Kaip išgraviruotos folijos šildytuvo vatų tankis lyginamas su kasetinio šildytuvo lėkštelėje?

Presavimo plokštės šildymui gali būti naudojami du labai skirtingi elementų tipai. Tradicinis metodas yra išgręžti gilias skyles ir įkišti galingą pieštuką,{1}}kaip kasetės šildytuvus. Jie suteikia intensyvią, koncentruotą šilumą kaip eilė puikių prožektorių. Šiuolaikiškesnis būdas yra klijuoti ploną, plokščią ir lanksčią išgraviruotos folijos šildytuvą ant plokštės galo. Tai skleidžia švelnią, vienodą šilumą ant lėkštelės kaip minkšta, švytinti antklodė. Pasirinkimas tarp šių dviejų yra galios tankis prieš homogeniškumą, didžiulė jėga ir subtilus tikslumas.

Šiame straipsnyje lyginama išgraviruota folija su kasetės šildytuvo vatų tankio plokštelių konstrukcija ir aptariama, kaip kiekvienos technologijos galios charakteristikos atitinka skirtingus šiluminius reikalavimus.

Kas yra vatų tankis
Vatų tankis yra elektros galia, išsklaidyta šildomo paviršiaus ploto vienetui, paprastai pateikiama vatais kvadratiniam centimetrui (W/cm2). Tam tikro vatų tankio šildytuvas tam tikru greičiu stums šilumą į aplinkinę medžiagą. Didesnis vatų tankis lemia labiau koncentruotą šilumos srautą, kuris gali greitai pasiekti aukštą temperatūrą, tačiau taip pat kelia pavojų vietiniam perkaitimui arba šildomos medžiagos terminiams pažeidimams. Ta pati bendra galia, paskirstyta platesniame plote esant mažesniam vatų tankiui, užtikrina švelnesnį ir vienodesnį šildymą.

Kasetės šildytuvas: didelis W tankis mažame plote
Kasetės šildytuvas sudarytas iš nichrominės vielos (arba kito atsparaus lydinio) ritės, tankiai supakuotos į metalinį apvalkalą (paprastai nerūdijančio plieno arba Incoloy), o tarpinė erdvė užpildyta sutankinto magnio oksido (MgO) izoliacija. Apvalkalo skersmuo paprastai yra 6–20 mm, o šildomas ilgis gali skirtis. Šildymo elementas yra siaurame cilindre, todėl vatų tankis apvalkalo paviršiuje yra labai didelis.

Tipinės kasetinio šildytuvo vertės yra šios:

Standartinis pramoninis kasetinis šildytuvas: 10-20 W/cm2

Didelio tankio kasetinis šildytuvas: iki 30-40 W/cm2 (specialus dizainas)

Labai aukštos temperatūros kasetinis šildytuvas (pvz., štampams) 50-60 W/cm 2 Apvalkalo temperatūra iki 750 laipsnių ar aukštesnė

Didelis galios tankis leidžia kasetiniam šildytuvui perduoti daug šilumos į nedidelį metalo tūrį. Kai daug kasečių įdedama į išgręžtas skylutes plokštelėje, jos tarnauja kaip šiluminės ietys ir sukuria ypatingo karščio zonas, kurios vėliau pereina per aplinkinį plieną. trumpi įkaitimo-laikai ir gebėjimas palaikyti aukštą plokštelės temperatūrą, esant dideliems šilumos nuostoliams.

Žemas išgraviruotas folijos šildytuvas, vienodas vatų tankis dideliame plote
Išgraviruotas folijos šildytuvas gaminamas chemiškai ėsdinant ploną metalinę foliją (dažniausiai nikelio -chromo lydinį), kad būtų sukurtas tikslus varžos grandinės raštas. Tada folija klijuojama tarp dviejų lanksčios polimerinės izoliacijos sluoksnių, dažniausiai poliimido (Kapton®) arba silikoninės gumos. Bendras mazgo storis paprastai yra mažesnis nei 0,5 mm ir jis gali būti pritvirtintas tiesiai prie plokštės galo arba įdedamas į negilią kišenę.

