Рубрика здоровье: что такое тепловой (солнечный) удар?
Что такое тепловой (солнечный) удар?
Тепловой удар – это остро развивающееся болезненное состояние, обусловленное перегреванием организма в результате длительного воздействия высокой температуры внешней среды.
Перегревание может наступить в результате прямого воздействия солнечных лучей на голову (солнечный удар), под воздействием которых мозговые кровеносные сосуды расширяются, и происходит прилив крови к голове, отек мозга. Если возникают разрывы мелких кровеносных сосудов, то небольшие кровоизлияния в различные отделы мозга и его оболочки вызывают нарушения функций центральной нервной системы. Перегревание или тепловой удар возникает при высокой температуре окружающей среды и усугубляется высокой влажностью.
Кто больше всего подвержен (тепловым) солнечным ударам?
Особенно подвержены перегреванию лица, страдающие сердечно-сосудистыми заболеваниями, атеросклерозом, гипертонической болезнью, пороками сердца, ожирением, эндокринными расстройствами, вегето-сосудистой дистонией.
Что способствует возникновению теплового удара?
Перегреванию тела способствует все, что нарушает выделение пота (физическое напряжение, переутомление, обезвоживание организма, обильная еда, угнетение функции потовых желез) или затрудняет испарение пота (высокая внешняя температура, влажность воздуха, непроницаемая, плотная одежда). Тепловые удары случаются не только в жаркую погоду, но происходят также в помещениях в результате длительного воздействия высокой температуры.
Каковы симптомы возникновения теплового или солнечного удара?
Общая слабость, головная боль, тошнота, учащение пульса и дыхания, расширение зрачков. Если вовремя не оказана помощь, то к этим симптомам присоединяется оглушенность, рвота, неуверенность движений, шаткость, обмороки, повышение температуры тела до 39-40 градусов. Если в это время не принять экстренные меры, могут возникнуть осложнения вплоть до смертельных исходов. В экстренных случаях, когда человек потерял сознание, отсутствует дыхание и не прощупывается пульс, не дожидаясь врача, необходимо приступить к проведению искусственного дыхания и закрытого массажа сердца.
Чем можно помочь пострадавшему до прихода врача?
-Нужно срочно удалить пострадавшего из зоны перегревания
-Уложить на открытой площадке в тени
-Дать подышать нашатырным спиртом
-Смочить лицо и грудь холодной водой
-Освободить от верхней одежды
-Положить на лоб пузырь с холодной водой
-Вызвать скорую помощь
Как избежать солнечного (теплового) удара?
-В жаркие дни при большой влажности желателен выход на открытый воздух до 10 — 11 часов дня, позже возможно пребывание в зеленой зоне в тени деревьев.
-Целесообразно основной прием пищи перенести на вечерние часы.
-Вместо воды можно пользоваться подкисленным или подслащенным чаем, рисовым или вишневым отваром, хлебным квасом.
-Ограничьте жирную и белковую пищу.
-Не употребляйте в жару спиртные напитки.
-Одежда должна быть легкой, свободной, из хлопчатобумажных тканей для постоянного испарения пота.
-Нецелесообразно чрезмерное употребление косметических средств и кремов как препятствующих нормальному функционированию кожных покровов.
-Детям желательно воздержаться от долгого стояния под прямыми лучами солнца.
-Ограничьте лишние физические нагрузки (соревнования, длительные переходы).
-Исключите эмоциональное напряжение.
-В питании — овощные и фруктовые блюда, ограничить жирную пищу, избыточное количество мясных продуктов. Питье до 1,5 — 2 литров жидкости: прохладный чай, морс, соки, квас.
-Ежедневно принимайте прохладные ванны.
-В душных помещениях устраивайте вентиляцию.
Будьте здоровы!
Тепловой удар
Симптомы теплового удара
Начало острое, течение – быстрое. Иногда клиническая картина напоминает клинику острого нарушения мозгового кровообращения. По тяжести течения тепловой удар делится на три формы.
Легкая форма. Адинамия (мышечная слабость), головная боль, тошнота, учащенное дыхание, тахикардия. Температура нормальная. Кожа не изменена. Если пострадавшему максимально быстро создать комфортные условия, то все симптомы гипертермии также быстро исчезают.
Средняя тяжесть. Резкая адинамия. Головная боль с тошнотой и рвотой, оглушенность, неуверенность движений, кратковременные потери сознания (обмороки). Дыхание учащено, тахикардия. Кожа влажная. Потоотделение усилено. Температура тела 39–40°С. Если лечебные мероприятия начаты вовремя, то функции организма нормализуются.
Тяжелая форма. Начало острое. Сознание спутано, вплоть до оглушенности, стопора, комы. Судороги. Психомоторное возбуждение, бред, галлюцинации. Дыхание частое, поверхностное, аритмичное. Пульс частый, нитевидный. Кожа горячая и сухая. Температура тела 41–42°С и выше. Летальность при тяжелой форме теплового удара достигает 20–30%.
Лечение теплового удара
Тепловой удар требует немедленного лечения, так как малейшее промедление может вызвать необратимые изменения в структурах головного мозга. Необходимо обнажить пострадавшего, на область крупных сосудов положить лед или емкости с ледяной водой.
Разновидностью теплового удара является солнечный удар, который определяют как патологический синдром, проявляющийся поражением центральной нервной системы при длительном воздействии прямых солнечных лучей на область головы.
Симптомы солнечного удара: головная боль, общее недомогание, головокружение, чувство разбитости, тошнота, рвота.
Объективно отмечается гиперемия лица, одышка, тахикардия, повышение температуры, обильное потоотделение. Иногда возможны носовые кровотечения, потеря сознания, возникновение судорожного синдрома.
Лечение солнечного удара
Важно оказать неотложную помощь при солнечном ударе : больного необходимо поместить в тень или в прохладное помещение. Уложить горизонтально, ноги приподнять. Расстегнуть одежду, брючный ремень. Побрызгать холодной водой на лицо. Охладить голову, для чего можно использовать охлаждающий термопакет, имеющийся в стандартной автомобильной аптечке. Обтереть мокрым полотенцем все тело. Хороший эффект достигается при вдыхании паров нашатыря. При наличии сознания напоить холодной водой.
Больше всего от жары страдают пожилые люди и младенцы, а также диабетики, люди с сердечно-сосудистыми заболеваниями, гипертоники и страдающие хронической кислородной недостаточностью. Согласно статистике, в США от чрезмерно жаркой погоды умирает больше людей, чем от ураганов, молний, торнадо, наводнений и землетрясений, вместе взятых. Так что если вы подозреваете, что кому-то от жары может быть плохо, настаивайте на том, чтобы он посидел в тени. Дайте ему попить что-нибудь холодное, обрызгайте его холодной водой или оботрите влажным полотенцем. А еще лучше предотвращать беду: меньше находиться на солнце, почаще принимать холодный душ и пить побольше жидкости (без кофеина, спирта или большого количества сахара – они вызывают обезвоживание).Профилактика теплового и солнечного ударов
Тепловые и солнечные удары
Тепловым и солнечным ударам наиболее подвержены дети, подростки, пожилые люди, а также люди находящиеся в состоянии алкогольного опьянения. У данной категории лиц по разным причинам хуже работает система терморегуляции организма – процессы. Явной опасности подвергают себя те, кто собирается провести отпуск в жарких странах, испытывая организм на прочность. И поэтому, каждый должен знать, что такое тепловой и солнечный удары и уметь от него защититься.
Признаки теплового и солнечного ударов:
- головокружение;
- головная боль;
- учащенное сердцебиение;
- тошнота;
- холодный пот;
- покраснение кожных покровов лица;
- упадок сил.
В критических случаях человек под действием сильного тепла или солнца может потерять сознание.
Факторы, способствующие тепловому и солнечному ударам
- большая масса тела;
- состояние повышенного психоэмоционального напряжения;
- препятствия для рассеивания тепла – слишком плотная одежда, плохо проветриваемые помещения;
- сердечно-сосудистые и эндокринные заболевания;
- проблемы неврологического характера;
- прием некоторых лекарственных средств;
- состояние алкогольного опьянения;
- курение.
