Kuidas teha kindlaks, et kütteplaadi sisemised tugevdusribid on kinnitusrõhu alusel vajalikud?

Kui see pole piisavalt toestatud, paindub tohutu kütteplaat 500-tonnise pressimisjõu all nagu batuut, purustades detaili servad ja näljutades rõhu keskpunkti. Sisemised ribid on nagu luustik, säilitades suure koormuse korral tasasuse. Lamineerimiseks, komposiitvormimiseks või kummi vulkaniseerimiseks mõeldud suure tonnaažiga pressidele saab kergesti allutada kinnitusrõhku, mis ületab tahke tasapinnalise plaadi konstruktsiooniliselt talutava plaadi pinna. Üks suuremaid tehnilisi otsuseid on see, kas sisemisi tugevdusribisid on vaja või mitte ja millises konfiguratsioonis need peaksid olema. See on kompromiss mehaanilise jäikuse ja termilise homogeensuse vahel.

Struktuurne väljakutse: paindumine kinnitusjõu all
Toetuseta ulatus, paksus, materjali jäikus (Youngi moodul) ja plaadile rakendatav rõhujaotus mõjutavad plaadi läbipainet. Läbipaine suureneb toetamata pikkusega kuubiku võrra ja väheneb plaadi paksuse kuubikuna antud kinnitusrõhu korral. Tugev plaat, mis on piisavalt paks, et ilma ribideta läbipainet vältida, muutub praktiliseks kasutamiseks liiga raskeks, ehitamiseks liiga kulukaks ja kuumutamiseks liiga aeglaseks. Lamineerimis- ja täppisvormimisplaatidel on sageli hämmastavalt kitsad läbipaindepiirid, 0,025 mm üle 1 meetri (0,001 tolli jala kohta) on tavaline nõue. Kui see piir ületatakse, on toote paksus ebaühtlane, side on mittetäielik või servad on liiga palju kokku surutud.

Sisemiselt paksud metallvõrgud (nn ribid) valatakse või töödeldakse plaadi tagaküljele (-mittetöötavale poolele), et vältida läbipaindumist, muutmata plaati liiga paksuks. Need ribid toimivad taladena, mis jäigastavad plaati, tõstes inertsmomenti, lisamata tööpinnale massi. Selliste ribide vajalikkuse määravad valdavalt kolm parameetrit: kinnitusrõhu suurus, plaadi ulatus ja lubatud läbipaine.

Pingutusrõhk ja kuumutusplaadi ribi konstruktsiooni roll kinnitusrõhu hindamine
Kuumutusplaadi ribi konstruktsiooni kinnitusrõhk on sõna, mis kajastab peamist konstruktsiooniahelat: rakendatav kinnitusrõhk määrab vajaliku ribi kuju ja ribi geomeetria mõjutab plaadi termilist käitumist. Otsustusprotsess hõlmab tegelikult mitmeid protsesse, nii kvantitatiivseid kui ka kvalitatiivseid.

Jäikuse ja läbipainde piirid
Inertsmoment reguleerib ribilise plaadi suhtelist jäikust tahke plaadi suhtes. Ribi puhul suureneb inertsimoment ℎ3h3 kõrgusel ℎh alusplaadist kõrgemal. Seega on kaks korda kõrgemal ribil painutamisel 8 korda suurem jäikus. See muudab kõrged kitsad ribid palju tõhusamaks kui püsiva paksusega plaat. Kuid ribid pakuvad soojusmassi ja soojusvoo kanaleid, mis võivad põhjustada tööpinnal temperatuuri ebaühtlust{7}}.

Kvalitatiivne juhend kinnitusrõhu kaudu
Järgnev nõuanne annab rusikareegel selle kohta, kas sisemised ribid on standardse terasplaadi jaoks hädavajalikud (ulatus ~1 m, paksus ~50-100 mm). Tegelikud künnised on geomeetrilised ja materjalist sõltuvad.

Pingutusjõud (bar) Tüüpiline kasutusala Soonistus Soovitus 10 baari (madal) Laboripressid, kerge lamineerimine Võib olla piisavalt tugev, tasane plaat. Läbipaine on väike.
10-30 bar (med) Kummi, komposiitide tihendamine Soovitatav on lihtsad piki- või põikribid. Vahekaugus 200–300 mm.
30-50 baari (keskmiselt kõrge)Tööstuslik pressimine, PCB lamineeriminevajalikud ortogonaalsed ruudustiku ribid (vahveldisain) . Riba kõrgus 2-3 korda aluse paksus. 50 latt (kõrge)Raske stantsimine Metallivormimine Tugeva jõuga tihendamine Vaja on sügavaid võreribisid. Ribide kõrgus 4–6 korda põhja paksusest. Nõutav lõplike elementide analüüs (FEA).
Tugevate stantsimis- ja lamineerimispresside kinnitusrõhk ületab sageli 100 baari. Tahke ilma ribideta plaat peab olema 300 mm paksune, et saavutada nende pingete korral tasapinnalisus 0,025 mm/m, mis on termiliselt ebaefektiivne ja majanduslikult teostamatu. Sisemised ribid vähendavad tööpinna vajaliku paksuse 40-60 mm-ni, säilitades samal ajal üldise jäikuse.

