จะทราบความจำเป็นในการใช้ซี่โครงเสริมแรงภายในในแผ่นทำความร้อนโดยพิจารณาจากแรงดันในการจับยึดได้อย่างไร

หากไม่ได้รับการรองรับอย่างเพียงพอ แผ่นทำความร้อนขนาดใหญ่จะโค้งงอเหมือนแทรมโพลีนภายใต้แรงกด 500 ตัน บดขยี้ขอบของชิ้นส่วนและทำให้ศูนย์กลางของแรงดันขาดหายไป ซี่โครงภายในเป็นเหมือนโครงกระดูก ซึ่งคงความเรียบไว้ภายใต้แรงตึงมาก เครื่องอัดน้ำหนักสูงสำหรับการเคลือบ การขึ้นรูปคอมโพสิต หรือการวัลคาไนเซชันของยางสามารถรับแรงกดดันในการจับยึดที่เกินกว่าที่แผ่นแบนแข็งที่สามารถทนทานต่อโครงสร้างเหนือพื้นผิวของแท่นวางได้ การตัดสินใจทางเทคนิคที่สำคัญประการหนึ่งคือจำเป็นต้องใช้โครงเสริมภายในหรือไม่ และโครงแบบใดที่ควรจะเป็น นี่เป็นการแลกเปลี่ยนระหว่างความแข็งทางกลและความเป็นเนื้อเดียวกันทางความร้อน

ความท้าทายด้านโครงสร้าง: การดัดงอภายใต้แรงจับยึด
ช่วงที่ไม่ได้รับการสนับสนุน ความหนา ความแข็งของวัสดุ (โมดูลัสของ Young) และการกระจายแรงกดที่ใช้กับแท่นวางจะส่งผลต่อการโก่งตัวของแท่นวาง การโก่งตัวจะเพิ่มขึ้นตามลูกบาศก์ของความยาวที่ไม่รองรับ และลดลงเป็นลูกบาศก์ของความหนาของแผ่นสำหรับแรงดันในการจับยึดที่กำหนด แผ่นรองแข็งที่มีความหนาพอที่จะต้านทานการโก่งตัวโดยไม่มีโครงจะหนักเกินกว่าจะใช้งานได้จริง มีราคาแพงเกินไปในการสร้าง และให้ความร้อนช้าเกินไป การเคลือบและแผ่นขึ้นรูปที่มีความแม่นยำมักจะมีขีดจำกัดการโก่งตัวที่แคบอย่างน่าทึ่ง โดยมีข้อกำหนดทั่วไปที่ 0.025 มม. มากกว่า 1 เมตร (0.001 นิ้วต่อฟุต) หากเกินขีดจำกัดนี้ ความหนาของผลิตภัณฑ์จะไม่สม่ำเสมอ- การติดจะไม่สมบูรณ์หรือขอบถูกบีบอัดมากเกินไป

แผ่นโลหะที่มีความหนาภายใน (เรียกว่าซี่โครง) จะถูกหล่อหรือกลึงเข้าที่ด้านหลัง (ไม่ใช่{0}}ด้านการทำงาน) ของแท่นวาง เพื่อป้องกันการโก่งตัวโดยไม่ทำให้แผ่นหนาเกินไป ซี่โครงเหล่านี้ทำหน้าที่เป็นคานที่ทำให้แผ่นแข็งขึ้นโดยการเพิ่มโมเมนต์ความเฉื่อยโดยไม่เพิ่มมวลให้กับหน้างาน ความจำเป็นสำหรับซี่โครงดังกล่าวถูกกำหนดโดยพารามิเตอร์สามตัวเป็นส่วนใหญ่ ได้แก่ ขนาดของแรงกดในการจับยึด ช่วงของแท่นพิมพ์ และการโก่งตัวที่อนุญาต