Скорая помощь при тепловом или солнечном ударе. Самое главное – это как можно скорее поместить больного в более холодное место, для того, чтобы быстрее охладить организм. Идеальный вариант – это ванна с температурой воды 18-20°С, но может быть также и обычное смачивание кожных покровов пострадавшего человека водой (комнатной температуры), и мягкое обмахивание (воздух должен быть теплым). При возможности на голову нужно положить лед, а подмышки и область паха обтереть спиртом. Важно знать, что в момент охлаждения человек может проявлять признаки резкого психического двигательного возбуждения. Пострадавшего следует поить слабым чаем или минеральной водой комнатной температуры. В случае если у пострадавшего появилась рвота, судороги и человек потерял сознание, то необходимо вызвать бригаду «Скорой помощи».
Профилактика теплового и солнечного ударов. В целях предотвращения теплового и солнечного ударов рекомендуется соблюдать следующие правила:
- В жаркие дни при большой влажности желателен выход на открытый воздух до 10 — 11 часов дня, позже возможно пребывание в зеленой зоне в тени деревьев;
- не заниматься физическими упражнениями в жаркое время суток и под палящим солнцем;
- одежда в жаркую погоду должна быть легкой, из хлопчатобумажных тканей, по возможности носить головной убор;
- ограничение жирной и белковой пищи;
- питье слабого чая, кваса и минеральной воды поддерживает правильный водно-солевой баланс организма и способствует правильной терморегуляции;
- прием алкоголя в жару ускоряет наступление теплового удара, так как алкоголь нарушает терморегуляцию организма;
- нецелесообразно чрезмерное употребление косметических средств и кремов как препятствующих нормальному функционированию кожных покровов.
Необходимо правильно выстраивать свой распорядок дня и питьевой режим. Мерами профилактики, способствующими предотвращению перегревания являются: теневое укрытие от попадания на тело прямых солнечных лучей, установка в помещениях систем кондиционирования, настольных, напольных, настенных вентиляторов, возможность воспользоваться душевой установкой для охлаждения тела и т.п. В жару желательно избегать повышения физической нагрузки, а также усиленных занятий спортом и пить как можно больше жидкости, но это должны быть не алкогольные напитки, крепкий чай или кофе! Как можно больше употреблять фруктов и овощей. Выходя на улицу в знойный день, отдайте предпочтение одежде из легких, желательно натуральных, материалов светлых тонов, а также помните о головном уборе. Людям пожилого возраста и детям во время повышенной солнечной активности (12-15 часов) лучше совсем воздержаться от прогулок по свежему воздуху, находиться в это время на пляже вообще не рекомендуется. Берегите себя!
Подготовили: зам.главного врача по медицинской части Мелькина Н.В., фельдшер-валеолог Жданович Т.М.. Тираж 200 экз.
что надо делать, чтобы не получить солнечный или тепловой удары? Разъясняет Борис Менделевич
Длительное нахождение на улице или в закрытом непроветриваемом пространстве в жаркую погоду может привести к серьезным проблемам со здоровьем. Главная опасность – не только солнечные ожоги, но и общий перегрев организма. В отличие от солнечного удара, который возникает при нахождении под прямыми солнечными лучами, тепловой удар можно получить в душном помещении или транспорте, при ношении слишком теплой одежды. Вероятность удара повышает физическая нагрузка, переутомление и обезвоживание, пояснил ER.RU доктор медицинских наук, член комитета Госдумы по охране здоровья Борис Менделевич (фракция «Единой России»).
«Типичными признаками солнечного или теплового удара становятся головокружение, сильная головная боль, потемнение в глазах. Довольно часто удар сопровождает тошнота и рвота, возможно кровотечение из носа. При этом у пострадавшего человека наблюдается одышка и учащенный пульс», – пояснил Борис Менделевич.
В жаркую погоду, особенно когда высокую температуру воздуха сопровождает повышенная влажность, необходимо соблюдать определенные меры профилактики перегрева. В первую очередь, это важно для детей и людей старшего возраста – терморегуляция у них функционирует хуже, чем у взрослых людей, также к группе риска относятся люди с сердечно-сосудистыми и эндокринными заболеваниями, страдающие ожирением.
«Для того, чтобы минимизировать вероятность теплового или солнечного удара, в жаркую погоду, прежде всего, следует ограничить пребывание на улице, а также снизить физические нагрузки. При нахождении в помещении необходимо обеспечить комфортные для организма условия, регулярно проветривая его. Лучшим решением станет использование кондиционера, но подойдет и вентилятор», – рассказал Борис Менделевич.
Он отметил, что в жаркую погоду необходимо поддерживать водный баланс в организме, регулярно пополняя запас жидкости.
«Это может быть питьевая или минеральная вода, негорячий чай, морс, компот, кисломолочные напитки. В жару следует отказаться от употребления газированных и энергетических напитков, чая, кофе и какао. Алкоголь в это время категорически противопоказан», – подчеркнул парламентарий.
Пищеварительной системе организма в жару также требуется повышенное внимание. Основная задача – не перегружать ее, употребляя «легкую», нежирную пищу в небольших количествах, например, овощи или фрукты. Если нет возможности перенести активность на менее жаркое время, следует пересмотреть режим работы и отдыха.
«Если вы занимаетесь физическим трудом, то его продолжительность необходимо ограничить 20 минутами. Посоле этого надо дать организму отдых не менее четверти часа. В общей сложности физическая работа в жаркую погоду не должна превышать пяти часов, при этом надо стараться минимизировать нахождение под солнцем», – сказал Борис Менделевич.
29 человек, включая семерых детей, получили тепловые удары за неделю жары в Нижнем Новгороде
Для 6 взрослых и троих детей потребовались «Скорая помощь» и госпитализация.Воздействие высокой температуры воздуха негативно сказалось на здоровье и самочувствии людей с хроническими заболеваниями сердечно-сосудистой и бронхо-легочной системы. В группе повышенного риска оказались пожилые люди, беременные женщины и маленькие дети.
Всего за период жары с 19 по 24 июня включительно за медицинской помощью по поводу тепловых ударов обратились в Нижнем Новгороде 29 человек, из них 7 детей. При этом были госпитализированы 6 взрослых и три ребенка — они были доставлены в стационары «Скорой помощью».
Об этом в интервью телекомпании «Волга» сообщила главный врач Нижегородского областного центра общественного здоровья и медицинской профилактики Наталья Савицкая.
— Основная причина тепловых ударов — воздействие высокой температуры на сосуды. Возникает спазм сосудов, и обычно в жару может резко понижаться давление, возникает головная боль. Вот с этими симптомами к нам в основном и обращаются, — сообщила Наталья Савицкая.
Как говорят врачи, чаще всего с тепловыми ударами обращаются женщины. Это связывают с гормональным фоном. Чтобы избежать теплового удара, врачи советуют не гулять в обеденный зной, носить светлую одежду, легкую обувь, головной убор, пить до 3 литров воды в день.
Как заявляют в Нижегородском областном центре общественного здоровья и медицинской профилактики, жаркая погода в основном не влияет на возможность вакцинации от коронавируса.
— Мы всем своим коллективом пошли на вакцинацию в поликлинику, — рассказывает Наталья Савицкая. — Было жутко жарко, и все мы прекрасно перенесли прививку: никаким образом жара на нас не подействовала.
Подробнее о том, как справлялись с жарой нижегородцы и какие при этом использовали способы охладить организм, — в программе «Послесловие.События недели».
Темы выпуска: жара, нижнийновгород, нижегородскаяобласть, вакцинация, послесловие, коронавирус
Поделитесь этой новостью с друзьями в соцсетях:
Все новости раздела «Новости дня»
ТЕПЛОВЫЕ И СОЛНЕЧНЫЕ УДАРЫ
Главная » Новости » ТЕПЛОВЫЕ И СОЛНЕЧНЫЕ УДАРЫ
23 Мая 2012Наступает долгожданное лето и все мы ждем тепла и побольше солнечного света. Однако жаркое лето несет с собой не только море радостей, но и массу неприятных сюрпризов. Солнечные и тепловые удары – одни из главных опасностей летнего сезона. В настоящее время состояние атмосферы нашей планеты изменилось и, к сожалению, не в лучшую сторону, а это неизбежно привело и к изменению погодных условий, которые все чаще характеризуются аномальными проявлениями. Вообще жара характеризуется превышением среднеплюсовой температуры воздуха на 10 и более градусов в течение нескольких дней. Опасность заключается в тепловом перегревании человека, т.е. угрозе повышения температуры тела выше 37,1ºС или теплонарушении – приближении температуры тела к 38,8º С. Тепловое критическое состояние наступает при длительном или сильном перегревании, способном привести к тепловому удару или нарушению функции сердечной деятельности. Солнечный удар наступает при действии прямых солнечных лучей на непокрытую голову.
