Kaip nurodyti kaitinimo plokštę su aukštos{0}}temperatūros, žemos-terminės -išsiplėtimo invaro paviršiumi?

Visiškai plieninė kaitinimo plokštė žymiai plečiasi didėjant temperatūrai, palaipsniui keičiant darbo paviršiaus matmenis. Daugelyje pramoninių šildymo sistemų šis judėjimas nėra svarbus. Tačiau atliekant itin tikslius procesus, tokius kaip nanoimprinto litografija, tikslus optinis liejimas, puslaidininkių sujungimas ir didelio tikslumo kompozitų formavimas, šilumos plėtimasis tampa pagrindiniu matmenų klaidų šaltiniu. Atsakymas yra ant darbinio plokštės paviršiaus pritvirtinti ploną Invar - nikelio-geležies lydinio, turinčio labai mažą šiluminio plėtimosi koeficientą - plėvelę, taip sukuriant sudėtinę šiluminę struktūrą, kurios matmenys yra labai stabilūs net dirbant aukštesnėje temperatūroje.

Invar paviršiaus kaitinimo plokščių specifikacija išskiria gerą šildymo efektyvumą nuo matmenų tikslumo šiuolaikiniuose terminiuose įrankiuose.

Tiksliųjų plokščių šiluminio plėtimosi poveikis
Problema su tradiciniais plieno paviršiais
Įprastos plieno ir nerūdijančio plieno plokštės kaitinamos labai išsiplečia. Netgi žema darbinė temperatūra gali sukelti pastebimą matmenų poslinkį dideliuose darbiniuose paviršiuose.

Galimos pasekmės:

Formuotų savybių deformacija

Tiksliųjų įrankių nesutapimas

Optikos paviršiaus deformacija

Registracijos klaidos

Netolygus slėgio pasiskirstymas

Naudojant mikronais arba nanometrais, šie šiluminiai svyravimai gali būti nepatenkinami

Ką padarė Invaras?
Invaras (žinomas kaip FeNi36) yra nikelio{1}}geležies lydinys, garsėjantis ypatinga mažo šiluminio plėtimosi koeficiento (CTE) savybe.

Tipinės šiluminio plėtimosi vertės yra šios:

Medžiaga Apytikslis CTE
Invaras (FeNi36) ~ 1,2 x 10^-6 / laipsnis
Nerūdijantis plienas ~10 iki 17 × 10-6/ laipsnis
Tai reiškia, kad „Invar“ plečiasi maždaug viena{0}}dešimtąja įprasto nerūdijančio plieno tempo.

Invaro oda yra sustingęs veidas, visiškai nejudantis metalinis veidrodis, kuris nepaiso aplinkui esančios šilumos.

Paprasta šildymo plokštės su Invar paviršiumi konstrukcija
Sudėtinis plokščių dizainas
Tačiau „Invar“ apmušimo plokštė paprastai nėra pagaminta iš kieto „Invar“ dėl kainos, šiluminės reakcijos ir mechaninio praktiškumo. Vietoj to naudojama sudėtinė konstrukcija.

Paprastai sistemą sudaro:

Korpusas, sudarytas iš konstrukcinio plieno plokštės

Įmontuoti kasetiniai šildytuvai

Prie darbinio paviršiaus Invar priklijuotas veido lapas

Tikslus apdailos sluoksnių apdirbimas ir poliravimas

Ši architektūra sujungia plieno šiluminę talpą ir mechaninį standumą su Invar matmenų stabilumu pagrindinėje veikimo sąsajoje.

Invar veido lakšto storio pasirinkimas
Tipiški storiai
„Invar“ veido lapas paprastai nurodomas:

3 mm ir 10 mm storio

Storis priklauso nuo daugelio veiksnių:

Būtinas standumas

Paviršiaus lygumo tolerancija

Šiluminio atsako kriterijai

Mechaninė apkrova

Šlifavimo pašalpa:

Proceso temperatūros sritis

Plonesnis lakštas padidina šiluminį reaktyvumą, storesnis lakštas gali suteikti daugiau matmenų standumo ir didesnį atsparumą paviršiaus deformacijai.

„Invar“ veido sluoksnio klijavimo būdai
Dengimas sprogimo būdu
Sprogimo danga yra labai stipri Invar tvirtinimo prie plieno technika. Kontroliuojamoje aplinkoje, jei susiduriate su dviem medžiagomis esant didelei energijai, jos metalurgiškai susijungia be didelio lydymosi.

Privalumai:

Labai geras sukibimo stiprumas

Mažas šiluminio iškraipymo koeficientas

Didelio ploto klijavimo galimybė

Gera nuovargio jėga

Aukštos temperatūros vakuuminis litavimas
Vakuuminis litavimas yra dar vienas populiarus metodas, naudojamas didelio našumo plokštelėms. Medžiagų sujungimas atliekamas naudojant kaliojo litavimo lydinį aukštoje temperatūroje ir vakuume.

Privalumai:

Vienodos jungties linijos kūrimas

Užterštumas mažas

Geras šilumos laidumas

Stiprus sąsajos vientisumas

Abu metodai yra skirti sukurti labai mažą šiluminės varžos sąsają, išlaikant mechaninį patvarumą pakartotiniu terminiu ciklu.

Ryšio kokybės svarba
Diferencinis šiluminės deformacijos įtempis
„Invar“ nedaug plečiasi, tačiau po juo esanti plieninė plokštė labai plečiasi kaitinant. Dėl to jungties sąsajoje atsiranda didelis šlyties įtempis.