ความดันในการจับยึดและบทบาทของการออกแบบซี่โครงของแท่นทำความร้อนเพื่อประเมินความดันในการจับยึด
แรงดันในการจับยึดของการออกแบบซี่โครงของแท่นทำความร้อนเป็นคำที่รวบรวมวงจรการออกแบบหลัก: แรงกดในการจับยึดที่ใช้จะกำหนดรูปร่างของซี่โครงที่ต้องการ และรูปทรงของซี่โครงจะส่งผลต่อพฤติกรรมทางความร้อนของแท่น กระบวนการตัดสินใจจริงๆ แล้วเกี่ยวข้องกับกระบวนการหลายชุด ทั้งเชิงปริมาณและเชิงคุณภาพ

ขีดจำกัดความแข็งและการโก่งตัว
โมเมนต์ความเฉื่อยจะควบคุมความแข็งสัมพัทธ์ของแผ่นยางแบบซี่โครงกับแผ่นแข็ง สำหรับซี่โครง โมเมนต์ความเฉื่อยจะเพิ่มขึ้นด้วย ℎ3h3 สำหรับความสูง ℎh เหนือแผ่นฐาน ดังนั้นซี่โครงที่สูงเป็นสองเท่าจึงมีความแข็งในการดัดถึง 8 เท่า ทำให้ซี่โครงแคบสูงมีประสิทธิภาพมากกว่าแผ่นที่มีความหนาคงที่มาก อย่างไรก็ตาม ซี่โครงให้มวลความร้อนและเส้นทางการไหลของความร้อนที่อาจทำให้อุณหภูมิไม่-สม่ำเสมอบนพื้นผิวการทำงาน

คู่มือเชิงคุณภาพผ่านแรงดันแคลมป์
คำแนะนำต่อไปนี้เป็นหลักเกณฑ์ง่ายๆ ว่าซี่โครงภายในจำเป็นสำหรับแผ่นเหล็กมาตรฐานหรือไม่ (ช่วง ~1 ม. ความหนา ~50-100 มม.) เกณฑ์ที่แท้จริงขึ้นอยู่กับเรขาคณิตและวัสดุ

แรงจับยึด (บาร์) การใช้งานทั่วไป คำแนะนำแบบริบบิง 10 บาร์ (ต่ำ) เครื่องอัดในห้องปฏิบัติการ การเคลือบแบบบาง อาจเป็นแผ่นแบนที่มั่นคงเพียงพอ การโก่งตัวมีเล็กน้อย
10-30 บาร์ (กลาง) การรวมยาง คอมโพสิต แนะนำให้ใช้ซี่โครงตามยาวหรือตามขวางแบบธรรมดา ระยะห่าง 200–300 มม.
30-50 บาร์ (สูงปานกลาง)การอัดขึ้นรูปอุตสาหกรรม, การเคลือบ PCB จำเป็นต้องมีโครงตะแกรงตั้งฉาก (แบบวาฟเฟิล) ความสูงของสัน 2-3 เท่าของความหนาฐาน. 50 บาร์ (สูง) การขึ้นรูปโลหะด้วยการปั๊มขึ้นรูปหนัก การรวมกำลังสูง ต้องใช้ซี่ตะแกรงลึก ซี่โครงมีความสูง 4 ถึง 6 เท่าของความหนาฐาน จำเป็นต้องมีการวิเคราะห์องค์ประกอบจำกัด (FEA)
แรงกดในการจับยึดในเครื่องปั๊มและเคลือบลามิเนตหนักมักจะเกิน 100 บาร์ แผ่นเพลทแข็งที่ไม่มีซี่จะต้องมีความหนา 300 มม. เพื่อให้ได้ความเรียบ 0.025 มม./ม. ภายใต้ความเค้นเหล่านี้ ซึ่งไม่มีประสิทธิภาพทางความร้อนและเป็นไปไม่ได้ในเชิงเศรษฐกิจ โครงภายในช่วยลดความหนาที่ต้องการของหน้างานลงเหลือ 40-60 มม. ในขณะที่ยังคงความแข็งแกร่งทั่วไปไว้