Тепловым и солнечным ударам наиболее подвержены дети, подростки, пожилые люди, а также люди находящиеся в состоянии алкогольного опьянения. У данной категории лиц по разным причинам хуже работает система терморегуляции организма — процессы, направленные на поддержание стабильной температуры организма. Явной опасности подвергают себя те, кто живет в средней полосе или в северных районах и собирается провести отпуск в жарких странах, испытывая организм на прочность. Но, даже если в Африку вы не собираетесь, каждый должен знать, что такое тепловой и солнечный удары и уметь от него защититься.
Причины теплового и солнечного ударов
Причины теплового удара:
- высокая температура окружающей среды, в том числе слишком душная погода и теплая одежда;
- интенсивная изнуряющая физическая нагрузка на организм;
- применение миорелаксантов (анестезиологических препаратов), которые могут стать причиной гипертермического синдрома.
Солнечный удар провоцирует длительное и интенсивное непосредственное воздействие солнечного излучения на организм. Причиной солнечного удара является исключительно прямое действие солнечных лучей на голову.
Солнечный удар – это проблема, с которой мы можем столкнуться исключительно в летний период времени, в то время как тепловой удар можно получить и закрытом помещении, где низкая влажность и высокая температура воздуха.
Признаки теплового и солнечного ударов:
- головокружение;
- головная боль;
- учащенное сердцебиение;
- тошнота;
- холодный пот;
- покраснение кожных покровов лица;
- упадок сил.
В критических случаях человек под действием сильного тепла или солнца может потерять сознание, а температура тела может повыситься до 41°С.
Не все люди в одинаковой степени подвержены опасности получить тепловой или солнечный удар. Существуют предрасполагающие факторы, которые способствуют этому.
Факторы, способствующие тепловому и солнечному ударам
- слишком большая масса тела;
- состояние повышенного психоэмоционального напряжения;
- препятствия для рассеивания тепла – слишком плотная одежда, плохо проветриваемые помещения;
- сердечно-сосудистые и эндокринные заболевания;
- проблемы неврологического характера;
- прием некоторых лекарственных средств;
- состояние алкогольного опьянения;
- курение.
Скорая помощь при тепловом или солнечном ударе
Самое главное – это как можно скорее поместить больного в более холодное место, для того, чтобы быстрее охладить организм. Идеальный вариант – это ванна с температурой воды 18-20°С, но может быть также и обычное смачивание кожных покровов пострадавшего человека водой (комнатной температуры), и мягкое обмахивание (воздух должен быть теплым). При возможности на голову нужно положить лед, а подмышки и область паха обтереть спиртом. Важно знать, что в момент охлаждения человек может проявлять признаки резкого психического двигательного возбуждения. Пострадавшего следует поить слабым чаем или минеральной водой комнатной температуры. В случае если у пострадавшего появилась рвота, судороги и человек потерял сознание, то необходимо вызвать бригаду «Скорой помощи».
Профилактика теплового и солнечного ударов
В целях предотвращения теплового и солнечного ударов рекомендуется соблюдать следующие правила:
— В жаркие дни при большой влажности желателен выход на открытый воздух до 10 — 11 часов дня, позже возможно пребывание в зеленой зоне в тени деревьев;
— не заниматься физическими упражнениями в жаркое время суток и под палящим солнцем;
— одежда в жаркую погоду должна быть легкой, из хлопчатобумажных тканей, по возможности носить головной убор;
— ограничение жирной и белковой пищи;
— питье слабого чая, кваса и минеральной воды поддерживает правильный водно-солевой баланс организма и способствует правильной терморегуляции;
— прием алкоголя в жару ускоряет наступление теплового удара, так как алкоголь нарушает терморегуляцию организма;
— нецелесообразно чрезмерное употребление косметических средств и кремов как препятствующих нормальному функционированию кожных покровов.
Если вы или ваши близкие обладаете сниженной устойчивостью к действию тепла, то нужно обязательно проводить акклиматизацию к высоким температурам: правильно выстраивать распорядок дня и питьевой режим. Мерами профилактики, способствующими предотвращению перегревания и, как следствия обезвоживания являются: теневое укрытие от попадания на тело прямых солнечных лучей, установка в помещениях систем кондиционирования, настольных, напольных, настенных вентиляторов, возможность воспользоваться душевой установкой для охлаждения тела и т.п. Одним из самых важных моментов профилактики теплового удара является предотвращение обезвоживания организма, а значит, в жару желательно избегать повышения физической нагрузки, а также усиленных занятий спортом и пить как можно больше жидкости, но это должны быть не алкогольные напитки, крепкий чай или кофе. Помимо большого количества жидкости в жаркие дни нужно есть как можно больше фруктов и овощей. Воду нужно не только пить, но и обтирать мокрыми салфетками (полотенцем) кожу. Выходя на улицу в знойный день, отдайте предпочтение одежде из легких, желательно натуральных, материалов светлых тонов, а также помните о головном уборе. Людям пожилого возраста и детям во время повышенной солнечной активности (12-15 часов) лучше совсем воздержаться от прогулок по свежему воздуху, находиться в это время на пляже вообще не рекомендуется.
Берегите себя!
Что такое тепловой удар и причины теплового удара
Тепловой удар – результат перегревания организма, внезапная общая гипертермия, сопровождающаяся нарушением функций различных органов и систем. Причиной становится интенсивное тепловое воздействие и низкая скорость адаптации к повышенной температуре окружающей среды. Может сопровождаться асфиксией, судорогами, галлюцинациями, бредом, тошнотой, рвотой и потерей сознания. В тяжелых случаях возможна кома и летальный исход.
Тепловой удар – состояние гипертермии, вызванное интенсивным тепловым воздействием и сопровождающееся нарушением деятельности различных органов и систем. Может возникать у людей любого возраста и пола, однако чаще страдают дети, тучные больные и пациенты преклонного возраста. В первом случае это обусловлено незрелыми механизмами терморегуляции организма, во втором – повышенной нагрузкой на систему терморегуляции и сердечно — сосудистую систему, в третьем – плохой физической формой и наличием различных хронических заболеваний.
В отличие от солнечного удара тепловой удар не обязательно возникает под влиянием солнечных лучей. Он может развиться как на открытом пространстве, так и в помещении, как в солнечную, так и в пасмурную погоду. Возникновению данного состояния могут способствовать условия профессиональной деятельности, например, работа в горячем цехе или на стройплощадке (в летнее время). В легких случаях помощь может быть оказана самостоятельно, при тяжелых тепловых ударах необходимо лечение с участием врачей скорой помощи и реаниматологов.
Причины теплового удара
Существуют две основные, зачастую тесно связанные между собой причины развития теплового удара: тепловое воздействие и недостаточная скорость приспособления организма к неблагоприятным условиям внешней среды. Вероятность развития и степень удара зависят от продолжительности пребывания человека в условиях повышенной температуры окружающей среды, интенсивности теплового воздействия, возраста человека, индивидуальных особенностей его организма (аллергические реакции, метеочувствительность и т. д.), приема некоторых лекарственных препаратов (ингибиторов МАО, трициклических антидепрессантов, амфетаминов), алкоголя и наркотических средств, наличия или отсутствия хронических заболеваний внутренних органов.
Тепловым ударам больше подвержены люди, страдающие гипертонической болезнью, сердечнососудистыми заболеваниями, болезнями щитовидной железы, сахарным диабетом и некоторыми другими эндокринными заболеваниями, вегето-сосудистой дистонией, бронхиальной астмой, нервно-психическими заболеваниями, анорексией, циррозом печени, гепатитом, ангидрозом, гипергидрозом, а также недавно перенесшие инсульт или инфаркт миокарда.