Todėl obligacijų linija turi atitikti:

Pakartotas terminis ciklas

Diferencinės plėtimosi jėgos

Didelis paviršiaus suspaudimas

mechaniniai smūgiai

Lėtinis nuovargis

Jei kontaktas yra silpnas arba netinkamai surištas, jis gali išsisluoksniuoti, įtrūkti arba deformuotis.

Todėl aukštos kokybės kaliojo sujungimo sistemos yra būtina sąlyga bet kokioje reikšmingoje Invar paviršiaus kaitinimo plokštės specifikacijoje.

Paviršiaus lygumas ir apdailos reikalavimai
Tikslus šlifavimas ir poliravimas
Po klijavimo Invar veidas paprastai yra tiksliai apdirbamas, šlifuojamas ir poliruojamas, kad būtų pasiekti labai griežti plokštumo nuokrypiai.

Priklausomai nuo taikymo, specifikacijos gali apimti:

Plokštumas mikronų lygyje

Paviršiaus šiurkštumo specifikacijos

Lygiagretumo ribos

Optinės kokybės poliravimo apdaila

Apdailos procesas yra paskutinis, kuriuo nustatoma galutinė Invar geometrija, o jo kokybė tiesiogiai įtakoja procedūros tikslumą.

Tolygi temperatūra visame veide
Taip pat svarbus vienodas temperatūros pasiskirstymas. Net ir matmenų stabili medžiaga vis tiek gali šiek tiek deformuotis esant dideliems temperatūrų svyravimams plokštumos paviršiuje.

Šildytuvų terminis žemėlapis ir zonavimas yra plačiai naudojami siekiant užtikrinti:

Pastovi veido temperatūra

Minimalūs krašto nuostoliai

Rampos tarifai (kontroliuojami)

Pastovi būsena veikia stabiliai

Įterptieji kasečių šildytuvai
Šildykite plieninį rėmą
Pagrindinis šilumos šaltinis paprastai yra integruotas į plieninį plokščių korpusą naudojant kasetinius šildytuvus kruopščiai suplanuotais modeliais.

Renkantis šildytuvą reikia atsižvelgti į:

Plieno šilumos laidumas

Invar sluoksnis patenka į šilumą

Kraštų vėsinimo efektai

Susisiekimo įkėlimo procesas

Temperatūros jutiklio vieta

Teisinga šildytuvų padėtis neleidžia susidaryti vietiniams karštiems taškams, kurie gali sutrikdyti šiluminį vienodumą Invaro paviršiuje.

Reagavimas prieš terminę masę
Sunki plieninė konstrukcija suteikia:

Mechaninis standumas

Galimybė kaupti šilumą

Struktūrinis tvirtumas

Tuo tarpu matmenų tikslumas išsaugomas darbinėje sąsajoje Invar paviršiuje.

Šis balansavimas suteikia labai stabilų šiluminį pagrindą reikalaujantiems tikslių gamybos procesų.

Patikra ir kokybės kontrolė
Ultragarsinis jungčių tyrimas
Ultragarso tikrinimo metodai, galintys aptikti jungties vientisumą, paprastai naudojami norint patikrinti:

Tarpai

De{0}}laminavimas

Nepakankamas sujungimas

Įtrūkimai interjere

Neardomasis bandymas yra labai svarbus kokybės kontrolės veiksmas, nes kaitros ciklo metu gali padidėti sąsajos trūkumai.

Terminis patikrinimas
Gali būti ir gatavų plokščių

Terminis paviršiaus kartografavimas

Lygumo patikrinimas esant darbinei temperatūrai.

Šiluminio dviračio testas

Dinaminis atsako vertinimas

Kompozitinė konstrukcija patvirtinta, kad būtų patvirtintas jos teisingas veikimas realiomis darbo sąlygomis.

Tipiški Invar padengtų plokščių naudojimo būdai:
Didelio tikslumo gamybos procesai
Šildymo plokštės su invariniais paviršiais dažnai nurodomos:

Nanoimprinto litografija

Liejimo optinis lęšis

Puslaidininkių plokštelių sujungimas.

Tikslus kompozitinis kietėjimas

Plonos plėvelės laminavimas

Orlaivių erdvės formavimo komponentai

Šios programos reikalauja labai stabilios geometrijos šildymo ciklo metu.

Trumpai
Vienas iš sėkmingiausių inžinerinių sprendimų, skirtų kontroliuoti šiluminius iškraipymus tiksliai šildomuose įrankiuose, yra Invar padengta kaitinimo plokštė. Konstrukcija užtikrina puikų matmenų stabilumą esant aukštai darbo temperatūrai, derinant tvirtą plieno stiprumą ir šiluminę masę su beveik -nuliniu Invar viršutinio sluoksnio šiluminio plėtimosi elgesiu.

Tinkamai parengtoje Invar paviršiaus kaitinimo plokštės specifikacijoje turi būti atsižvelgta į sukibimo kokybę, šiluminį vienodumą, paviršiaus lygumą, šildytuvo išdėstymą ir ilgalaikį šiluminio ciklo patvarumą. Gautas įrenginys yra labai stabili šiluminė platforma, kuri išlaiko mikronų{1}}lygio tikslumą net esant sudėtingoms šildymo sąlygoms.

Aukščiausio tikslumo įrankiai dažnai yra tie, kurie šiuolaikinėse formavimo ir terminio apdorojimo sistemose yra skirti nejudėti, net ir šildomi.