התאמה מכנית והרחבה תרמית - מדריך מעשי

התאמה מכנית והרחבה תרמית - מדריך מעשי
מחמם מחסנית שמתאים בצורה מושלמת בטמפרטורת החדר עלול להיתקע בתוך החור לאחר שהגיע לטמפרטורת הפעולה. לעומת זאת, התאמה רופפת בטמפרטורת החדר עשויה להפוך לאידיאלית כאשר היא חמה. הבנת התאמה מכנית והתרחבות תרמית מונעת תנורי חימום תקועים, תבניות סדוקות וכשלים מוקדמים.

הפיזיקה מאחורי פינוי התאמה.

לרוב מחממי המחסניות יש מעטפת חיצונית עשויה מפלדת אל חלד או אינקולי. התבנית או כלי העבודה עשויים בדרך כלל מפלדת כלי, אלומיניום או ברונזה. חומרים אלה מתרחבים בקצבים שונים בעת חימום. מקדם ההתפשטות התרמית (CTE) עבור נירוסטה הוא בערך 17 × 10⁻⁶/מעלה. עבור אלומיניום, זה בערך 23 × 10⁻⁶/מעלה. עבור פלדת כלי עבודה, בערך 12 × 10⁻⁶/מעלה. המשמעות היא שכאשר הטמפרטורה עולה, האלומיניום מתרחב מהר יותר מפלדת אל חלד, בעוד שפלדת הכלים מתרחבת לאט יותר.

חישוב מרווח בטמפרטורת עבודה.

נניח מחמם נירוסטה בקוטר 10 מ"מ המותקן בחור בקוטר 10.07 מ"מ בפלדת כלי עבודה. טמפרטורת החדר היא 20 מעלות. טמפרטורת ההפעלה היא 350 מעלות. המחמם מתרחב ל-10.06 מ"מ בערך. החור מתרחב לכ-10.10 מ"מ. המרווח בטמפרטורת ההפעלה הופך ל-0.04 מ"מ-עדיין מקובל. אם מרווח טמפרטורת החדר הוא רק 0.02 מ"מ, המחמם עלול להינעל ב-350 מעלות מכיוון שחור הפלדה מתרחב פחות מהמחמם.

לגבי תבניות אלומיניום המצב הפוך. החור מתרחב מהר יותר מהמחמם. מרווח טמפרטורת החדר של 0.03 מ"מ יכול להפוך ל-0.10 מ"מ ב-300 מעלות. מרווח גדול זה מפחית את העברת החום וגורם לאחידות טמפרטורה ירודה.

מרווחים קוטרליים מומלצים לפי יישום:

· תבניות פלדה, מתחת ל-300 מעלות: 0.03–0.05 מ"מ
· תבניות פלדה, 300-450 מעלות: 0.05-0.08 מ"מ
· תבניות אלומיניום, מתחת ל-250 מעלות: 0.02–0.04 מ"מ
· תבניות ברונזה או נחושת: 0.02–0.03 מ"מ
· יישומי רטט- גבוהים (מכונות אריזה): הוסף מרווח נוסף של 0.02 מ"מ כדי לאפשר תנועה קלה ללא כריכה

עומק חור והרחבת אורך.

מחמם מחסנית באורך 150 מ"מ מתרחב לאורך כ-0.8 מ"מ ב-350 מעלות. יש לקדוח את החור בעומק של לפחות 5 מ"מ מהאורך המחומם. לתנורי חימום ארוכים יותר (מעל 200 מ"מ), הוסף לפחות 10 מ"מ עומק נוסף. זה מאפשר למחמם להתרחב בחופשיות מבלי להידחס כנגד הקצה הסגור.

גימור פני השטח חשוב.

חור קדח עם משטח מחוספס וקרוע מפחית את שטח המגע האפקטיבי. אפילו עם מרווח נכון, גימור משטח גרוע יוצר פערי אוויר מיקרוסקופיים. הגימור המומלץ הוא 1.6 מיקרומטר Ra או טוב יותר. חור מקודח או משועמם עדיף על חור סטנדרטי.

סימני כשל מכאניים נפוצים:

· לא ניתן להסיר את המחמם לאחר התקררות - סימנים של מרווח לא מספיק או התרחבות תרמית רבה מדי.
· מחמם מחליק החוצה בקלות רבה מדי כאשר מרווח קר - גדול מדי, מה שגורם להעברת חום לקויה.
· סימני צריבה בצד אחד של המחמם - החור אינו ישר או התנור כפוף.
· נדן עם פסולת - לאורך בגימור חור או משטח מחוספס.

התאמה מכנית אינה פרט משני. זהו גורם ראשוני ביעילות העברת החום ובחיי המחמם. הוצאת זמן נוסף על הכנת חורים וחישוב פינוי מפחיתה את זמן ההשבתה ועלויות ההחלפה באופן משמעותי.