Кроме того, к числу неблагоприятных обстоятельств относят избыточный вес, нарушения метаболизма, возраст менее 6-7 лет, пожилой возраст и период беременности. Предрасполагающими факторами являются высокая физическая активность (занятия спортом, напряженная работа), повышенная влажность воздуха, слишком теплая или слишком закрытая одежда с эффектом «парника», сильное обезвоживание, период акклиматизации при переезде или выезде на отдых в страну с жарким климатом.
При возникновении чрезвычайных ситуаций необходимо звонить по телефонам: 112, 101, 102, 103, 104; 8 (84676) 2-10-12, 2-11-28, 8-927-001-84-02 (Единая дежурно-диспетчерская служба м.р. Безенчукский).
По материалам сайта: admpriboy.ru
По данным Информационного агентства «Российские Интернет Технологии»
Thermal Shock — обзор
9.6.2 Испытание на циклическое изменение температуры
В этом разделе обсуждаются циклическое изменение температуры, тепловой удар и комбинированные испытания на циклическое изменение мощности и температуры. Для микроэлектроники в пластиковом корпусе предел высокой температуры должен быть ниже температуры стеклования формовочной массы.
Испытание на циклическое изменение температуры. Испытание на циклическое изменение температуры состоит из применения некоторого температурного изменения определенной амплитуды относительно среднего значения.Температура обычно изменяется с фиксированной скоростью, за которой следует период выдержки, подвергая поверхности раздела разнородных материалов в устройстве механической усталости.
В микроэлектронном устройстве в пластиковом корпусе результаты испытаний зависят от толщины герметика, размера матрицы, целостности пассивирования матрицы, соединения проводов, трещин в матрице и адгезии на границах раздела, включая пассивацию на герметик, подушку матрицы на герметик и подвести пальцы к герметику. Для устройства, соединенного с подложкой (или печатной платой), также может быть оценена усталостная износостойкость конструкции межсоединений между устройством и платой.
Цикл температуры проводится в климатической камере, оснащенной устройством контроля температуры, нагревательным блоком и криогенным охлаждающим блоком с достаточной теплоемкостью, чтобы образец можно было нагревать и охлаждать в течение заданного промежутка времени в сухом, текущем воздухе. . Время выдержки на каждом экстремуме — это минимум, необходимый для установления теплового равновесия с нагрузкой образца и достаточной релаксации напряжения (если это ключевой параметр рассматриваемого механизма разрушения). Постстрессовое обследование включает электрические параметрические и функциональные испытания, а также проверку на наличие механических повреждений, таких как растрескивание упаковки.
Испытание на тепловой удар. Это испытание проводится для проверки целостности устройства при экстремальных температурных градиентах. Резкие перепады температур могут вызвать растрескивание штампа, расслоение, растрескивание в результате пассивирования штампа, деформацию межсоединений и растрескивание герметика. Удар применяется путем циклического погружения образцов в подходящие жидкости, поддерживаемые при заданных температурах. Испытание завершается после того, как желаемое количество циклов было завершено, обычно с последним погружением в холодную ванну с «самым высоким напряжением».Жидкости должны быть химически инертными, стабильными при высоких температурах, нетоксичными, негорючими, маловязкими и совместимыми с материалами упаковки. Перед измерениями образцы нагревают до комнатной температуры. Конечные испытания включают электрические измерения и проверку на наличие механических повреждений.
Циклическое испытание мощности и температуры. Целью этого испытания является воздействие на образцы наихудших температурных условий во время работы. Сбои, как правило, наблюдаются при испытании на циклическое изменение температуры.Испытательная камера аналогична камере, используемой для циклического изменения температуры, за исключением того, что предусмотрены монтажные гнезда с электрическими вводами для приложения смещения к испытательным устройствам. Питание может включаться и выключаться, с синхронизацией с температурным циклом или без таковой. Необходимо провести электрические измерения для проверки функциональности и параметрических ограничений, а также визуальный осмотр для обнаружения механических повреждений.
На серьезность испытания может влиять температура, при которой остаточные напряжения равны нулю.Остаточные напряжения вызваны изменениями температуры во время процесса инкапсуляции, в частности, от температур отверждения и стеклования до комнатной температуры. Остаточные напряжения равны нулю при температуре стеклования герметика ( T г ) или выше, которая находится в диапазоне 150–180 ° C. При испытании на циклическое изменение температуры нижний предел температуры, который дальше от температуры стеклования, должен контролировать строгость испытания. Распределение и величина остаточных напряжений могут быть изменены из-за набухания герметика из-за влажности.
Поскольку успешным является испытание, при котором отказов не происходит, всегда возникает вопрос, были ли применены соответствующие напряжения и их уровни для адекватного испытания продукта. Также неизвестно, едва ли выдержал продукт, и в этом случае возникает вопрос относительно запаса надежности, или же продукт прошел бы гораздо более тяжелые испытания, и в этом случае продукт может быть перепроектирован. Также стоит вопрос о связи результатов испытаний с условиями эксплуатации и производительностью.По этой причине некоторые заказчики уделяют больше внимания достигнутой надежности в полевых условиях и оставляют на усмотрение поставщика разработку и реализацию приемлемого плана.
Термоудар — обзор
8.5 Устойчивость к термическому удару и связанный с ним механизм отказа
Испытания на термический удар проводились с использованием установки газовой горелки с природным газом и кислородом для оценки термостойкости покрытий (см. Рис. 8.5). Температуру поверхности покрытия и тыльной стороны (подложки) измеряли с помощью пирометра и термопары, закрепленной на обратной стороне подложки, соответственно.Во время испытания газовая горелка имеет широкое пламя, чтобы обеспечить однородное распределение температуры в центре образца. Образец нагревали до желаемой температуры в течение 20 с, а затем выдерживали при этой температуре в течение 5 мин. Задняя сторона образца охлаждалась сжатым воздухом, чтобы поддерживать контролируемый градиент температуры по толщине образца, и в этом случае градиент температуры составлял около ~ 500 ° C. Горелка автоматически снималась с покрытия во время охлаждения, и образец охлаждали в течение 2 мин сжатым воздухом со скоростью более 100 ° C / с.Срок службы покрытия определяется как количество термических циклов, когда растрескивание покрытия хорошо видно невооруженным глазом.
8.5. Установка горелки для испытаний на термоудар.
Сегментированный образец имел срок службы термоциклирования более 2000 циклов при 1200 ± 50 ° C (поверхность) / 1000 ± 50 ° C (подложка), в то время как несегментированный образец имел срок службы менее 500 циклов. Сегментированное покрытие показало значительно улучшенную стойкость к тепловому удару. Рисунок 8.6 представлена фотография, показывающая морфологию поверхности сегментированного ТВП после 3200 циклов испытаний на термический удар. Отслоение YSZ-покрытия произошло, начиная с края образца, что является типичным механизмом разрушения, вызванным окислением TBC, как показано на рис. 8.7.
8.6. Фотография сегментированного ТВП после термостойкости 3200 циклов.
8.7. СЭМ-микрофотография поперечного сечения сегментированного ТВП после испытания на термический удар, показывающая морфологию ТГО.
Традиционный несегментированный образец обычно отслаивается от подложки в результате растрескивания на границе раздела между верхним слоем YSZ и связующим слоем. 30–36 Это типичный механизм разрушения ТВП с плазменным напылением, вызванный термическими напряжениями, возникающими из-за несоответствия тепловых расширений между керамическим верхним покрытием и подложкой из жаропрочного сплава. В сегментированном образце перед объемным сколом наблюдались сколы на поверхности верхнего покрытия. Затем разрушение сегментированного покрытия началось с края образца и распространилось к центру.Наконец, произошло частичное растрескивание некоторых сегментов, а не откол всего покрытия, что сильно отличается от механизма разрушения, наблюдаемого в традиционных ТВП. 13 , 20 , 31 , 37 , 38
Сегментированные TBC имеют гораздо более длительный срок службы термоциклирования, чем традиционные несегментированные TBC, и отчетливый механизм отказа, к которому следует отнести вклад сети трещин сегментации.Эти трещины могут улучшить устойчивость покрытий к деформации, открываясь при растягивающей нагрузке и закрываясь при сжимающей нагрузке, точно так же, как поведение межколонных зазоров покрытий методом физического осаждения из паровой фазы электронным пучком (EB-PVD). Допуск на деформацию можно рассматривать как уменьшение концентрации напряжения, которая существовала на различных краях образца TBC. В частности, на свободных краях, например, на ободе образца диска или по периферии каждого сегмента сегментированного покрытия, напряжения сдвига на границе раздела между покрытием и подложкой будут возникать из-за различных тепловых расширений, что приводит к размещению ТВП. при боковом растяжении или сжатии в зависимости от мгновенной температуры, а также от тепловой истории образца.Толщина и площадь каждого покрытия являются геометрическими факторами, которые могут определять величину максимальных касательных напряжений на краях. При постоянной толщине покрытия меньшая площадь приведет к меньшим напряжениям. Следовательно, разумно ожидать, что сильно сегментированный образец может создавать относительно небольшие напряжения сдвига по сравнению с несегментированным образцом, и, следовательно, сила, вызывающая межфазную трещину, также значительно снижается.
