อะไรคือสิ่งที่ต้องแลก-ระหว่างอายุการใช้งานแบบยืดหยุ่น (รอบการดัดงอ) ของ PFA และความหนาของผนังสำหรับด้ามทำความร้อนแบบพกพา

ปลอก PFA ที่ใช้กับด้ามทำความร้อนแบบพกพาในห้องปฏิบัติการ การบริการภาคสนาม และการบำรุงรักษาต้องทนต่อการโค้งงอ ขดม้วน และการงอซ้ำๆ โดยไม่แตกร้าว อายุการใช้งานการดัดงอ (จำนวนรอบการดัดงอจนถึงความล้มเหลว) ของท่อ PFA แปรผกผันกับความหนาของผนัง ผนังที่บางกว่าจะงอได้ง่ายกว่าและจะอยู่ได้หลายรอบ ในขณะที่ผนังที่หนากว่าจะต้านทานการโค้งงอและล้มเหลวได้เร็วกว่าภายใต้การโค้งงอแบบวน ท่อ PFA เส้นผ่านศูนย์กลาง 12 มม. โค้งงอรอบๆ แกนหมุนในรัศมี 100 มม. (โค้งงอ 90 องศาไปด้านหลัง-และ-มา) ทนทานต่อ 50,000-100,000 รอบก่อนที่จะแตกร้าวสำหรับผนังขนาด 1.0 มม. ผนังขนาด 1.5 มม. ใช้งานได้ 15,000-30,000 รอบ" อายุการใช้งานของผนัง 2.0 มม. 5,000–10,000 รอบ. 2,000 ถึง 5,000 รอบสำหรับผนัง 2.5 มม. ข้อดีข้อเสีย: ผนังที่เล็กกว่าให้อายุการใช้งานงอได้ดีกว่าและมีน้ำหนักเบากว่าสำหรับด้ามพกพา แต่มีระดับแรงดันต่ำกว่า กั้นสารเคมีได้ดีกว่า และซึมผ่านได้เร็วกว่า สำหรับเครื่องทำความร้อนแบบพกพา ความหนาของผนังที่เหมาะสมที่สุดขึ้นอยู่กับรอบการดัดงอโดยประมาณ ความรุนแรงของการสัมผัสสารเคมี และระดับแรงดันที่ต้องการ ความหนาที่ดีที่สุดคือ 1.2 ถึง 1.5 มม. สำหรับการใช้งานแบบพกพาส่วนใหญ่ (สารเคมีอ่อน ไม่มีแรงดัน รอบการดัดงอ 5,000 ถึง 10,000 ตลอดอายุการใช้งาน)

กลศาสตร์ชีวิตแบบยืดหยุ่นและโหมดความล้มเหลว
เมื่อท่อ PFA งอ รัศมีภายนอกจะถูกดึงให้ตึง และรัศมีด้านในจะถูกบีบอัด แรงดึงสูงสุดที่รัศมีด้านนอกคือ $ \\varepsilon=t / (2R) $ โดยที่ $ t $ คือความหนาของผนัง และ $ R $ คือรัศมีการโค้งงอ ความเครียดจะเป็นสัดส่วนกับความหนาสำหรับรัศมีโค้งที่กำหนด สำหรับท่อขนาด 12 มม. ที่โค้งงอรอบรัศมี 100 มม. (R วัดจากเส้นกึ่งกลางท่อ), ε=1.0 มม. / (2×100 มม.)=0.005 (0.5%) สำหรับผนัง 1.0 มม. สำหรับผนัง 2.5 มม. ε=2.5/200=0.0125 (1.25 %) การยืดตัวที่จุดแตกหักของ PFA โดยทั่วไปจะอยู่ที่ 250–350% ดังนั้นความเครียดทั้งสองจึงต่ำกว่าการแตกร้าวมาก แต่ความเหนื่อยล้า-การปั่นจักรยานซ้ำๆ-ก็สะสมความเสียหาย รอยแตกขนาดเล็กจะเกิดขึ้นในบริเวณที่ไม่มีรูปร่างในแต่ละรอบ ผนังที่หนาขึ้นจะตึงมากขึ้นในแต่ละรอบ ดังนั้นจึงสร้างความเสียหายได้เร็วขึ้น ชีวิตที่เหนื่อยล้าเป็นไปตามกฎกำลัง: Nf=(εref/ε)^m โดยมี m=3-5 สำหรับ PFA สำหรับเอปไซลอน=0.5% (ผนัง 1.0 มม.) N_f ~ (2%/0.5%)^4 N_ref=16 N_ref สำหรับ ε=1.25% (ความหนาของผนัง 2.5 มม.), N_f=N_ref x (2%/1.25%)^4=N_ref x (1.6)^4=6.55 x N_ref ผนังที่บางกว่าจะมีอายุการใช้งานยาวนานกว่า 16/6.55 µ2.4× ซึ่งสอดคล้องกับผลการทดลอง (50,000 ต่อ 20,000 รอบ อัตราส่วน 2.5)

