Kuidas määrata kõrge{0}}temperatuuri, madala-soojuspaisuvuse-soojusplaadiga kuumutusplaat?

Täisterasest kuumutusplaat paisub temperatuuriga oluliselt, muutes järk-järgult tööd tegeva pinna mõõtmeid. Paljudes tööstuslikes kütterakendustes pole sellel liikumisel tähtsust. Kuid ülitäpsete protsesside puhul, nagu nanojäljendi litograafia, täppis-optiline vormimine, pooljuhtide sidumine ja suure täpsusega komposiitvormimine, muutub soojuspaisumine peamiseks mõõtmevea allikaks. Vastus on kinnitada plaadi tööpinnale õhuke Invar - nikli-raudsulamist, millel on väga madal soojuspaisumistegur -, moodustades komposiitsoojusstruktuuri, mis on mõõtmetelt väga stabiilne isegi kõrgel temperatuuril töötades.

Invar esikülje kuumutusplaadi spetsifikatsioon eristab head küttejõudlust tänapäevaste termotööriistade mõõtmete täpsusest.

Soojuspaisumise efektid täppisplaatidel
Probleem traditsiooniliste teraspindadega
Tüüpilised terasest ja roostevabast terasest plaadid paisuvad kuumutamisel palju. Isegi madalad töötemperatuurid võivad põhjustada märgatavat mõõtmete triivi suurtel tööpindadel.

Võimalike tagajärgede hulka kuuluvad:

Vormitud tunnuste koolutamine

Täppistööriistade vale joondamine

Optika pinna deformatsioon

Registreerimisvead

Ebaühtlane rõhujaotus

Mikronites või nanomeetrites mõõdetavate rakenduste puhul võivad need termilised kõikumised olla ebarahuldavad

Mida Invar tegi?
Invar (tuntud kui FeNi36) on niklis{1}}raudsulam, mis on kuulus oma madala soojuspaisumisteguri (CTE) erilise omaduse poolest.

Soojuspaisumise tüüpilised väärtused on:

Materjal ligikaudne CTE
Invar (FeNi36) ~ 1,2 x 10^-6 / kraad
Roostevaba teras ~10 kuni 17 × 10-6/ kraad
See tähendab, et Invar laieneb umbes ühe{0}}kümnendiku võrra tavalisest roostevabast terasest.

Invari nahk on mõõtmetega külmunud nägu, metallist peegel, mis on täiesti liikumatu ja eirab ümbritsevat kuumust.

Invari näoga kütteplaadi lihtne ehitus
Komposiitplaadi disain
Invari pealisplaat ei ole aga kulude, termilise reaktsiooni ja mehaanilise praktilisuse tõttu tavaliselt kogu Invarist valmistatud. Selle asemel kasutatakse komposiitkonstruktsiooni.

Tavaliselt koosneb süsteem:

Korpus, mis koosneb terasest plaadist

Kassettküttekehad sisseehitatud

Tööpinnale Invar liimitud näoleht

Viimistluskihtide täppistöötlus ja poleerimine

See arhitektuur ühendab terase soojusmahtuvuse ja mehaanilise jäikuse Invari mõõtmete stabiilsusega olulises tööliideses.

Invar Face Sheet paksuse valik
Tüüpilised paksused
Invar näoleht määratakse tavaliselt järgmistes vahemikes:

3 mm ja 10 mm paksused

Paksus sõltub paljudest teguritest:

Vajalik jäikus

Pinna tasasuse tolerants

Termilise reaktsiooni kriteeriumid

Mehaaniline koormus

Lihvimise maht:

Protsessi temperatuuripiirkond

Õhem leht suurendab termilist reaktsioonivõimet, paksem leht võib anda suurema mõõtmete jäikuse ja parema vastupidavuse pinna deformatsioonile.

Invari näolehe liimimistehnikad
Katmine plahvatuse teel
Plahvatuskate on väga tugev tehnika Invari terase külge kinnitamiseks. Kontrollitud keskkonnas, kui põrkate kaks materjali suure energiaga kokku, liituvad need metallurgiliselt ilma suurema sulamiseta.

Hüvede hulka kuuluvad:

Väga hea sideme tugevus

Madal termilise moonutuse koefitsient

Suure ala liimimisvõime

Hea väsimustugevus

Kõrge temperatuuriga vaakumjoodisjootmine
Vaakumjoodisjootmine on veel üks populaarne meetod, mida kasutatakse suure jõudlusega plaatide jaoks. Materjalide ühendamine toimub plastilise kõvajoodisega jootmissulami kasutamisega kõrgel temperatuuril ja vaakumis.

Eelised on järgmised:

Ühtne sideliini loomine

Saastumine madal

Hea soojusjuhtivus

Tugev liidese terviklikkus

Mõlemad lähenemisviisid on mõeldud väga madala soojustakistusega liidese loomiseks, säilitades samal ajal mehaanilise vastupidavuse korduva termilise tsükli kaudu.

Võlakirja kvaliteedi tähtsus
Diferentsiaalne termilise deformatsiooni pinge
Invar ei paisu palju, kuid selle all olev terasplaat paisub kuumutamisel palju. See toob kaasa suure nihkepinge sideme liidesel.