Несколько факторов, таких как пористость и другие горизонтальные трещины, могут влиять на термические свойства TBC, но в настоящем исследовании обнаружено, что трещины сегментации преобладают в сроках службы TBC.Некоторые другие факторы, связанные с изменением микроструктуры материалов, требуют дальнейшего изучения.
Покрытия 8YSZ, нанесенные плазменным напылением, в основном состоят из неравновесной тетрагональной фазы (обозначенной как t ‘), возникающей в результате быстрого охлаждения во время процесса напыления. 7 Тем не менее, воздействие высокой температуры приводит к разложению t ‘ -фазы. Во время высокотемпературной стадии фаза t ‘ сначала превращается в стабильную тетрагональную фазу ( t ) с низким содержанием оксида иттрия, а затем в моноклинную фазу (m) на стадии охлаждения.Фазовое превращение от t ‘ до m связано с объемным расширением до 5%, что ухудшит целостность верхнего покрытия YSZ и, следовательно, может вызвать выход из строя TBC.
Для сегментированного покрытия, напыляемого в «горячем» состоянии, проблемой была фазовая стабильность покрытия YSZ. Лишь небольшое количество моноклинной фазы было обнаружено как в покрытии после напыления, так и в покрытии после испытания на тепловой удар. 3 , 4 , 7 , 37 Присутствие моноклинной фазы в напыленном покрытии можно отнести к специальным условиям обработки для распыления сильно сегментированных покрытий, в которых температура подложки может достигать 1273 К.Можно сделать вывод, что температура поверхности покрытия была даже выше, чем температура подложки во время напыления. Следовательно, возможно, что фазовое превращение от t до m произошло именно в покрытии после напыления. Что касается образца TBC после испытания на термоудар, максимальная температура, которой подвергался образец, составляет менее 1523 К. Хорошо известно, что разложение t ‘-фазы в 8YSZ TBC происходит очень медленно при температурах ниже 1523 К.Следовательно, можно предсказать, что разложение фазы TBC не может вызвать серьезного повреждения целостности сегментированных TBC.
Как показано на рис. 8.7, на связующем покрытии образовался слой TGO толщиной около 5 мкм, а в верхнем слое рядом с TGO образовались некоторые горизонтальные трещины. TGO состоит из трех зон: зоны α-Al 2 O 3 , расположенной рядом со связующим покрытием NiCoCrAlY; зона шпинели выше зоны α-Al 2 O 3 ; и смешанная зона оксида шпинели и ZrO 2 .Образование оксидов шпинели связано с обеднением алюминия в связующем покрытии. 7 , 39–41 В случае сегментированного TBC он обычно выдерживает сотни часов в среде горячего газа. В результате неизбежно происходит сильное окисление, и между верхним слоем YSZ и связующим слоем образуется толстый TGO. Благодаря качественному анализу, приведенному выше, мы в настоящее время считаем, что геометрические эффекты снижения напряжений за счет сегментирующих трещин действительно играют доминирующую роль в продлении срока службы ТБП при термоциклировании, но в ближайшем будущем необходимо провести дальнейшие количественные исследования.
Толстые ТБП с разными уровнями плотности сегментирующих трещин можно изготавливать, контролируя подвод тепла к подложке. Продолжительность термоциклирования напыленного TBC сильно зависит от плотности трещин сегментации. Сильно сегментированные TBC достигают значительного увеличения срока службы при термоциклировании по сравнению с TBC без трещин сегментации. Было показано, что сеть трещин сегментации достаточно устойчива при термоциклировании. При спекании покрытий YSZ сегментарные трещины не исчезают.
Сегментационные трещины также могут применяться для довольно тонких покрытий. Как показано на рис. 8.8, был получен тонкий YSZ TBC с сегментационными трещинами, который показал очень удовлетворительную стойкость к тепловому удару по сравнению с традиционным TBC. Разрушение тонкого покрытия обусловлено окислением связующего покрытия, поскольку температура связующего покрытия в случае тонкого ТВП была почти на 50 ~ 100 ° C выше, чем в случае толстого ТВП.
8.8. Оптическая микрофотография поперечного сечения тонкого ТВП с сегментационными трещинами после 2320 циклов испытаний на термоудар.
Термический шок
Весь глоссарий
Когда резкие перепады температуры вызывают изменения размеров, керамика часто выходит из строя из-за своей хрупкости. Тем не менее, некоторые виды керамики обладают высокой прочностью.
Детали
Термический шок относится к напряжениям, возникающим в керамике в результате изменения объема, связанного с резкими перепадами температуры. Налив горячего кофе в чашку — классический пример, это легкий тепловой шок, характерный для повседневного использования, почти любой тип глиняного продукта может выдержать это (если только внутренние напряжения уже не присутствуют, например, чрезмерно сжатая глазурь, просто нужен спусковой крючок чтобы сломать кусок).Поместить замороженную запеканку в горячую духовку — гораздо более напряженный сценарий, все знают, как важно использовать для этого специальную керамику или стекло. Воздействие открытого огня на керамическую сковороду приводит к еще более резкому изменению температуры, немногие продукты выдерживают это.
Обожженная керамика не выдерживает термического удара почти так же, как другие материалы, такие как сталь, пластик, дерево и т. Д. Керамика тверда и устойчива к истиранию, но она хрупкая и легко создает трещины. Обычными керамическими материалами, которые имеют низкое тепловое расширение или придают химический состав, полезный при обжиге продуктов с низким коэффициентом расширения, являются петалит, кордиерит, молохит, пирофиллит, муллит, тальк, сподумен, циркон.Одна компания, продающая такие продукты, классифицирует их под зонтиком: термические и шоковые.
Выживание при термическом стрессе может принимать различные формы. Если керамика просто не расширяется при нагревании и охлаждении в диапазоне температур, в котором создается напряжение, она, конечно, не разрушится (даже если она может иметь большое расширение в других диапазонах температур). Или материалы, которые обычно могут потрескаться, сопротивляются этому, потому что объект, сделанный из них, имеет достаточно тонкие стенки, гладкую поверхность и ровное поперечное сечение без каких-либо резких контуров (они отрицают трещины в месте возникновения).Другая стратегия — убедиться, что тепловое расширение глазури дополняет тело. Когда тела обжигаются до высокой степени остеклования, они становятся более хрупкими, таким образом, механизм предотвращения теплового удара может заключаться в том, чтобы просто обжечься ниже, создавая тело меньшей плотности. Или, если микроструктура материала имеет много пор и агрегатных зерен, они будут действовать как ограничители микротрещин, что означает, что субстрат материала будет развивать устойчивость к тепловому удару, который является продуктом сети трещин внутри (в целом с этим связана потеря силы, но иногда это можно терпеть).Интересным примером этого является терракотовая посуда, сделанная коренными народами всего мира. Открытая пористая природа субстрата, которая является продуктом очень низкой температуры обжига, во многих случаях дает ему способность выдерживать даже открытое пламя. Конечно, туземцы, использующие эти сосуды, знают, что обратная сторона этого заключается в том, что посуда имеет очень плохую механическую прочность и не может быть покрыта глазурью, но они принимают этот компромисс (фактически во многих случаях они глазируют ее с использованием соединений свинца).