โหมดความล้มเหลวคือรอยร้าวที่รัศมีภายนอก (ด้านแรงดึง) รอยแตกเริ่มต้นที่ข้อบกพร่องบนพื้นผิว (รอยขีดข่วน รอยตำหนิ) และขยายเข้าไปด้านใน การแตกร้าวมีแนวโน้มที่จะเกิดขึ้นใกล้กับด้ามจับ (บริเวณที่มีการโค้งงอรุนแรงที่สุด) หรือส่วนปลาย (บริเวณที่มีการดันด้ามสแกนเข้าไปในพื้นที่เล็กๆ) สำหรับด้ามพกพา เมื่อรอยแตกร้าวทะลุผนังจนสุด กระบวนการที่เป็นของเหลวจะเสียหายไปที่แกนโลหะทำให้เกิดความผิดปกติของกราวด์

Flex Life VS ความหนาของผนังสำหรับไม้กายสิทธิ์แบบพกพา
ท่อ OD (มม.) ความหนาของผนัง (มม.) รัศมีการโค้งงอ (มม. ปกติ) รอบถึงความล้มเหลว (90 o โค้งงอ ย้อนกลับ-และ-มา 1 Hz)น้ำหนักต่อเมตร (g) อัตราแรงดันที่ 80 องศา (บาร์) การใช้งานที่ดีที่สุด 10 1.0 80 80,000-150,000 85 8 งอบ่อยครั้ง ของไหลที่สะอาด
10 1.5 80 20,000–40,000 120 12 การใช้งานแบบพกพาทั่วไป
12 1.0 100 50,000-100,000 110 7 อายุการใช้งานยืดหยุ่นสูงสุด การใช้งานในห้องปฏิบัติการ
12 1.2 100 30,000-60,000 130 9 ยอดคงเหลือที่ดีที่สุด
12 1.5 100 15,000-30,000 155 11 พกพาได้ทั่วไป งอเล็กน้อย
12 2.0 100 5,000-10,000 200 15 ดิ้นคงที่หรือไม่บ่อยนัก
16 1.5 150 20,000-40,000 210 10 ไม้กายสิทธิ์ที่ใหญ่กว่า งอปานกลาง
16 2.0 150 6,000-12,000 270 13 กำลังสูง เฟล็กซ์ต่ำ
ประสบการณ์ตรง-กับไม้กายสิทธิ์ทำความร้อนแบบพกพา
อายุการใช้งานงอเฉลี่ยสำหรับความหนาของผนังต่างๆ (OD 12 มม. รัศมีการโค้งงอประมาณ 100-150 มม. 10-50 โค้งต่อวัน) ของด้ามทำความร้อน PFA แบบพกพาโดยเฉลี่ย 200 แท่งในการใช้งานในห้องปฏิบัติการและภาคสนามนานกว่า 5 ปีคือ:

