sciencetalk

Bij mijn zelfgemaakte stirlingmotor kan ik de cilinders roodgloeiend stoken.

De cilinders zijn van rvs met een wanddikte van 0.45 mm

Bij welke temperatuur wordt rvs roodgloeiend, ennhoe lang duurt het dan voordat het smelt Of waar zou ik dit kunnen vinden ?

Alvast bedankt!

Krijn

P.s. voor de geïnteresseerden: de stirlingmotor:

Ik zie het in de video niet zo snel terug, maar 'roodgoeiend' is in de regel een graad of 1000 celcius. Overigens zijn camerabeelden hierin niet erg betrouwbaar, veel sensors laten veel meer IR zien dan je met het blote oog kunt zien (kijk bijv maar eens naar een foto van een bbq oid).
 
Het smeltpunt van RVS is niet echt een vast gegeven, het hangt van de exacte legering af. Het ligt voor 'gewoon' rvs ergens in de orde van 1300 tot 1500 celcius. Het probleem is echter niet alleen smelten, maar ook verandering in de structuur van het nog vaste metaal bij hoge temperaturen - over het algemeen is het niet aan te raden rvs tot roodgloeiende temperaturen op te stoken tenzij je het wilt bewerken.

Het roodgloeiende is dus met het blote oog zichtbaar. Als de branders te hoog staan 'kruipt' dot roodgloeiende cilinders hoog. In de video is het inderdaad niet goed te zien.

Als het eenmaal roodgloeiend is, dan smelt het nog niet begrijp ik. Wat zouden consequenties kunnen zijn als de cilinders langere tijd roodgloeiend staan ? De structuur verandert, maar wat merk ik daar van ?

Zoals Benm zegt veranderd de structuur van het staal. RVS is namelijk een legering van ijzer chroom en nikkel. Het komt voor dat als je met namen bij lassen de structuur aanpast van RVS. Het gevolg hiervan is dat het staal niet zo roest vast meer is. Tevens trekt bij lassen RVS snel krom maar dat zal bij een pijp waar de hitte niet in 1 punt zit wel meevallen.

De verandering in structuur kan diverse gevolgen hebben, afhankelijk van de cyclus. Het zou kunnen dat het staal er brozer en harder door wordt, waardoor het uiteindelijk een keer zal breken. Anderzijds kan het ook juist zachter worden waardoor het mogelijk gaat vervormen waarbij zuigers en dergelijke vast kunnen lopen.
 
Problematisch is ook dat je een situatie hebt waarbij een temperatuurgradient ontstaat: heet onderaan, kouder bovenin. Bij iedere cyclus zet de onderkant van die cylinders uit en krimpt weer in. Dat kan op termijn een soort metaalmoeheid geven ergens tussen het hete en koude deel, waardoor een breuk kan ontstaan.
 
Hoe lang het duurt voordat zoiets je motor fataal wordt is lastig te zeggen, maar uiteindelijk zal het een keer mis lopen.

google eens op sensitization. RVS verliest zijn corrosiebestendige eigenschappen op die temperatuur door de vorming van chroomcarbiden.
De structuur verandert niet (FCC) over zijn gehele temperatuursverloop (wanneer we spreken over austenitische RVS, de meest courante soort). Carbideprecipitatie daarentegen heeft inderdaad wel gevolgen voor de mechanische eigenschappen. Veel hangt af van de exacte legering.

Bedankt iedereen voor de antwoorden! Hier kan ik weer een hoop van leren.
 
Dat de onderkant van de cilinders uitzet en krimpt betwijfel ik. In principe is de verhitting van de cilinder constant. RVS geleidt slecht warmte, dus ga ik er van uit dat de cilinder onderaan heet blijft, de warmte wordt doorgegeven aan de lucht in de cilinder, wat wel afkoelt. Ik denk dat dit niet veel invloed heeft op de cilinder.
 
Ik heb eens gegoogled op sensitization, erg interessant om te lezen. Het zou dus kunnen dat het gaat corroderen.
Of het de motor fataal wordt ga ik vanzelf wel merken. Er zijn andere bouwers die gelijksoortige cilinders gebruiken, van die kant nog geen verhalen gehoord over falen van de cilnders.
 
Wat misschien wel merkbaar is: de zuigers in de cilinders zijn gemaakt van fijn RVS wol, roestvast staalwol dus. Deze zuiger fungeert ook als regenerator en neemt dus telkens warmte op en geeft dit weer af. Hier is dus zeker sprake van een veelvuldig verhitten en afkoelen. Zou dit uit elkaar kunnen vallen door metaalmoeheid?
 
Iedereen nogmaals bedankt voor de antwoorden, ik heb er weer van geleerd!
 
 

Metaalmoeheid is een tamelijk lastig begrip. Je hebt condities waarbij het vrijwel zeker een probleem gaat vormen (voortdurend vervormen onder aanzienlijke kracht), maar ook situaties waarbij het maar de vraag is wat er gaat gebeuren. Bij dergelijke 'rvs wol' vraag ik me af of de mechanische belasting dusdanig is dat het het zal begeven, ook al is het onderheving aan regelmatige vervormingen.
 
De snelheid waarmee het gebeurd is nog variabeler: als je een beetje gaat buigen aan een paperclip heb je die binnen een paar minuten in 2 stukken door metaalmoeiheid. Dat is uiteraard geen ramp gezien brekende paperclips zelden voor levensgevaarlijke situaties zorgen. Aan de andere kant heb je bijv onderdelen aan vliegtuigen die er soms jaren over doen om te falen door metaalmoeiheid, maar waarbij de gevolgen wel gevaarlijk zijn.
 
Die stirlingmotor zal er ergens tussenin zitten: het zal best een tijd goed gaan, maar het lijkt me geen ontwerp waarop je kunt vertrouwen in kritische toepassingen.