Seetõttu peab sideliin hõlmama:

Termotsüklit korrati

Diferentsiaalsed paisumisjõud

Suur pinna kokkusurumine

mehaanilised põrutused

Krooniline väsimus

Kui kontakt on nõrk või ebapiisavalt liimitud, võib see töö käigus kihineda, praguneda või deformeeruda.

Kvaliteetsed plastilised sidemesüsteemid on seetõttu kõigi oluliste Invari esipaneeli kuumutusplaadi spetsifikatsioonide eeltingimuseks.

Pinna tasasus ja viimistlusnõuded
Täppislihvimine ja poleerimine
Pärast liimimist töödeldakse Invari nägu tavaliselt täpselt, lihvitakse ja poleeritakse, et saavutada väga kitsad tasasuse tolerantsid.

Spetsifikatsioonid võivad olenevalt rakendusest sisaldada järgmist:

Tasasus mikroni tasemel

Pinna kareduse spetsifikatsioonid

Paralleelsuse piirid

Optilise kvaliteediga poleerimisviimistlus

Viimistlusprotsess on viimane, mis määrab lõpliku Invari geomeetria ja selle kvaliteet mõjutab otseselt protseduuri täpsust.

Ühtlane temperatuur üle näo
Oluline on ka ühtlane temperatuurijaotus. Isegi mõõtmetelt stabiilne materjal võib plaadi pinna suurte temperatuurimuutuste korral siiski pisut moonduda.

Kütteseadmete termilist kaardistamist ja tsoneerimist kasutatakse laialdaselt, et tagada:

Pidev näotemperatuur

Minimaalsed servakaod

Ülesõiduhinnad (kontrollitud)

Stabiilses olekus töötab stabiilselt

Sisseehitatud kassettkütteseadmed
Kuumutage terasraam
Peamine soojusallikas on tavaliselt terasplaadi korpusesse integreeritud hoolikalt kavandatud mustritega kassettküttekehade abil.

Kütteseadme paigutusel tuleb arvestada:

Terase soojusjuhtivus

Invar kiht siseneb soojusesse

Serva jahutusefektid

Kontakti laadimise protsess

Temperatuurianduri asukoht

Soojendite õige asend väldib lokaalsete kuumade kohtade teket, mis võivad häirida soojuslikku homogeensust Invari pinnal.

Vastupidavus vs termiline mass
Raske teraskonstruktsioon pakub:

Mehaaniline jäikus

Soojuse salvestamise võime

Struktuurne usaldusväärsus

Samal ajal säilib mõõtmete täpsus Invari näo tööliideses.

See tasakaalustamine annab väga stabiilse termilise aluse nõudlikele täppis tootmisprotsessidele.

Ülevaatus ja kvaliteedikontroll
Ultraheli sidemete testimine
Ultraheli kontrollimise tehnikaid, mis suudavad tuvastada sideme terviklikkust, kasutatakse tavaliselt, et kontrollida:

Lüngad

De{0}}lamineerimine

Ebapiisav sidumine

Sisemuses praod

Mittepurustav testimine on väga oluline kvaliteedikontrolli etapp, kuna liidese vead võivad kuumenemise ajal suureneda.

Termiline kontrollimine
Valmis plaadid võivad olla ka

Termilise pinna kaardistamine

Tasasuse kontroll töötemperatuuril.

Termilise rattasõidu test

Dünaamilise vastuse hindamine

Komposiitkonstruktsioon on valideeritud, et kinnitada selle õiget toimimist tegelikes töötingimustes.

Invari pinnaga plaatide tüüpilised rakendused on järgmised:
Suure täpsusega tootmisprotsessid
Invar-pinnaga soojendusplaadid on sageli ette nähtud:

Nanoimprint litograafia

Optilise läätse vormimine

Pooljuhtvahvlite liimimine.

Täpne komposiitkõvastumine

Õhuke kile lamineerimine

Lennukiruumi moodustavad komponendid

Need rakendused nõuavad küttetsükli ajal väga stabiilset geomeetriat.

Lühidalt
Üks edukamaid tehnilisi lahendusi täppiskuumutusega tööriistade termiliste moonutuste kontrollimiseks on Invar pinnaga kuumutusplaat. Disain pakub suurepärast mõõtmete stabiilsust kõrgetel töötemperatuuridel, ühendades terase vastupidava tugevuse ja termilise massi ning Invari pealiskihi peaaegu nulli{1}}soojuspaisumise.

Invari esipaneeli kuumutusplaadi õigesti koostatud spetsifikatsioon peab arvestama sideme kvaliteeti, termilist ühtlust, pinna tasasust, küttekeha paigutust ja pikaajalist termilise tsükli vastupidavust. Saadud seade on väga stabiilne termiline platvorm, mis säilitab mikroni{1}}taseme täpsuse isegi nõudlikes küttetingimustes.

Kõige täpsemad tööriistad on sageli need, mis on mõeldud tänapäevastes vormimis- ja termilise töötlemise süsteemides isegi kuumutamisel paigal seisma.