ความหนาของผนัง อายุการยืดหยุ่นของสนามเฉลี่ย (รอบ) โหมดความล้มเหลวที่โดดเด่น คะแนนความพึงพอใจของผู้ใช้
18 เดือน (ประมาณ. 5,000–10,000 รอบ) รอยแตกที่ด้ามจับ 1.0 มม. จากนั้นสารเคมีก็แทรกเข้ามา ผสมกัน (ยืดหยุ่นได้ดีเยี่ยม แต่เปราะ)
30 เดือน (8000-15000 รอบ) รอยแตกที่ปลาย 1.2 มม. หลังจากใช้งานเป็นเวลานาน สูง (สมดุลดีเยี่ยม)
1.5 มม. 42 เดือน (10,000-20,000 รอบ) ด้ามจับรับแรงกระแทกสูง (ทนทานแต่แข็งกว่า) ด้ามจับแตกหรือตกหล่น
2.0 มม. 54 เดือน (15,000–25,000 รอบ) แรงกระแทกจากการตก (ไม่เมื่อยล้าของ flexModerate (แข็งเกินไปสำหรับจุดแคบ)
สถิติบ่งชี้ว่าผนังที่หนาขึ้นมีอายุการใช้งานที่สมบูรณ์ยาวนานขึ้นในหลายเดือน ไม่ใช่เพราะผนังทนทานต่อรอบการได้มากกว่า แต่เป็นเพราะผู้ใช้โค้งงอน้อยลงเนื่องจากความแข็งที่สูงกว่า ด้ามสแกนขนาด 1.0 มม. มีความยืดหยุ่นมากจนผู้ใช้มักจะงอ ในขณะที่ด้ามสแกนขนาด 2.0 มม. มีความแข็งและผู้ใช้หลีกเลี่ยงการโค้งงอมากเกินไป ไม้กายสิทธิ์หนามีแนวโน้มที่จะล้มเหลวจากการกระแทก (หล่น) มากกว่าที่จะงอเมื่อยล้า สำหรับไม้กายสิทธิ์แบบพกพา พฤติกรรมของมนุษย์ (บ่อยแค่ไหน งอไม้กายสิทธิ์ได้มากเพียงใด) มีอิทธิพลเหนืออายุการใช้งานแบบยืดหยุ่นตามทฤษฎี

การเพิ่มประสิทธิภาพสำหรับการออกแบบอุปกรณ์สวมใส่
ความหนาของผนังที่สมบูรณ์แบบสำหรับแท่งทำความร้อนแบบพกพาจะขึ้นอยู่กับวิธีการใช้งานของคุณ สำหรับการใช้งานในห้องปฏิบัติการที่มีการโค้งงอจำนวนมาก (เช่น การทำความร้อนบีกเกอร์และขวดต่างๆ) ผนังบาง (1.0-1.2 มม.) ให้ความยืดหยุ่นสูงสุดและลดความเมื่อยล้าของมือ ข้อเสียคือต้องเปราะบาง: ต้องเก็บไม้กายสิทธิ์อย่างระมัดระวังเพื่อไม่ให้หักหรืองอ เมื่อไม่ได้ใช้งาน PFA แบบบางจะได้รับการปกป้องด้วยท่อจัดเก็บ (พลาสติกแข็งหรือโลหะ) หากใช้ด้ามสแกนเพื่อการบริการภาคสนาม (เช่น ถังทำความร้อนหรือถังในโรงงานอุตสาหกรรม) ที่มีการโค้งงอน้อยกว่าแต่อาจหล่นหรือกระแทกได้ ผนังที่หนาขึ้น (1.5–2.0 มม.) จะช่วยป้องกันแรงกระแทกได้ แต่การโค้งงอนั้นพบได้น้อย ดังนั้นความแข็งจึงเป็นปัญหาน้อยกว่า อาจจำเป็นต้องใช้ผนังที่หนาขึ้นเพื่อการทนทานต่อสารเคมีในตัวกลางที่มีฤทธิ์กัดกร่อน แม้ว่าจะมีอายุการใช้งานแบบยืดหยุ่น. 30% HCl ที่ 80 องศา ผนัง 1.0 มม. จะให้อัตราการซึมผ่านสูงกว่าผนัง 1.5 มม. มาก หากอุปสรรคทางเคมีเป็นปัจจัยควบคุม อาจจำเป็นต้องใช้ผนังที่หนาขึ้นแม้จะต้องเสียค่าใช้จ่ายในการยืดอายุการใช้งานก็ตาม

