահանջվում է զգուշավոր վարքագիծ — մասի ընկնելը կամ ամրացման պարագաների վրա անհավասար պտուտակային մոմենտ կիրառելը կարող է առաջացնել թաքնված ճաքեր, որոնք միայն ավելի ուշ շահագործման ընթացքում են ի հայտ գալիս։.

Փորձից ելնելով՝ ամենամեծ բարելավումները տեղի են ունենում, երբ մեկուսիչ նյութի հետ միասին վերանայվում է ամբողջ աջակցման համակարգը։ Ճիշտ հեռավորության պահպանումը, կետային բեռների կանխարգելումը և ճկուն գասկետների կամ գարնիների կիրառումը հաճախ ավելի են երկարացնում շահագործման ժամկետը։ Մակերեսային աղտոտվածության կամ մեխանիկական վնասվածքների կանոնավոր ստուգումը կարևոր է մնում, թեև բարձր ջերմաստիճանի պայմաններում ալյումինան ընդհանուր առմամբ պահանջում է շատ ավելի քիչ ուշադրություն, քան պորցելանը։.

Ալյումինային մեկուսիչները շուկայում ամենաէժան տարբերակը չեն, սակայն այն կիրառություններում, որտեղ հուսալիությունը ուղղակիորեն ազդում է արտադրության ծավալների կամ անվտանգության վրա, դրանք միշտ ապահովում են սեփականության ընդհանուր ավելի ցածր ծախս։ Այն ձեռնարկությունները, որոնք հետևում են իրական շահագործման տևողությանը և ձախողման ռեժիմներին, այլ ոչ միայն սկզբնական գնին, վերջում ստանդարտացնում են ալյումինան իրենց ամենակարևոր էլեկտրական մեկուսացման պահանջների համար։ Երբ պայմանները ներառում են բազմակի ջերմային ցիկլեր, բարձր լարման և երկար սպասարկման միջակայքներ, ալյումինան բազմիցս ապացուցել է, որ այն նյութն է, որը պահպանում է համակարգերի անխափան աշխատանքը, այլ ոչ թե դառնում հաջորդ սպասարկման գլխացավանքը։.