Керамические подложки обычно содержат большое количество кварца, и кварцевые зерна подвержены сильному расширению и сжатию из-за инверсий кварца и кристобалита.Таким образом, если приложение требует стойкости к тепловому удару в этих диапазонах температур, тело не должно иметь нерастворенных зерен кварца в матрице. Похожая ситуация с глиноземом. Он тоже тугоплавкий, но не обладает хорошей термостойкостью при более высоких температурах (тогда как при более низких — лучше).
Разрушение при тепловом ударе может принимать различные формы. Если типичный стекловидный фарфор подвергнуть воздействию открытого пламени, он просто взорвется на осколки. По мере повышения их сопротивления они могут просто расколоться пополам.Или они могут треснуть, издавая характерный звонкий звук, но при осмотре эта трещина не видна (но они потеряют характерное кольцо при ударе металлическим предметом). Некоторые обожженные керамические изделия могут выдерживать множество последовательных термических ударов, но со временем они постепенно ослабевают и в конечном итоге выходят из строя. Некоторые материалы, которые могут выдержать резкое нагревание, не работают при резком охлаждении. Обычно это происходит, когда изделие покрыто глазурью. Обычно напряжения, возникающие при усадке глазури перед нижележащим телом, вызывают растрескивание глазури (так называемое растрескивание), но трещины не распространяются по телу.
Достаточно легко проверить керамические изделия на их способность противостоять тепловому удару, которому они могут подвергнуться. Примером может служить тест «кипящая вода: ледяная вода» или тест «ледяная вода при 300 ° F».
Связанная информация
Дрожь — это не просто проблема глазури с Terra Cotta
Треснули терракотовые кружки с низким огнем. Почему? Белая глазурь подвергается сжатию, ее тепловое расширение слишком низкое (из-за этого она еще и отрывается от края). По мере охлаждения изделия в печи сначала затвердевает толстый слой белой глазури.По мере охлаждения тело сжимается (термически) быстрее, чем глазурь. Сдавливает глазурь и растягивает тело. В какой-то момент (например, последние стадии охлаждения печи, термическое напряжение во время использования) корпус трескается, чтобы снять напряжение (обратите внимание, как белая глазурь раздвигает трещины). Ни корпус, ни глазурь не виноваты, в данном случае они просто сделаны разными производителями и несовместимы по тепловому расширению. Одним из решений было бы смешать его с белой глазурью, которая трескается (противоположная проблема).Или вы можете добавить в глазурь немного нефелинового сиенита, чтобы увеличить ее тепловое расширение (возможно, на 10% по сухому весу).
Огнеупорный корпус, испытываемый на тепловой удар. Это шутка?
Рекомендуемый рецепт огневой посуды с уважаемого сайта (равные части грога 35 меш, талька и шариковой глины). Хорошо смотрится на бумаге, но смешайте, чтобы сделать сюрприз. Текстура до смешного грубая. В подобных рецептах часто используются огненные глины и шаровые глины, но они имеют высокое содержание кварца (в таком испытании сосуд из шаровой глины может легко выйти из строя за 5 секунд).Но этот сохраняется на отметке 90 секунд. Либо это? В то время как куски фарфора разрушаются с эффектным треском летящих осколков, эти открытые пористые тела терпят неудачу тихо (обратите внимание на трещину, поднимающуюся к краю от пламени). Было намерение создать кристаллы кордиерита (причина появления талька), произошло это или нет, сказать сложно. Но с пористостью 12,5% будет трудно справиться. С другой стороны, вы, вероятно, могли бы продолжать использовать этот сосуд, несмотря на трещину.
Кружка из керамики лучше переносит термические удары, чем каолин или шариковая глина
Они стреляют по конусу 10R.Каолиновая чаша слева пережила 2 секунды! Шарик рядом с ним: 4 секунды. Глина Хелмера (галлуазит / каолин) рядом с этим: 8 секунд. Белый керамогранит: 14 секунд. Коммерческая кружка из керамогранита может просуществовать 50 секунд или даже больше. Устойчивость к тепловому удару — сложный предмет. Конечно, важны размер, толщина и контур посуды. Но играют роль многие другие факторы: содержание и размер кварцевых частиц, степень зрелости, тепловое расширение матрицы, однородность матрицы, наличие и прилегание глазури, внутренняя структура минералов (если посуда не стекловидная). , размер и форма их частиц, наличие и тип агрегата (или грога), хрупкость матрицы и многое другое.
Разрушение при термическом ударе в сырой шаровой глине намного хуже, чем в материале 100 меш
Чашка слева — сырая, неотшлифованная, шариковая глина (Plainsman A2, обожженная до конуса 10). Он раскололся под пламенем всего за 4 секунды. Версия с 200 мешами справа продержалась 14 секунд (она сломана, потому что я ее уронил). Похоже, что более крупные частицы кварца в материале слева придают гораздо меньшее сопротивление разрушению при тепловом ударе.
Термошоковый каолин, шаровая глина, галлуазит и фарфор
Слева направо (все обстреляны в конусе 10): чистый каолин размером 200 меш, остеклованный на конусе 10, раскололся за две секунды.Далее идет более тугоплавкая шарообразная глина на 42 меш, она вышла из строя за четыре секунды. Тугоплавкий галлуазит / каолин разрушился за восемь секунд. Белый глазурованный керамогранит вышел из строя за 14 секунд.
Кривая дилатометра стекловидного фарфора (красный) по сравнению с керамическим корпусом
Зона 500-600C представляет собой альфа-бета-инверсию кварца. Обратите внимание, что стекловидное тело там испытывает более сильное расширение. Но в области инверсии кристобалита 100-270C керамогранит претерпевает гораздо более быстрые изменения (особенно в зоне 100-200C).Эта информация влияет на то, как товар будет обновляться в процессе производства, чтобы избежать взлома (замедления в этих двух зонах). Кроме того, такая керамическая посуда не подойдет для корпуса посуды. Фотография любезно предоставлена AF
Тело же, глазурь, толщина, обжиг. Тот же термический шок. Только плитка сошла с ума?
Почему стало повальным увлечение глазурью на плитке? Это вдвое больше толщины стенок кружки. Таким образом, при закалке в ледяной воде (тест BWIW) возникает больший градиент между горячей внутренней частью глины и быстро охлаждающейся поверхностью.
Фарфор тверже, но терракота лучше противостоит термическому удару!
Эта терракотовая чашка (в центре) покрыта прозрачной глазурью G2931G (на основе улексита) и обстреляна по конусу 03. Она выдерживает 30 секунд под прямым пламенем на боковую стенку и раскаливается докрасна до того, как произойдет разрушение (неглазурованная также сохранилась 30 секунд). секунд, только треснул, не сломался). Фарфоровая кружка (Plainsman M370) покрыта лаком G2926B, выдержала 15 секунд (хотя и намного тоньше).Фарфор намного плотнее и прочнее, но пористость фаянса явно намного лучше выдерживает термические удары. На самом деле он на удивление прочный.
Терракота и удивительный термоудар
Эта терракотовая чашка покрыта прозрачной глазурью G2931G (на основе улексита) и обстреляна конусом 03. Она выдерживает 25 секунд под прямым пламенем о боковую стенку до образования трещины. Обычный фарфор и керамика выдерживают 10 секунд. Супер стекловидный фарфор 5 секунд.В этом преимущество фаянса. Внезапные изменения температуры вызывают локальное тепловое расширение, которое вызывает растяжение и сжатие, которые легко растрескивают большую часть керамики. Но пористая природа фаянса намного лучше его впитывает. Во время первоначального тестирования я обнаружил, что у глазурованной фаянса лучшие характеристики (по сравнению с неглазурованной), но в более поздних тестах они оказались довольно похожими. Тест TSFL на плитках одинакового размера может использоваться для регистрации более точных результатов.
Дымовая щель
Пример трещины в плоской фарфоровой чаше с глубоким конусом 6.Чаша имеет широкое дно, опускающееся на полку, поэтому во время обжига между стенками и основанием существует перепад температур. Эта разница в температуре превращается в напряжение, потому что это означает, что разные части изделия испытывают разные тепловые сжатия при охлаждении в печи.
Полка глиноземной печи, треснувшая во время обжига
Это связано с его неспособностью выдерживать перепады температур по ширине. Обычно спеченный оксид алюминия является тугоплавким, но он не устойчив к термическому удару, как пластинчатый оксид алюминия.Внутренняя часть полки была защищена от поднимающегося тепла из-за этого тяжелого медленно поднимающегося сосуда с кальцимином наверху. Момент трещины был настолько драматичным, что, несмотря на вес наверху, полка разлетелась на части, оставив 4 части с зазором в дюймах, разделяющим их.