Varjuefekt: ribide termilised karistused
Ribid annavad mehaanilist tuge, kuid termilise karistuse hinnaga. Ribid toimivad paisutatud pindadena (ribidena), et suurendada lokaalset soojuskadu ümbritsevasse keskkonda või presstugedesse ning viia seepärast soojust tööpiirkonnast eemale. See põhjustab esiküljel iga ribi kohal veidi jahedamaid triipe või "termilisi varje". Sõltuvalt ribi geomeetriast, kütteallika paigutusest ja isolatsioonist on temperatuuride erinevus 0,5 kraadist 3 kraadini.

Pingutusrõhk tuleks seetõttu optimeerida kuumutusplaadi ribi konstruktsiooni osas, nii et ribid asuksid ainult seal, kus need on füüsiliselt vajalikud, joondatud presstoe tugipunktidega ja võimalusel mitte otse oluliste kuumutustsoonide all. Sageli on tagakülg mustriga nagu vahvel, ristkülikukujuliste ribide võre, mis loovad ruudu- või ristkülikukujulised rakud. Ribid on valatud või töödeldud koos plaadi põhjaga. FEA termilist modelleerimist tehakse sageli tagamaks, et ribi ei tekita soovimatuid temperatuurivarju. Ribi kõrguse, vahekauguse ja orientatsiooni muutmisega saavad disainerid saavutada tasakaalu mehaanilise läbipainde vahel tolerantsi piires ja termilise homogeensuse vahel tööpinnal protsessi standardite piires (nt ±1 kraad).

Materjalid ja tugi
Plaadi materjalil on suur mõju läbipaindele ja ribikujundusele. Malmil (nt ASTM A48 klass 40) on kõrge summutavus ja töödeldavus, kuid selle moodul on madalam (100–120 GPa) kui terasel. Kõrgema tugevusega kõrgtugev malm (ASTM A536). Terase (A36, 4140) moodul on 200 GPa, mistõttu on see sama geomeetriaga kaks korda jäigem kui malm, kuid see on raskem ja kallim. Alumiinium (E ~ 69 GPa) on kergem, kuid nõuab terasega sama jäikuse saavutamiseks palju paksemaid ribisid.

Presspolster määrab ribivõre tugede vahekauguse kaudu. Tugede vahelise paindemomendi minimeerimiseks tuleks ribide ristumiskohtadele asetada tugipunktid (ülestõuge-vardad või tugisambad). Ristkülikukujulise plaadi puhul, mida nurkades toetab neli tugiposti, toimub maksimaalne painutamine keskkoha kohal. Läbipainde vähendamiseks võib kasutada täisvõrku või keskmist ristribi-.

Struktuurne ja termiline koos{0}}disain: protsessi kokkuvõte
Suure tonnaažiga presside jaoks on vaja üksikasjalikku konstruktsiooni ja termilist koos{0}}disaini. Tavaline töövoog on järgmine:

Määratlege protsessi parameetrid. Kinnitusrõhk. Plaadi mõõtmed. Lubatud läbipaine (nt . 0.025 mm/m) Temperatuuri ühtluse nõue (±1 kraad)

Valige materjal: teras kõrge jäikuse tagamiseks, kõrgtugev malm kulude ja jõudluse jaoks.

Esialgne ribi paigutus: kvalitatiivne rõhu juhtimine, ribi kõrgus, vahekaugus ja ruudustiku muster.

Struktuurne FEA: määrake läbipaine halvimal juhul kinnituskoormuse jaoks. Kui läbipaine on liiga suur, suurendage ribide kõrgust või vähendage vahekaugust. Jäikus on võrdeline ribi kõrguse kuubikuga, seega on kõrged ribid väga tõhusad.

Termiline FEA: modelleeritud soojusülekanne implanteeritud küttekehade kaudu (kassett või sissevalatud{0}}). Leidke temperatuurivarjud ribide kohal. Seetõttu tuleb ribisid reguleerida või küttekehasid lisada.

Prototüüp või tootmine: kontrollige tasasust ja termilist ühtlust katsestendil.

Järeldus: ribiplaadid: struktuurne{0}}esimene lähenemine
Esimene kaitseliin läbipainde vastu suure kinnitusrõhu korral on sisemine soonik. Kuid ühtluse tagamiseks tuleb see ehitada paralleelselt soojussüsteemiga. Hea kuumutusplaadi ribi disainilahendusega survelahendus tagab tasasuse täpsusega 0,025 mm/m ja temperatuurimuutuse alla 2 kraadi tööpinnal. Ilma ribideta kalduks plaat kas liiga palju kõrvale või oleks halva soojusjuhtivusega tahke metallplokk.

Suured kütteplaadid on esimesed konstruktsioonielemendid, teiseks küttekehad. Kinnitusrõhk määrab karkassi, küttesüsteem täidab selle ühtlase energiaga. Lamineerimis-, vormimis- või pressimisseadmeid määravate inseneride jaoks ei ole ribiline konstruktsioon valik, kui rõhk ületab 20-30 baari. Saladus on optimeeritud paigutus, mis muutub vajaduse korral jäigaks ja varjutab ainult siis, kui see on vastuvõetav – kompromiss, mida saab näha ainult hoolika modelleerimise ja testimise kaudu.