เอฟเฟกต์เงา: โทษทางความร้อนของซี่โครง
ซี่โครงให้การสนับสนุนทางกล แต่ต้องเสียค่าปรับจากความร้อน ซี่โครงทำหน้าที่เป็นพื้นผิวที่ขยาย (ครีบ) เพื่อเพิ่มการสูญเสียความร้อนเฉพาะที่ไปยังสภาพแวดล้อมโดยรอบหรือไปยังส่วนรองรับแรงกด และดังนั้นจึงนำความร้อนออกจากพื้นที่ทำงาน ซึ่งทำให้เกิดเส้นริ้วที่เย็นกว่าเล็กน้อยหรือ 'เงาความร้อน' ที่ด้านหน้าเหนือซี่โครงแต่ละซี่ ตำแหน่งของแหล่งความร้อนและฉนวน ขึ้นอยู่กับรูปทรงของซี่โครง ความแตกต่างของอุณหภูมิจะแตกต่างกันไปตั้งแต่ 0.5 องศาถึง 3 องศา

ดังนั้นควรปรับแรงดันในการจับยึดให้เหมาะสมโดยคำนึงถึงการออกแบบซี่โครงของแผ่นทำความร้อน เพื่อให้ซี่โครงอยู่ในตำแหน่งที่จำเป็นทางกายภาพเท่านั้น ซึ่งอยู่ในแนวเดียวกันกับจุดรองรับของหนุนเสริม และหากเป็นไปได้ จะไม่อยู่ใต้โซนทำความร้อนที่สำคัญโดยตรง ด้านหลังมักมีลวดลายเหมือนวาฟเฟิล ซึ่งเป็นตารางที่มีซี่โครงตั้งฉากที่สร้างเซลล์สี่เหลี่ยมหรือสี่เหลี่ยม ซี่โครงถูกหล่อหรือกลึงเข้ากับฐานของแท่นวาง การสร้างแบบจำลอง FEA ความร้อนมักดำเนินการเพื่อให้แน่ใจว่าซี่โครงไม่ทำให้เกิดเงาของอุณหภูมิที่ไม่ต้องการ ด้วยการเปลี่ยนความสูงของโครง ระยะห่าง และการวางแนว ผู้ออกแบบสามารถบรรลุความสมดุลของการโก่งตัวทางกลภายในพิกัดความเผื่อและความสม่ำเสมอทางความร้อนเหนือพื้นผิวการทำงานภายในมาตรฐานกระบวนการ (เช่น ±1 องศา )

ข้อควรพิจารณาเกี่ยวกับวัสดุและการสนับสนุน
วัสดุแท่นวางมีผลอย่างมากต่อการโก่งตัวและการออกแบบสัน เหล็กหล่อ (เช่น ASTM A48 คลาส 40) มีความสามารถในการหน่วงและแปรรูปได้สูง แต่มีโมดูลัส (100 ถึง 120 GPa) ต่ำกว่าเหล็กกล้า เหล็กดัดที่มีความแข็งแรงสูง (ASTM A536) เหล็กกล้า (A36, 4140) มีโมดูลัส 200 GPa จึงมีความแข็งเป็นสองเท่าของเหล็กหล่อสำหรับรูปทรงเดียวกัน แต่หนักกว่าและมีราคาแพงกว่า อะลูมิเนียม (E ~ 69 GPa) มีน้ำหนักเบากว่า แต่ต้องใช้โครงที่หนากว่ามากเพื่อให้ได้ความแข็งเช่นเดียวกับเหล็ก

หมอนข้างแบบกดจะกำหนดโครงโครงโครงผ่านระยะห่างของส่วนรองรับ ควรวางจุดรองรับ (แท่งดันหรือเสาหนุน) ไว้ที่แนวขวางเพื่อลดโมเมนต์การโค้งงอระหว่างส่วนรองรับ สำหรับแท่นสี่เหลี่ยมมุมฉากโดยใช้อุปกรณ์ประกอบฉากสี่ชิ้น การโค้งงอสูงสุดจะเกิดขึ้นที่กึ่งกลาง อาจใช้โครงตาข่ายเต็มหรือกากบาทตรงกลาง-เพื่อลดการโก่งตัว