Išgraviruota folija paskirsto kaitinimo elementą per didžiulę dvimatę sritį, todėl vatų tankis yra gana mažas, palyginti su kasetiniu šildytuvu. Tipiškos vertės yra:

Poliimido (Kapton) išgraviruotos folijos šildytuvas nuo 0,3 iki 1,0 W/cm2 (siūlomas maksimalus)

Silikoninės gumos išgraviruotos folijos šildytuvas: 0,5–1,5 W/cm^2 (priklausomai nuo šilumos nuskleidimo)

Vatų tankis ploto vienetui yra minimalus, todėl išgraviruotas folijos šildytuvas negali generuoti stiprios vietinės kasetės šilumos. Tačiau jo pranašumas yra tas, kad jis gali tiekti visiškai vienodą šilumos srautą beveik visame plokštelės paviršiuje. Nėra karštų taškų, nėra šaltų juostelių tarp šildytuvų. Nėra temperatūros gradientų iš atskirų šilumos šaltinių. Tai lemia labai gerą temperatūros vienodumą ant plokštelės paviršiaus, paprastai ±0,5 laipsnio ar daugiau.

Kasetės šildytuvas yra šiluminė ietis, kuri smeigia į plokštelę-taikoma ugnimi. Išgraviruota folija yra karšta, lygi ranka, švelniai glostanti visą paviršių.

Skirtingo vatų tankio poveikis plokštelės veikimui
Šildymo ir elektros tiekimo laikas
Kasetinis šildytuvas tieks tam tikrą bendrą galią (tarkime, 2000 W) iš nedidelio paviršiaus ploto, suteikdamas didelį šilumos srautą į gretimą metalą. Metalas aplink kasetę greitai įšyla, o šilumos laidumas skleidžia šilumą per plokštelę. Mažas įkaitimo-laikas yra naudingas procesams, kurie dažnai paleidžiami ir sustabdomi.

50 cm x 50 cm plokštelė (ty 2500 cm2) su išgraviruotu folijos šildytuvu paskirsto tuos pačius 2000 W dideliame plote, kurio vatų tankis yra tik 0,8 W/cm2. Šilumos tiekimas į plokštelę yra žymiai mažesnis, todėl temperatūra kyla lėčiau ir palaipsniui. Kompromisas-siekiant geresnio vienodumo yra ilgesnis įkaitimo-laikas.

Temperatūros vienodumas
Išgraviruotos folijos šildytuvo išplitimo pobūdis iš esmės pagerina temperatūros vienodumą ant plokštelės. Šilumos srautas visame paviršiuje yra maždaug vienodas, todėl temperatūros pokyčius riboja tik krašto nuostoliai ir medžiagos laidumas. Toks homogeniškumas yra labai svarbus atliekant tokias procedūras kaip puslaidininkių plokštelių kaitinimas, medicinos prietaisų klijavimas ar tikslus laminavimas.

Tačiau kasetiniai šildytuvai sukuria karštosios{0}}dėmės piešinį, kurio centre yra kiekviena išgręžta skylė, o tarp angų yra vėsesnės dalys. Net ir esant geram atstumui ir valdymui, kasetėje šildomoje plokštelėje bus aptinkami šiluminiai bangavimas. Šis ne-vienodumas yra priimtinas daugeliui pramoninių pritaikymų (pvz., gumos formavimui, plastiko formavimui). Jis nėra skirtas preciziniam darbui.

Maksimalus darbinės temperatūros diapazonas
Išgraviruotos folijos šildytuvo polimerinė izoliacija lemia maksimalią jo darbinę temperatūrą:

Poliimidas (Kapton): Paprastai 200 laipsnių nepertraukiamas, retkarčiais ekskursijos iki 250 laipsnių.

Silikoninė guma: 230 laipsnių ištisinis, kai kurios formulės iki 260 laipsnių.

Jei temperatūra viršija šį tašką, polimerinė izoliacija pradės blogėti, praras dielektrinį stiprumą ir galbūt skleis dūmus ar anglis. Todėl išgraviruotos folijos šildytuvai tinka naudoti tik žemoje ir vidutinėje temperatūroje.

Kasetiniai šildytuvai neturi tokio polimero apribojimo. MgO izoliacija yra neorganinė ir atspari labai aukštai temperatūrai. Kasetiniai šildytuvai dažnai naudojami esant 600-750 laipsnių apvalkalo temperatūrai, o išskirtinės konstrukcijos gali priartėti prie 900 laipsnių. Vienintelis tinkamas pasirinkimas aukštos temperatūros plokštelėms yra kasetiniai šildytuvai (pvz., termoplastiko formavimui, stiklo presavimui arba kompozitų kietėjimui aukštesnėje nei 250 laipsnių temperatūroje).

