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电热元件的失效类型统计

    选取30支不同报废类型的碳素电热元件进行失效问题统计,碳素纤维电热元件碳素复合材料电热元件电热元件体螺距不匀石英外管内壁及端头白雾石英外管内壁污染支撑芯变形或结垢元件电气接头烧断电热元件体局部出现亮点石英外管粉碎爆裂电热元件体毛丝或断丝电热元件体塌陷变形可以看出,带支撑芯碳素纤维元件的失效问题集中于电气接头的断裂和石英支撑芯的变形或结垢,而复合材料元件在电气接点处的失效问题已相对较少,其主要故障集中于电热元件体自身损伤变形和石英外管的污染或破坏,这与电热元件体定型处理工艺的不成熟有直接关系。总的来看,碳素复合材料元件失效问题的类型相对分散,这主要是由各环节制备技术不完善造成的。
    碳素材料(主要是碳素纤维或碳毡)柔性较大,可根据应用场合改变形状制成各种异形电热元件,完成许多特殊加热任务。但如果柔性过大,以碳素纤维电热元件体为例,直接使用很容易松散,因此需要对纤维束进行不同类型的编制处理,常用的有第二章中的编织布和股线型捻制缠绕两种方式,而这些处理经常会产生手工接触的起毛或断丝问题,不仅所制电热元件外观差、发热效果不好,使用寿命也非常短。此外,碳素材料电热元件在长期使用或频繁通断电的情况下,还会出现因电热元件体变形而导致的产品报废。再者,对于实验室自行研制的无支撑芯碳素复合材料电热体来说,除纤维编制靠手工外,其高温定型工艺也相当不完善。总之,碳素电热元件的制备技术仍处于很不成熟的阶段。鉴于目前存在的种种不足,元件制备工艺的优化及其专用生产装备的开发成为十分必要的工作。
    因此,本章首先对碳素纤维电热元件(带支撑芯)和自行研制的碳素复合材料电热元件(无支撑芯)在使用过程中出现的故障进行失效分析;然后以优化失效问题为目的,研制了碳素复合材料电热元件专用的高温定型设备;同时研制了一套碳素纤维股线电热元件体的捻制缠绕设备,建立其捻制缠绕模型并利用MATLAB软件进行工艺参数计算平台的开发,以实现碳素纤维电热元件体股线的加捻、合股及螺旋缠绕等多种工序的高效进行。这对碳素电热元件的制备工艺优化具有重要价值。
    以T300长丝碳素纤维为电热元件体的原材料,制备带支撑芯的碳素纤维电热元件及无支撑芯的碳素复合材料电热元件,样品元件的制备测试所用样品元件均取自同一生产线。采用电压表、电流表、点温计等仪器测试元件的电热性能,相对辐射能谱测试由国家红外检测中心协助完成。www.beritawan.com

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