מכסי קצה PFA הזרקה-למכלולי חימום מכילים מתחים שיוריים מתהליך היציקה, במיוחד במקומות שערים וקווי ריתוך. בחומצה גופרתית 98% ב-120 מעלות, מתחים שיוריים אלו מאיצים את פיצוח הלחץ הסביבתי (ESC). הזמן לתחילת הסדק עומד ביחס הפוך לרמת הלחץ השיורית. למכסות קצה מחוללים (מתח-מוקל ב-200 מעלות למשך 4 שעות) יש עמידות ESC ארוכה פי 3-5 מאשר-מכסים יצוקים.
מנגנון הלחץ הנותר-הנגרמת ESC ב-PFA
דפוס הזרקה יוצר קפוא-במתחים עקב קירור דיפרנציאלי בין המשטח לליבה. עוצמת המתח השיורית יכולה להגיע ל-5-10 MPa. בסביבות אגרסיביות כמו 98% H₂SO4, שרשראות הפולימר נחלשות על ידי דיפוזיה של חומצה. מתח המתיחה שנותר פותח מיקרו-סדקים, ומאפשר חדירת חומצה עמוקה יותר. התפשטות הסדקים הבאה: da/dt=A × (σ_residual)^n, כאשר n ≈ 2 עבור PFA.
זמן התחלת ESC כמותי כפונקציה של מתח שיורי
בדיקה מבוקרת ב-98% H₂SO4 ב-120 מעלות קבעה את הדברים הבאים עבור מכסי קצה של PFA. עבור מכסים כמו-יצוקים עם מתח שיורי של 8-12 MPa, זמן התחלת ESC הוא 100-300 שעות, והסדקים הם חמורים. עבור כובעים חישולים ב-150 מעלות (הפגת מתח חלקית, מתח שיורי 4-6 MPa), זמן ההתחלה הוא 300-800 שעות, והפיצוח מתון. עבור מכסים שחולים ב-200 מעלות למשך שעתיים (מתח שיורי 2-4 MPa), זמן ההתחלה הוא 800-1,500 שעות, ומתרחש סדקים קלים. למכסים שחולים ב-200 מעלות למשך 4 שעות (מתח שיורי<2 MPa), the initiation time exceeds 2,000 hours, and no cracking occurs.
השפעת מיקום שער וקווי ריתוך על רגישות ל-ESC
| תכונת דפוס | מתח שארית (MPa) | זמן התחלת ESC (שעות) | הקלה מומלצת |
|---|---|---|---|
| אזור השער (מתח גבוה) | 10–15 | 50–150 | אופטימיזציה של עיצוב חישול + שער |
| קו ריתוך (לחץ מתון) | 6–10 | 150–400 | חישול + העלאת טמפרטורת ההיתוך |
| קיר נומינלי (מתח נמוך) | 3–6 | 400–1,000 | אנל מומלץ |
| חישול (כל האזורים) | <2 | >2,000 | נדרש עבור 98% H₂SO₄ |
מדריך להפחתת מתח שארית
| טמפרטורת חישול (מעלה) | זמן חישול (שעות) | הפחתת מתח שארית (%) | זמן התחלת ESC (שעות) |
|---|---|---|---|
| אַף לֹא אֶחָד | 0 | 0 | 100–300 |
| 150 | 2 | 30–40 | 200–500 |
| 180 | 2 | 50–60 | 400–800 |
| 200 | 2 | 70–80 | 800–1,500 |
| 200 | 4 | 80–90 | 1,500–2,500 |
| 220 | 4 | 90–95 | 2,000–3,000 |
ביצוע מפרט מושכל
עבור מכסי קצה של PFA בחומצה גופרתית של 98% ב-120 מעלות, ציין חישול לאחר-יציקה ב-200 מעלות למשך 4 שעות כדי להפחית את המתח שיורי מתחת ל-2 MPa. על ידי שליטה במתח שיורי, המהנדס מונע פיצוח מתח סביבתי.