Можно ли делать вещи из циркопакса? да.
Только 3% Veegum пластифицирует Zircopax (силикат циркония) настолько, что вы можете формировать все, что захотите. Он даже более чувствителен к пластификаторам, чем кальцинированный оксид алюминия, при высыхании он очень плотный, а усадка довольно мала.Циркон очень тугоплавкий (имеет очень высокую температуру плавления) и имеет низкое тепловое расширение, поэтому он полезен для изготовления многих вещей (низкое тепловое расширение, однако, не обязательно означает, что он хорошо выдерживает термический удар). Конечно, вам понадобится печь, способная работать при гораздо более высоких температурах, чем типичные для керамики или фарфора, чтобы хорошо спекать ее.
Можно ли бросить циркопакс на гончарный круг? Да!
Эти тигли изготовлены из смеси 97% Zircopax (силикат циркония) и 3% Veegum T.Консистенция материала хороша для катания и изготовления плитки, но не настолько пластична, чтобы бросать очень тонко (так что в следующий раз я бы попробовал 4% Veegum). Для обезвоживания гипсовой биты требуется много времени. Но это не похоже ни на что, что я мог бы сделать из любого другого материала. Они невероятно тугоплавкие (при обжиге по конусу 10 они выглядят как бисквитный фарфор). Однако у меня были смешанные результаты по устойчивости к тепловому удару.
Улучшает ли добавка грога стойкость к термическому удару?
Ваш браузер не поддерживает видео в формате MP4.Пиракс (пирофиллит) — минерал с очень низким тепловым расширением. Само собой разумеется, что если мы сможем максимизировать его процентное содержание в теле и не обжечь тело до точки, которая изменяет кристаллическую структуру, оно будет устойчиво к термическому удару и растрескиванию. Для этого я смешал его только с каолином (шариковая глина добавила бы немного кварца, который увеличил бы тепловое расширение) и сделал детали методом скользящего литья. Я выстрелил им в конус 2 (после того, как обнаружил, что у конуса 4 ударопрочные свойства начинают снижаться).Как видно из видео, добавление грога вредит производительности! Чем выше пиракс, тем лучше. Подойдет ли это для полок печи? Да!
Ссылки
Глоссарий | Дантинг Дантинг обычно относится к трещинам от обжига, которые возникают в керамической посуде при ее охлаждении в печи. Причина — вообще неровное сечение или слишком быстрое охлаждение. |
---|---|
Глоссарий | Безопасная еда Среди гончаров растет осведомленность о безопасности глазурей для пищевых продуктов.Скептически относитесь к заявлениям гончаров о безопасности пищевых продуктов, которые не могут объяснить или продемонстрировать почему. |
Глоссарий | Можно мыть в посудомоечной машине Безопасность в посудомоечной машине имеет большое значение для керамической посуды, особенно если посуда была импортирована или изготовлена небольшой компанией или гончаром. |
Глоссарий | Кварцевая инверсия В керамике это относится к внезапному изменению объема частиц кристаллического кварца, которые испытывают при прохождении вверх и вниз через 573C.С этим часто связаны обожженные трещины. |
Глоссарий | Кристобалит инверсия В керамике кристобалит представляет собой форму (полиморф) кремнезема. Во время обжига частицы кварца в фарфоре могут превращаться в кристобалит. Это влияет на тепловое расширение обожженной матрицы. |
Глоссарий | Сумасшествие Безумные керамические глазури имеют сеть трещин. Понимание причин — наиболее практичный способ ее решения.В 95% случаев решение заключается в регулировании теплового расширения глазури. |
Глоссарий | Витрификация Термин «застеклованный» относится к обожженному состоянию куска фарфора или керамики. Стеклокерамическая посуда была обожжена на достаточно высокой температуре, чтобы сделать ее очень прочной, твердой и плотной. |
Глоссарий | Терракота Термин Terra Cotta может относиться к процессу или виду глины. Терракотовые глины с высоким содержанием железа доступны почти повсюду.Хотя они остекловываются при низких температурах, их обычно обжигают при более низких температурах и покрывают цветной глазурью. |
URL | http://www.astm.org/Standards/C554.htm ASTM C554 — Метод испытаний на устойчивость к образованию трещин на термический удар |
Тесты | Отказ от теплового удара |
Тесты | 300F: испытание на образование трещин в ледяной воде |
Тони Хансен
https: // digitalfire.com, Все права защищены.
Политика конфиденциальности
Что такое тепловой удар? — Определение из Corrosionpedia
Что означает термический шок?
Термический удар — это изменение температуры, вызывающее растяжение материала. Это часто вызывает разрушение материала и чаще всего встречается в хрупких материалах, таких как керамика.
Это процесс, который происходит внезапно при резком изменении температуры от горячей к холодной или наоборот.Это чаще всего встречается в материалах со слабой структурой, а также в материалах с плохой теплопроводностью.
Corrosionpedia объясняет термический шок
Изменение температуры всегда вызывает расширение или сжатие материала. Если материал имеет высокую теплопроводность (например, металлы), физическое изменение размера будет довольно равномерным. Если это сопровождается прочным материалом, устойчивым к растяжению, то тепловой удар маловероятен.
Однако на таких материалах, как керамика, стекло, камни и другие, вероятно возникновение теплового удара. Эти материалы имеют плохую теплопроводность, что приводит к их неравномерному нагреву или охлаждению, что, в свою очередь, заставляет их расширяться или сжиматься по-разному.
Вот несколько примеров теплового удара:
- Лед в более горячей жидкости расколется, так как вода (жидкая или твердая) плохо проводит тепло. Лед в жидкости внезапно нагревается и расширяется с разной скоростью.
- Камни, содержащие штаммы руды, рядом с источником тепла, например костром, будут неравномерно охлаждаться при попадании брызг холодной воды. Изменение температуры приводит к неравномерному сжатию пород, что вызывает трещины.
- Прокладки головки в двигателях внутреннего сгорания могут выйти из строя из-за растрескивания из-за теплового удара при внезапных изменениях температуры.
Температурный шок можно предотвратить с помощью:
- Избегать резких перепадов температуры
- Повышение конструкционной прочности материала
- Позволяет материалу более эффективно проводить тепло, вызывая более равномерное расширение или сжатие при изменении температуры.
Тепловой удар | База знаний APP
Термический удар — это процесс, при котором температурный градиент заставляет отдельные области материала по-разному расширяться, создавая нагрузку на материал.Когда напряжение превышает прочность материала, образуется трещина, которая начинает распространяться по материалу, пока материал не разрушится.
Типичный пример разрушения при тепловом ударе — треск кубиков льда, которые внезапно упали в стакан с теплой водой. Это происходит потому, что поверхность кубика льда нагревается намного быстрее, чем внутренняя часть.
Термический удар — это процесс, при котором температурный градиент заставляет отдельные области материала по-разному расширяться.Когда материал расширяется с разной скоростью в разных областях, внутри материала создается большое напряжение. Когда напряжение превышает прочность материала, образуется трещина, которая начинает распространяться по материалу, пока материал не разрушится.
Как избежать теплового удара
Чтобы избежать поломки из-за теплового удара, можно предпринять множество шагов. Например, градиент температуры можно уменьшить, увеличив теплопроводность материала или изменив температуру более медленно.Кроме того, материал можно изменить, уменьшив его коэффициент теплового расширения, увеличив его прочность, добавив остаточное напряжение сжатия, уменьшив его модуль Юнга или увеличив его ударную вязкость за счет притупления вершины трещины или отклонения трещины.
Материалы с сопротивлением
Некоторые материалы по своей природе более устойчивы к тепловому удару, чем другие. Например, боросиликатное стекло имеет пониженный коэффициент расширения и большую прочность, чем большинство других видов стекла, что позволяет ему достаточно хорошо выдерживать термический удар.Армированный углерод-углерод также очень устойчив к тепловым ударам, потому что графит имеет чрезвычайно высокую теплопроводность и низкий коэффициент расширения. Кроме того, углеродное волокно обладает очень высокой прочностью и достаточно хорошо отклоняет структурные трещины. Другой подход к уменьшению теплового удара используется в стеклокерамических материалах, таких как алюмосиликат лития (LAS). Эти материалы имеют пропорцию с отрицательным коэффициентом расширения. Таким образом, общий коэффициент расширения может быть снижен почти до нуля в широком диапазоне температур.
