0.9밀리미터 미만의 316 스테인레스 스틸 외피 벽 두께가 높은-내성 발열체의 타원형 및 저항선 손상을 방지하기 위해 스웨이징 감소율을 줄여야 하는 이유는 무엇입니까?

분석 기기, 반도체 처리 및 의료 기기에 사용되는 정밀 전기 가열 요소에 대한 책임을 맡은 제조 엔지니어 및 품질 보증 전문가에게 316 스테인리스강 보호관의 기하학적 정확성은 내식성만큼 중요합니다. 실제 원형 단면-과의 난형 편차 및 동심도(외피 내 저항선의 상대적 위치)는 용기 노즐 내 열 분포, 전기 절연 및 기계적 적합성에 직접적인 영향을 미칩니다. 두꺼운 피복에 대한 일반적인 스웨이징 감소율은 벽 두께가 0.9mm 미만일 때 문제가 됩니다. 얇은 벽은 높은 감소율에서 불균일하게 변형되어 타원형을 유발하고 민감한 저항선을 손상시킬 수 있습니다. 이 기사에서는 얇은 벽 두께와 최대 스웨이지 감소와 최종 보호관 품질 사이의 관계를 정량적으로 설명하고 내성이 높은 히터 제조에 대한 공정 한계를 제공합니다.-

얇은{0}}벽으로 둘러싸인 316 튜브 스웨이징의 메커니즘
스웨이징은 316 튜브를 회전 다이에 의해 안쪽으로 방사상으로 두드려 외부 직경을 줄이는 공정입니다.{1}}% 감소 비율은 1.2mm 이상의 일반 벽 두께에 일반적입니다. 이는 12mm 튜브를 9.6mm 또는 8.4mm로 줄입니다. 큰 벽은 공정을 원형으로 유지하기에 충분한 방사형 강성을 제공합니다. 벽이 0.9mm 미만인 얇은-튜브의 경우 강성이 ​​벽 두께의 세제곱과 관련되어 있으므로 반경 방향 강성이 크게 떨어집니다. 0.8mm 벽은 1.2mm 벽의 반경 방향 강성의 약 1/3을 갖습니다. 동일한 스웨이징 힘 하에서 얇은 튜브는 스웨이징 다이 방향으로 우선적으로 변형되어 다이 충격과 동일한 방향의 주축을 갖는 타원형 단면을 형성합니다.{15}} 표준 축소를 사용한 얇은 벽 스웨이징의 타원형은 일반적으로 0.1~0.3mm인 반면 두꺼운 벽의 경우 0.02~0.05mm입니다. 타원형은 MgO -의 불균일 압축을 장축을 따라 더 조밀하게 하고 단축에서 덜 조밀하게 만듭니다. 이러한 비-균일성은 국부적인 핫스팟을 발생시키고 절연 저항을 감소시킵니다. 또한, MgO 분말을 중심으로 하는 저항선이 압축률이 낮은 단축 방향으로 이동하여 동심도가 더욱 약화될 수 있습니다.

얇은-외피에 대한 최대 스웨이징 감소
다양한 벽 두께의 316개 보호관에 대한 실험적 연구가 수행되었으며 타원형을 0.05mm 미만으로 유지하고 동심도를 벽 두께의 10% 이내로 유지하기 위한 최대 스웨이징 감소율을 확인했습니다. 벽 두께가 0.7mm인 경우 최대 감소율은 12%입니다(제11조에 설정된 생산 바닥). 10mm 튜브는 8.8mm까지 스웨이징할 수 있지만 8.0mm는 불가능합니다. 벽 두께가 0.8mm인 경우 최대 감소율은 15%입니다. 벽 두께 0.9mm의 최대값은 18%입니다. 벽 두께가 1.0mm인 경우 최대값은 22%로 증가합니다. 허용되는 감소량은 1.2mm 이상인 경우 25-30%입니다. 제한사항은 단일 스웨이징 패스를 기준으로 합니다. 품질 저하 없이 전체적인 감소를 높이기 위해 중간 어닐링을 여러 번 수행할 수 있습니다. 10% 감소로 스웨이징되고, 어닐링되고, 10% 감소로 다시 스웨이징된 0.8mm 보호관은 단일 패스에서 12% 감소와 유사한 타원도로 총 19% 감소를 제공합니다. 단점은 제조 비용과 사이클 시간이 높다는 것입니다.

