پیچ و مهره برای کاربردهای دمای بالا

در دماهای بالاتر از ۱۰۰۰ درجه فارنهایت، پیچ و مهره با عوارض مختلفی روبرو هستند که بر عملکرد آنها تأثیر می گذارد. در این مقاله، برخی از مشکلات رایج مربوط به افزایش دما را بررسی می‌کنیم و بهترین مواد را برای رفع آنها پیشنهاد می‌کنیم.

یکی از رایج ترین مشکلاتی که در دمای بالا رخ می دهد، اکسید شدن مواد است. اساساً، در یک محیط غنی از اکسیژن، بسیاری از مواد اتصال دهنده معمولی مانند فولاد ضد زنگ ۳۱۶ به سرعت اکسید می شوند یا “زنگ می زنند”. برای به حداقل رساندن این اثر طیفی از آلیاژهای مقاوم در برابر اکسیداسیون وجود دارد که باید برای کاربردهای پیچ و مهره در نظر گرفته شوند. آلیاژهای ذکر شده در زیر به طور کلی گزینه های خوبی هستند که اگر این مشکل اصلی شما است، در نظر بگیرید.

-آلیاژ نیکل-کروم مقاوم در برابر سن با خواص مکانیکی خوب. این آلیاژ استحکام و مقاومت در برابر اکسیداسیون خود را تا دمای ۱۳۰۰ درجه فارنهایت حفظ می کند

آلیاژهای نیکل: اینکونل ۶۰۰، ۶۲۵ و ۷۱۸ همگی دارای مقاومت عالی در برابر اکسیداسیون در ارتباط با خواص مقاومت در دمای بالا هستند. این آلیاژها بسته به درجه دقیق تا دمای ۱۸۰۰ درجه فارنهایت تا ۲۰۰۰ درجه فارنهایت در برابر اکسیداسیون مقاوم هستند.

داده های کششی
قدرت در دماهای بالا

یکی دیگر از مشکلات رایج پیچ و مهره در دماهای بالا این است که با افزایش دما، استحکام مواد کاهش می یابد. در حالی که این تقریبا برای همه مواد اتفاق می افتد، برخی از آلیاژهای فلزی هستند که عملکرد بهتری نسبت به بقیه دارند. اگر استحکام بست یکی از نگرانی های اصلی برای کاربرد شما است، برخی از بهترین مواد برای استفاده آلیاژهای نیکل هستند. آلیاژهای نیکل نشان داده شده (Inconel 600، ۶۰۱، ۶۲۵ و ۷۱۸) برخی از بهترین مواد برای حفظ استحکام خود در شرایط گرم هستند. برای مقایسه نمودارهای داده کششی را ببینید.
فلزات نسوز برای کوره های خلاء

در کوره‌های خلاء که دما می‌تواند از ۲۰۰۰ درجه فارنهایت تا ۳۰۰۰ درجه فارنهایت تجاوز کند، معمولاً به فلزات نسوز نیاز است. فلزات نسوز دارای نقطه ذوب فوق العاده بالایی هستند، بنابراین در دماهای بالا بسیار پایدار و قوی هستند، اما نقطه ضعف آنها این است که نباید در دمای بالای ۵۰۰ درجه فارنهایت در معرض اکسیژن قرار گیرند. در دماهای بالاتر از این، آنها به سرعت اکسید می شوند و در مورد مولیبدن در واقع تبخیر می شود.

مولیبدن: این یک فلز نسوز با محدودیت دمای قابل استفاده در حدود ۲۹۰۰ درجه فارنهایت است. TZM یک نسخه آلیاژی مولیبدن است که استحکام بیشتری را ارائه می دهد. هر دو باید در محیط های بدون اکسیژن استفاده شوند و معمولاً در کوره های خلاء استفاده می شوند.

تانتالیم: تانتالیوم یک فلز نسوز با محدودیت دمای قابل استفاده ۳۶۰۰ درجه فارنهایت است. پیچ و مهرهی تانتالیوم بیشتر به دلیل مقاومت در برابر خوردگی خود شناخته می شوند، اما اغلب به دلیل پایداری در دمای بالا و بی اثر بودن در پردازش نیمه هادی استفاده می شوند. پیچ و مهرهی تانتالیوم به صورت تجاری تانتالیوم خالص و تانتالیم ۲٫۵% تنگستن در دسترس هستند.

منحنی های کششی مولیبدن و TZM در داده های کششی دماهای بالا
سرامیک – برای داغ ترین برنامه ها

هنگامی که آلیاژهای نیکل به اندازه کافی خوب نیستند و فلزات نسوز نمی توانند این کار را انجام دهند، مواد سرامیکی به پیچ و مهره اجازه می دهند در محیط هایی با دمای ۳۰۰۰ درجه فارنهایت تا ۴۰۰۰ درجه فارنهایت کار کنند. این مواد برای پیچ و مهرهی درجه حرارت بالا بهترین هستند، اما دارای اشکالات مکانیکی هستند زیرا استحکام محدودی دارند و می توانند شکننده باشند.

آلومینا: این یکی از رایج ترین مواد برای پیچ و مهرهی سرامیکی است. این به دلیل خواص عالی عایق الکتریکی و همچنین سختی و مقاومت در برابر سایش بالا شناخته شده است. با این حال مراقب باشید، این ماده دارای سطح پایینی از استحکام و پشتیبانی از شکست است.

زیرکونیا: زیرکونیای تثبیت شده با ایتریا، همانطور که نیز شناخته می شود، بهترین ترکیب از استحکام و پایداری دما را ارائه می دهد. این ماده زمانی که به استحکام اضافی فراتر از توانایی سرامیک های آلومینا نیاز است، انتخاب ایده آلی است.