Tyrimų ir plėtros presas arba darbo parduotuvė vieną dieną gali suformuoti gumos dalis, o kitą dieną išgydyti lipnius epoksidinius kompozitus. Vienas fiksuotas plokščių paviršius vienu metu negali užtikrinti idealaus neprilipimo, reikalingo elastomerams, ir kontroliuojamos trinties arba atsparumo dilimui, reikalingo sustiprintiems kompozitams. Modulinė sistema, pagrįsta greitai keičiamomis paviršiaus sąsajomis, leidžia vienai kaitinimo plokštei veikti įvairiuose medžiagų procesuose be nuolatinių pakeitimų.
Pagal šią dizaino filosofijąkeičiamas paviršiaus įdėklas šildymo plokštės kelių medžiagųmetodas paverčia fiksuotą terminį įrankį į lanksčią, perkonfigūruojamą apdorojimo platformą.
Keičiamo paviršiaus įdėklų sistemos koncepcija
Sistemos šerdis yra standartinė, standi šildymo plokštė, pagaminta iš plieno arba aliuminio. Šioje bazinėje struktūroje yra:
Įtaisyti kasetiniai šildytuvai arba varžiniai kaitinimo elementai
Paskirstyti temperatūros jutikliai (RTD arba termoporos)
Konstrukcinis sutvirtinimas vienodam slėgio paskirstymui
Tikslus{0}}apdirbtas plokštumas, užtikrinantis šiluminę nuoseklumą
Vietoj to, kad šis pagrindo paviršius būtų tiesiogiai veikiamas apdorojamų medžiagų, plonas keičiamas įdėklas mechaniškai pritvirtinamas prie plokštelės paviršiaus. Šis įdėklas tampa tikrąja proceso{1}}kontaktine sąsaja.
Ant plokštelės dėvimos greitai{0}}pakeičiamos pirštinės, puikiai tinkančios bet kam, ką ji turi liesti.
Keičiamų paviršiaus įdėklų tipai
PTFE ir PFA įdėklai, skirti nelipniam naudojimui{0}}
Naudojant lipnius polimerus, dervas arba sukietėjusius kompozitus, dažniausiai naudojami fluoropolimeriniai įdėklai.
Tipiškos charakteristikos apima:
Storio diapazonas: 0,5–1,0 mm
Puikios atpalaidavimo savybės
Didelis cheminis atsparumas
Maža paviršiaus energija
Lengvas pakeitimas po nusidėvėjimo
Šie įdėklai neleidžia medžiagai sukibti šildymo ciklų metu, sumažina valymo laiką ir pašalina nuolatinio atpalaidavimo dangų poreikį.
Metaliniai įdėklai, skirti{0}}dėvėjimuisi
Priešingai, procesams, kuriuose naudojamos abrazyvinės arba užpildytos medžiagos, reikalingi patvarūs metaliniai paviršiai.
Įprasti pasirinkimai apima:
Grūdinto įrankių plieno plokštės
Šlifuoti nerūdijančio plieno lakštai
Nikeliu{0}}dengti dėvimi paviršiai
Metaliniai įdėklai suteikia:
Didelis atsparumas dilimui
Matmenų stabilumas veikiant apkrovai
Pastovus paviršiaus kietumas
Ilgas tarnavimo laikas esant pasikartojantiems slėgio ciklams
Specialūs kompozitiniai įdėklai
Išplėstinės programos gali naudoti sukonstruotus daugiasluoksnius įdėklus, kuriuose derinama:
Termobarstytuvo sluoksniai
Atpalaiduojančios dangos
Sustiprinamieji pagrindai
Šios konfigūracijos parenkamos atsižvelgiant į labai specifinius gamybos reikalavimus.
Įdėklų tvirtinimo sistemos mechaninė konstrukcija
Suspaudimo ir sulaikymo metodai
Saugus ir vienodas įdėklo pritvirtinimas yra būtinas šiluminiam ir mechaniniam veikimui.
Įprasti sulaikymo metodai yra šie:
Periferiniai varžtų rėmai
T-angos krašto spaustukai
Vakuuminės griovelių sulaikymo sistemos
Magnetinės atramos sistemos (feromagnetiniams įdėklams)
Vienodas suspaudimo slėgis yra labai svarbus siekiant išvengti:
Vietiniai oro tarpai
Šiluminiai taškai
Paviršiaus deformacija
Netolygus šilumos perdavimas
Šiluminės sąsajos optimizavimas
Kadangi įdėklas yra papildomas sluoksnis tarp kaitinimo plokštės ir proceso medžiagos, šiluminė jungtis turi būti kruopščiai suprojektuota.
Įprastos sąsajos medžiagos apima:
Šiluminės riebalų plėvelės
Grafito folijos lakštai
Plonos metalinės kontaktinės folijos
Šios medžiagos sumažina šiluminio kontakto varžą ir pagerina šilumos perdavimo per sąsają efektyvumą.