정밀 히터의 스웨이징 감소 매트릭스 및 최소 벽 두께
다음 표는 권장되는 최대 스웨이징 감소율과 높은 허용 오차의 가열 요소 적용을 위한 다양한 벽 두께의 316 보호관에 대한 결과적인 난형도 기대치를 나타냅니다.

316 보호관 벽 두께 최대 단일 패스 스웨이징 감소 최대 멀티-패스 감소(어닐링 포함) 최대 감소 시 예상 난형도예상 동심도(와이어 위치 편차)일반 용도
0.7mm(최소 제조) 12% 18%(2패스) 0.08~0.12mm 0.10~0.15mm분석 기기용 마이크로{8}}히터
0.8 mm 15% 22% (2 패스) 0.06 – 0.10 mm 0.08 – 0.12 mm 작은 직경의 카트리지 히터
0.9 mm 18% 25% (2패스) 0.05 – 0.08 mm 0.06 – 0.10 mm 정밀 의료기기 히터
1.0 mm 22% 30% (2 패스) 0.04 – 0.06 mm 0.05 – 0.08 mm 반도체 공정 히터
1.2 mm 25% 35% (2 패스) 0.03 – 0.05 mm 0.04 – 0.06 mm 표준 산업용 정밀 히터
28% 40% (2패스) 공차가 좋은 범용 1.6mm 0.02 – 0.04mm 0.03 – 0.05mm
2.0 mm 30%필요하지 않음 0.02 – 0.03 mm 0.02 – 0.04 mm 두꺼운-벽 기계 설계
좁은 공차 구멍에 꼭 맞아야 하거나 제한된 영역 전체에 일관된 열을 제공해야 하는 히터와 같이 최고의 기하학적 정확도가 필요한 애플리케이션의 경우 엔지니어는 최대 0.05mm의 타원도를 요구하고 제조업체에 동심도 측정을 요청해야 합니다. 이를 위해서는 일반적으로 벽 두께가 1.0mm 이상이거나 벽이 더 얇은 경우 다중- 패스 스웨이징이 필요하므로 비용이 추가됩니다.

얇은-벽 스웨이징에서 저항선 고장
타원형 외에도 얇은-벽 스웨이징도 저항선에 직접적인 손상을 줄 수 있습니다. 스웨이징 다이는 외장과 MgO를 통해 와이어로 전달되는 방사형 힘을 발휘합니다. MgO는 두꺼운 벽에 대해 균일하게 압축되며 와이어는 압축 응력만 받게 되므로 연성 니켈-크롬 합금이 저하되지 않습니다. 얇은 벽은 국부적 변형이 와이어에 상당한 점 응력을 생성할 수 있도록 하는 더 낮은 방사형 강성을 특징으로 합니다. 스웨이지가 구부러지거나 찌그러지면 저항이 국부적으로 변경되어 조기에 파손되는 핫스팟이 생성됩니다. 벽 두께가 0.9mm 미만이고 감소율이 15%보다 큰 경우 실험 결과에 따르면 와이어 손상 발생이 0.1% 미만에서 약 2{13}}5%로 증가하는 것으로 나타났습니다. 이 폐기율은 일부 응용 분야에는 적합하지만 대량 저비용 생산에는 실용적이지 않습니다. 얇은 벽 스웨이징에서 와이어를 피하기 위해 생산자는 더 큰 굽힘 강성을 갖는 더 큰 직경의 와이어를 사용하거나 단일 솔리드 와이어보다 변형을 더 잘 견딜 수 있는 다중{19}} 연선 와이어를 사용해야 합니다. 엔지니어가 얇은 벽 외장을 지정하는 경우 와이어 무결성과 MgO 균일성을 보장하기 위해 초기 제조 실행의 파괴적인 단면 샘플을 찾아야 합니다. 5개의 히터를 구분하고 점검하는 비용은 와이어 핫스팟으로 인한 현장 고장 비용에 비하면 사소한 것입니다. 최고의 정밀도와 신뢰성이 가장 중요한 응용 분야의 경우 1.0mm 이상의 벽 두께는 대부분의 얇은 벽 스웨이징 문제를 제거하면서도 대부분의 응용 분야에서 뛰어난 열 성능을 제공합니다. 엔지니어는 공간이나 열 반응 제한으로 인해 벽이 더 얇아야 하는 경우에만 0.9mm 미만 316 외장의 제조 장애물과 품질 위험을 수용해야 합니다.