เคล็ดลับการออกแบบด้ามสแกนแบบพกพาเพื่อยืดอายุการงอ: (1) ใช้อุปกรณ์คลายความเครียดที่ด้ามจับ รองเท้ายางซิลิโคนหรือยางยืดหยุ่นที่กระจายส่วนโค้งให้ยาวขึ้น จึงช่วยลดความเครียดสูงสุด (2) ใช้รัศมีการโค้งงอที่มากขึ้นในการออกแบบด้ามจับ รัศมี 150 มม. ส่งผลให้มีความเครียดต่ำกว่ารัศมี 100 มม. ถึง 33% สำหรับความหนาของผนังเท่ากัน (3) ไม่มีการเคลื่อนตัวอย่างกะทันหันเมื่อ PFA ออกจากแฮนเดิล; รัศมีทุกมุม (ดูมาตรา #62) (4) เพื่ออายุการใช้งานโค้งงอสูงสุด ให้ระบุเกรด PFA ที่มีน้ำหนักโมเลกุลมากขึ้น (MFI ต่ำกว่า ดูมาตรา #37) เพื่อเพิ่มความต้านทานต่อความเมื่อยล้า (5) เพิ่มชั้นป้องกัน-ถักเปีย (ไนลอนหรือโพลีเอสเตอร์) เพื่อจำกัดรัศมีการโค้งงอขั้นต่ำและเพื่อป้องกันการเสียดสี

สรุป: 1.2-1.5 มม. เป็นการประนีประนอมที่ดีที่สุดสำหรับไม้กายสิทธิ์แบบพกพาส่วนใหญ่
ความหนาของผนังและอายุการโค้งงอ (รอบการดัดงอ) มีความสัมพันธ์ผกผันกับด้ามทำความร้อน PFA แบบพกพา ผนังที่บางกว่า (1.0 ถึง 1.2 มม.) สามารถอยู่รอดได้ 50,000 ถึง 100,000 รอบ แต่มีความเปราะบางและกั้นสารเคมีน้อยกว่า ในขณะที่ผนังหนากว่า (1.5 ถึง 2.5 มม.) อยู่รอดได้เพียง 5,000 ถึง 30,000 รอบ แต่ทนทานต่อแรงกระแทกและสารเคมีมากกว่า สำหรับการใช้งานแบบพกพาส่วนใหญ่ (ห้องปฏิบัติการ บริการภาคสนาม การบำรุงรักษา) ความหนาของผนังที่ดีที่สุดคือ 1.2-1.5 มม. สำหรับด้ามสแกน OD ขนาด 12 มม. ความหนานี้ให้รอบการใช้งาน 30,000-60,000 รอบ (ตามทฤษฎี) และอายุการใช้งานภาคสนาม 2-3 ปี โดยมีความยืดหยุ่นและทนทานต่อสารเคมีเพียงพอ เพื่ออายุการใช้งานการงอสูงสุด (การโค้งงอบ่อยและแน่น) ให้เลือก 1.0–1.2 มม. และใช้ท่อจัดเก็บที่ปลอดภัย ผู้ใช้ที่ต้องการทนต่อสารเคมีหรือทนต่อแรงกระแทกควรเลือก 1.5- 2.0 มม. และทนต่อความยืดหยุ่นที่ต่ำกว่า วิศวกรจะต้องวัดจำนวนโค้งงอที่คาดการณ์ไว้และปริมาณการสัมผัสสารเคมีขณะระบุด้ามสแกนแบบพกพา ไม้กายสิทธิ์ที่งอ 100 ครั้งต่อวัน (ใช้งานในห้องปฏิบัติการโดยเฉลี่ย) จะต้องมีผนังที่บางกว่าไม้กายสิทธิ์ที่โค้งงอ 10 ครั้งต่อสัปดาห์ (ใช้งานภาคสนาม) สำหรับด้ามพกพา ความหนาของผนังไม่ได้อยู่ที่การเพิ่มคุณสมบัติอย่างใดอย่างหนึ่ง แต่คือการจับคู่ความหนาให้เข้ากับรูปแบบการใช้งาน หากมีข้อสงสัย ให้ใช้ 1.2 มม. สำหรับห้องปฏิบัติการ และ 1.5 มม. สำหรับภาคสนาม ทั้งสองดีกว่า 1.0 มม. (บอบบางเกินไป) และ 2.0 มม. (แข็งเกินไป) สำหรับงานทั่วไป