การออกแบบร่วมโครงสร้างและความร้อน{{0}: สรุปกระบวนการ
สำหรับแท่นอัดขนาดใหญ่ จำเป็นต้องมีการออกแบบร่วมเชิงโครงสร้างและความร้อนโดยละเอียด- ขั้นตอนการทำงานปกติคือ:

กำหนดพารามิเตอร์กระบวนการ แรงดันในการหนีบ ขนาดแท่นวาง การโก่งตัวที่อนุญาต (เช่น. 0.025 มม./ม.) ข้อกำหนดด้านความสม่ำเสมอของอุณหภูมิ (±1 องศา )

เลือกวัสดุ: เหล็กสำหรับความแข็งแกร่งสูง เหล็กดัดสำหรับต้นทุน/ประสิทธิภาพ

เค้าโครงซี่โครงเบื้องต้น: การแนะนำแรงกดเชิงคุณภาพ ความสูงของซี่โครง ระยะห่าง และรูปแบบตาราง

FEA แบบโครงสร้าง: กำหนดการโก่งตัวของโหลดในการจับยึดกรณีที่แย่ที่สุด หากการโก่งตัวมากเกินไป ให้เพิ่มความสูงของซี่โครงหรือลดระยะห่าง ความแข็งจะเป็นสัดส่วนกับลูกบาศก์ของความสูงของซี่โครง ดังนั้นซี่โครงที่สูงจึงมีประสิทธิภาพมาก

FEA ความร้อน: จำลองการส่งผ่านความร้อนผ่านแท่นวางจากเครื่องทำความร้อนแบบฝัง (คาร์ทริดจ์หรือแบบหล่อ-เข้า) ค้นหาเงาของอุณหภูมิเหนือซี่โครง นั่นเป็นเหตุผลที่คุณต้องปรับซี่โครงหรือเพิ่มเครื่องทำความร้อน

ต้นแบบหรือการผลิต: ตรวจสอบความเรียบและความสม่ำเสมอทางความร้อนบนม้านั่งทดสอบ

สรุป: แท่นยาง: แนวทางแรกเชิงโครงสร้าง-
แนวแรกในการป้องกันการโก่งตัวที่ความดันในการจับยึดสูงคือโครงภายใน แต่จะต้องสร้างควบคู่ไปกับระบบระบายความร้อนเพื่อให้เกิดความสม่ำเสมอ การออกแบบแรงดันจับยึดของแผ่นทำความร้อนที่ดีส่งผลให้มีความเรียบภายใน 0.025 มม./ม. และการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิน้อยกว่า 2 องศาเหนือพื้นผิวการทำงาน หากไม่มีโครง แท่นวางอาจเบี่ยงเบนมากเกินไป หรือเป็นก้อนโลหะแข็งที่มีการพาความร้อนไม่ดี

แผ่นทำความร้อนขนาดใหญ่เป็นองค์ประกอบโครงสร้างชิ้นแรก ส่วนเครื่องทำความร้อนชิ้นที่สอง แรงดันในการจับยึดจะกำหนดโครงกระดูก ระบบทำความร้อนจะเติมพลังงานที่สม่ำเสมอ สำหรับวิศวกรที่ระบุอุปกรณ์สำหรับการเคลือบ การขึ้นรูป หรือการกด การออกแบบแบบซี่จะไม่เป็นทางเลือกเมื่อแรงดันสูงเกิน 20-30 บาร์ ความลับคือเลย์เอาต์ที่ได้รับการปรับปรุงให้แข็งขึ้นเมื่อจำเป็นและให้เงาเฉพาะเมื่อยอมรับได้เท่านั้น ซึ่งเป็นการประนีประนอมที่สามารถมองเห็นได้ผ่านการสร้างแบบจำลองและการทดสอบอย่างระมัดระวังเท่านั้น