Mechaninis stabilumas ir ilgaamžiškumas
Kasetiniai šildytuvai yra patvarūs, atsparūs vibracijai ir skirti ilgai tarnauti pramoninėse situacijose. Jie nuimami tiesiog ištraukiant iš išgręžtų skylių. Didelis vatų tankis sukelia šiluminės įtampos ciklą, dėl kurio ilgainiui gali susidėvėti vidinis laidas, tačiau gerai valdant ir reguliuojant galią įprastas 5–10 metų tarnavimo laikas.

Išgraviruotos folijos šildytuvai yra trapesni. Aštrūs daiktai, susiraukšlėjimas ar stiprus gniuždymo slėgis gali pažeisti ploną foliją ir polimerinį laminatą. Paprastai jie priklijuojami prie plokštelės ir nėra keičiami nenuimant visos plokštelės. Tačiau švariose, statinėse programose jie taip pat gali veikti daugelį metų be problemų.

Taikymo gairės: savo procesui tinkamo šildytuvo pasirinkimas
Kada pasirinkti kasečių šildytuvus
Aukšta plokštelės temperatūra (nuo 250 laipsnių iki 750 laipsnių)

• Didelė šiluminė masė • Trumpas ciklo laikas • Greito įkaitimo{0}}reikalavimai

Vibracija, smūgiai ir reguliari priežiūra sudėtingose ​​pramonės situacijose

Didelės plokštės, kai individualiai išgraviruoto folijos šildytuvo kaina yra pernelyg didelė.

Procesai, kurie gali toleruoti nedidelį temperatūrų ne{0}}vienodumą (pvz., bendras formavimas, presavimas, sandarinimas)

Kada pasirinkti išgraviruotus folijos šildytuvus
Labai aukštos temperatūros vienodumas (± 0,5 laipsnio ar geresnis)

Vidutinė temperatūra (mažiau nei 200-230 laipsnių)

Produkto degradacijos prevencija (pvz., kaitinant jautrias plėveles, biologinius mėginius) - Mažas vatų tankis

Plokšti, ploni arba erdvūs{0}} mazgai, kuriuose negalima išgręžti skylių

Švariosios patalpos arba vakuuminiai įrenginiai, kai dujų išsiskyrimas turi būti kuo mažesnis (poliimidas yra draugiškas vakuumui)

Praktinis pavyzdys: 300 mm x 300 mm plokštė
300 mm x 300 mm plieninės plokštės šildymo galia yra 1500 W.

Kasetės šildytuvo metodas: 3 kasetės po 500 W (10 mm skersmuo, 100 mm šildomas ilgis) Kiekvienos kasetės paviršiaus plotas=3.14 x 1,0 x 10=31.4 cm2. Galingumas / kasetė=500 / 31,4 ≈ 16 W/cm 2 3. Šiluma koncentruojama 3 cilindrinėse srityse.

Išgraviruotos folijos metodas: vienas šildytuvas per visą galinį paviršių (900 cm²). Vatų tankis=1500 / 900 ≈ 1,67 W/cm². Tai viršija įprastą poliimido ribą (1,0 W/cm2) ir ribą silikonui (1,5 W/cm2). Arba reikia didesnės plokštelės arba mažesnės galios, kad ji būtų saugi. Kita galimybė yra naudoti daug išgraviruotos folijos segmentų.

Šis pavyzdys rodo, kad išgraviruotos folijos šildytuvai labiausiai tinka santykinai dideliems plotams, vidutinei galiai, tačiau kasetiniai šildytuvai yra geriausias pasirinkimas norint tiekti didelę galią iš kompaktiškos vietos.

Išvada: centralizuota galia prieš išsklaidytą tobulumą
Kasetės ir išgraviruotos folijos šildytuvo pasirinkimas yra esminis pasirinkimas tarp koncentruotos galios ir paskirstyto tobulumo, pritaikant šildymo techniką prie proceso šiluminės charakteristikos. Didelis vatų tankis, greitas įkaitimas-ir ekstremalios temperatūros galimybė Kasetinis šildytuvas yra pramoninis darbinis arkliukas, skirtas aukštai temperatūrai ir sunkiam plokščių šildymui. Išgraviruotos folijos šildytuvai siūlo mažą, vienodą vatų tankį dideliame paviršiuje ir užtikrina išskirtinį temperatūros vienodumą tiksliam naudojimui esant vidutinei temperatūrai. Idealus šildytuvas yra tas, kurio galia atitinka detalės poreikius – ar tai būtų keletas nuožmių karščio iečių, ar plati, švelni šilumos antklodė.