Испытания на термический удар
Испытания на термический удар обычно проводят, подвергая материалы воздействию низких и высоких температур в быстрой последовательности — обычно более 15 градусов Цельсия в минуту. Это ускоряет отказы, вызванные циклическим изменением температуры во время нормальной работы.
Примеры теплового удара
Типичный пример разрушения при тепловом ударе — треск кубиков льда, которые внезапно упали в стакан с теплой водой. Это происходит потому, что поверхность кубика льда нагревается намного быстрее, чем внутренняя часть.Лед менее плотный, чем жидкая вода, поэтому при нагревании внешней поверхности он сжимается и тает. Однако этот процесс практически не влияет на внутреннюю часть кубика льда. Различные слои меняются в объеме довольно быстро и вызывают огромное напряжение внутри кубика льда. Как только напряжение превышает прочность материала, кубик льда трескается. Кроме того, была выдвинута гипотеза, что знаменитая трещина в Колоколе Свободы возникла в результате теплового удара. После литья колпак охладился слишком быстро, поэтому материал оказался намного слабее, чем должен был быть.Поэтому при первом звонке в колокол возникла большая трещина, которая распространилась вверх по колоколу.
В приложениях, где будут присутствовать большие температурные градиенты или циклы, всегда важно учитывать коэффициент теплового расширения материала, который будет использоваться. Если он большой, то при проектировании системы всегда необходимо учитывать тепловой удар.
Нужны прочные опоры для труб, устойчивые к тепловым ударам?
СВЯЗАТЬСЯ С НАМИ
Оборудование и услуги для испытаний камер теплового удара
Испытания на термический удар
Способность противостоять резким перепадам температуры является ключевым атрибутом продуктов и компонентов, которые подвергаются суровым условиям окружающей среды или используются в других суровых условиях.NTS предлагает несколько протоколов для тестирования компонентов на воздействие теплового удара, помогая вам получить более надежный конечный продукт и поддерживать соответствие MIL-STD-810 и другим стандартам.Справочная информация
Испытания на термический удар — это наиболее суровая категория в группе температурных испытаний, проводимых НТС. Термический шок означает очень высокую скорость изменения температуры, обычно 30 ° C в минуту или выше, и подходит для тестирования упаковки, деталей самолетов, военной техники или электроники, предназначенных для работы в тяжелых условиях.Поскольку почти все продукты подлежат отправке, это испытание может быть подходящим для любой детали, которая должна будет выдерживать резкое изменение температуры за короткий период времени, например, при переходе из теплого склада в морозную обочину дороги при загрузке на склад. грузовая машина.
Испытания на термический удар в НТС
Большинство тестируемых образцов проходят испытание на тепловой удар воздух-воздух, когда тестируемый продукт перемещается от одной экстремальной атмосферной температуры к другой с помощью механических средств. NTS использует ряд вертикальных двухзонных камер термического удара, в которых лифт почти мгновенно перемещает мелкие и средние детали из одного крайнего положения в другое.Полностью закрытые камеры для испытаний на тепловой удар предотвращают непреднамеренное воздействие температуры окружающей среды и помогают избежать опасностей при обращении с ними.
Для очень больших объектов, которые нельзя переместить внутренним лифтом, NTS может предоставить приспособления и правильную настройку для соответствия применимым требованиям технических условий испытаний, обеспечивая при этом безопасность объекта испытаний.
Испытание на термический удар с высокой скоростью
NTS является эксклюзивным поставщиком HATS — испытаний на высокоускоренные тепловые удары — в США.Технология HATS использует высокоскоростной воздух в качестве механизма теплопередачи для нагрева и охлаждения тестовых образцов, тогда как в других методологиях используются жидкости-переносчики, такие как масло, азот, песок или внутренняя проводимость. Эти разные методологии могут привести к разной скорости теплопередачи. Чтобы узнать больше о тестировании NTS HATS, щелкните здесь.
Варианты испытаний на термический удар
В дополнение к испытаниям на тепловой удар воздух-воздух, существует несколько других методик для удовлетворения потребностей специальных продуктов и устройств:
- Для более высокой скорости передачи тепла и большей тепловой энергии NTS может использовать систему жидкость-жидкость.Процесс работает по существу так же, как тепловой удар воздух-воздух, с использованием корзины для механического переноса испытуемого изделия из одной ванны в другую.
- В качестве особого типа теплового удара NTS также выполняет криогенные испытания ракет-носителей, спутников и сопутствующего оборудования. Доступны две ямы для LN2 большой емкости для испытаний, которые требуют либо простого атмосферного удара, либо температурного скачка ниже точки замерзания под высоким давлением.
Отвечает требованиям тестирования военных и коммерческих клиентов
По мере того, как военные стандарты испытаний развиваются до коммерческих приложений, часто требуется, чтобы температура самой испытательной нагрузки (а не только температура воздуха в камере) была стабилизирована при каждом экстремальном значении температуры.NTS использует термопары для регистрации и документирования температуры в центре и в каждом углу объекта (ов) испытаний. Время выдержки и переноса регистрируется в соответствии с требованиями испытаний.
Свяжитесь с НТС сегодня
NTS соответствует спецификациям, включая MIL-STD-810, MIL-STD-883C, 202; RTCA / DO-160; Telcordia; ASTM; SAE и другие. Мы аккредитованы Американской ассоциацией аккредитации лабораторий (A2LA) по ISO / IEC 17025, а также по широкому спектру отраслевых стандартов.Располагая филиалами по всей стране, мы можем быстро развернуть ваш проект и сократить общее время цикла. Это поможет вам уложиться в строгие сроки.
Более 50 лет NTS является ключевым партнером в предоставлении испытаний на тепловой удар подрядчикам оборонной промышленности, авиакосмической промышленности и другим предприятиям. Свяжитесь с NTS сегодня, чтобы узнать, как протестировать свой продукт!
Термический удар в промышленной керамике
Часто можно улучшить характеристики, изменив один или несколько из них, но, как и во всех керамических приложениях, тепловой удар является лишь частью уравнения, и изменения следует рассматривать в контексте всех требований к производительности.
При разработке любого изделия из керамики необходимо учитывать общие требования, а затем часто находить лучший компромисс, который будет работать.
В условиях высоких температур тепловой удар часто является основной причиной отказа. Он состоит из комбинации теплового расширения, теплопроводности и прочности. Быстрые перепады температуры как вверх, так и вниз вызывают перепады температур внутри детали, что очень похоже на трещину, возникающую при прикосновении кубика льда к горячему стеклу.Движение за счет различного расширения / сжатия приводит к растрескиванию и разрушению.
Нет простых ответов на вопрос о тепловом ударе, однако следующие рекомендации могут оказаться полезными.
— Выберите марку материала, которая обладает некоторыми характеристиками теплового удара, но отвечает потребностям применения. Карбиды и силикаты кремния превосходны. Продукты на основе оксида алюминия менее хороши, но их можно улучшить с помощью правильного дизайна.
— Пористые продукты обычно лучше, чем непроницаемые, и выдерживают большие перепады температуры.
— Изделия с тонкими стенками работают лучше, чем изделия с толстыми стенками. Также избегайте больших переходов по толщине по всей детали. Секционные детали могут быть лучше, поскольку они обеспечивают меньшую массу и предлагают конструкцию с предварительными трещинами, уменьшающую концентраторы напряжения.
— Сведите к минимуму использование острых углов, поскольку они обеспечивают идеальную отправную точку для трещин. Избегайте растягивающих нагрузок на керамику. Детали можно предварительно нагружать с помощью конструкции, чтобы облегчить эту проблему.
— По возможности просмотрите процесс нанесения, чтобы увидеть, можно ли обеспечить более плавное изменение температуры.Предварительный нагрев керамики или уменьшение скорости изменения температуры.
Вышеуказанные пункты помогут облегчить проблемы с тепловым ударом, но всегда лучше обсудить ситуацию со специалистами в этой области.
.