Tačiau net ir naudojant optimizuotą sujungimą, įdėklas sukuria papildomą šiluminę varžą, į kurią reikia atsižvelgti valdant procesą.
Terminis ir proceso poveikis
Poveikis šildymo dinamikai
Keičiamo įdėklo buvimas keičia plokščių sistemos šiluminę reakciją.
Pagrindiniai efektai apima:
Padidėjęs terminis atsilikimas-kaitimo metu
Šiek tiek sumažintas didžiausios paviršiaus temperatūros reakcijos greitis
Pakeisti PID derinimo reikalavimai
Pakeistas aušinimo elgesys išjungimo metu
Fluoropolimerinių įdėklų šiluminė varža yra ryškesnė nei metalinių įdėklų, todėl reikia kruopščiai kalibruoti šildymo profilius.
Temperatūros kontrolės kompensavimo svarba
Proceso valdymo sistemos turi būti sureguliuotos taip, kad kompensuotų papildomą šiluminę barjerą.
Tai gali būti:
Prailgintas mirkymo laikas
Pakoreguoti rampos tarifai
Perkalibruotas paviršiaus temperatūros grįžtamasis ryšys
Profiliu{0}}pagrįstos šildymo valdymo strategijos
Be kompensacijos paviršiaus temperatūros tikslumas gali nukrypti nuo nustatytų verčių, ypač trumpalaikio veikimo metu.
Techninio projektavimo specifikacijų reikalavimai
Plokštumas ir paviršiaus tolerancija
Įdėklas turi išlaikyti aukštą plokštumą, kad būtų užtikrintas vienodas slėgio pasiskirstymas.
Specifikacijos parametrai paprastai apima:
Lygumo tolerancija visame plokštumos paviršiuje
Pamušalo lakšto storio vienodumas
Paviršiaus šiurkštumo reikalavimai (priklausomai nuo proceso)
Pakartojamumas po kelių montavimo ciklų
Bet koks lygumo nukrypimas gali sukelti vietinius slėgio pokyčius ir netolygų šilumos perdavimą.
Šiluminio sujungimo reikalavimai
Sąsajos konstrukcija turi užtikrinti pastovų šiluminį kontaktą visame plokštelės paviršiuje.
Specifikacijoje turi būti nurodyta:
Priimtinos sąsajos medžiagos
Maksimali šiluminio kontakto varža
Suspaudimo jėgos paskirstymo reikalavimai
Leidžiami oro tarpo slenksčiai (idealiu atveju nulis)
Vienodas terminis sujungimas yra būtinas pakartotiniams proceso rezultatams.
Priežiūros ir eksploatavimo pranašumai
Greito pakeitimo galimybė
Vienas iš pagrindinių keičiamų įdėklų privalumų yra greitas skirtingų gamybos procesų pertvarkymas.
Privalumai:
Minimalios prastovos tarp medžiagų keitimo
Sumažinti pagrindo plokštės valymo reikalavimai
Perdengimo operacijų panaikinimas
Mažesnės{0}}ilgalaikės priežiūros išlaidos
Pagrindo plokštės paviršiaus apsauga
Nuolatinė šildymo plokštė yra apsaugota nuo:
Cheminė ataka
Mechaninis susidėvėjimas
Užteršimas klijais
Abrazyvinių dalelių pažeidimas
Tai žymiai pailgina pagrindinio šildymo sistemos tarnavimo laiką.
Taikymo pavyzdžiai
Keičiamos įdėklų sistemos dažniausiai naudojamos:
Gumos liejimo operacijos
Kompozitiniai kietinimo presai
Klijavimo sistemos
Laboratoriniai MTEP presai
Kelių{0}}medžiagų prototipų kūrimo įranga
Kiekvienai programai naudingas greitas prisitaikymas prie skirtingų medžiagų reikalavimų nekeičiant aparatūros.
Išvada
Keičiama paviršiaus įdėklo šildymo plokščių kelių medžiagų sistema suteikia labai lankstų inžinerinį sprendimą procesams, kuriems reikia dažnai keisti paviršiaus sąveikos charakteristikas. Atjungus plokštelės šiluminę funkciją nuo kontaktinio paviršiaus, vienas šildymo įrenginys gali palaikyti ir nelipnius, chemiškai atsparius fluoropolimero įdėklus, ir patvarius metalinius dilimui atsparius paviršius.
Kruopštus plokštumo, terminio sujungimo strategijos ir tvirtinimo būdo specifikavimas užtikrina pastovų šilumos perdavimą ir mechaninį stabilumą. Nors proceso valdymo metu reikia atsižvelgti į papildomą šiluminę varžą, pagrindinės plokštės veikimo lankstumas ir apsauga suteikia didelių ilgalaikių{1}}privalumų.
Labiausiai pritaikomos gamybos sistemos yra tos, kurios gali pakeisti ne tik savo proceso parametrus, bet ir fizinę sąsają su pačia medžiaga, todėl viena kaitinimo plokštė gali pakeisti savo darbinį paviršių, kad ji atitiktų atliekamą užduotį.
