จะระบุแผ่นทำความร้อนสำหรับงานเคลือบแรงดันสูง-ได้อย่างไร

ในการเคลือบแรงดันสูง- ไม่ว่าจะเป็นแผงวงจรพิมพ์ แผงคอมโพสิต หรือลามิเนตสำหรับตกแต่ง แผ่นทำความร้อนจะต้องรับแรงอัดมหาศาล ในขณะที่ยังคงความเรียบที่แน่นอนและอุณหภูมิที่สม่ำเสมอ การออกแบบแผ่นทำความร้อนแบบปกติจะไม่สามารถให้บริการดังกล่าวได้ แผ่นทำความร้อนเคลือบแรงดันสูงระบุด้วยค่าความคลาดเคลื่อนของความเรียบ ความหนาของแผ่น ความทนทานของเครื่องทำความร้อน การรักษาพื้นผิว ฯลฯ คู่มือนี้ครอบคลุมข้อกำหนดที่สำคัญและประเด็นทางวิศวกรรมสำหรับแผ่นทำความร้อนที่ใช้ในเครื่องอัดเคลือบไฮดรอลิก

ข้อกำหนดการออกแบบที่สำคัญของแผ่นทำความร้อนเคลือบแรงดันสูง-
แผ่นทำความร้อนแบบกดเคลือบมีบทบาทสองประการโดยให้ความร้อนในปริมาณที่เท่ากันเพื่อการรักษาหรือประสานชั้นต่างๆ และกระจายแรงกดในการเคลือบให้ทั่วชิ้นงานอย่างสม่ำเสมอ หากฟังก์ชันใดฟังก์ชันหนึ่งล้มเหลว – ปฏิเสธผลิตภัณฑ์ ต่อไปนี้เป็นข้อกำหนดที่สำคัญ

1. ความเรียบและความเท่าเทียม
หนึ่งในข้อกำหนดหลักคือความเรียบของพื้นผิวการทำงานของแผ่นทำความร้อน ความผิดปกติของพื้นผิวใดๆ จะเกิดขึ้นทันทีในลามิเนตที่ความดันการเคลือบเต็ม (ปกติคือ 100–400 psi หรือ 0.7–2.8 MPa บนชิ้นงาน) ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของความหนา การแยกชั้น หรือข้อบกพร่องของพื้นผิว

หลักเกณฑ์ข้อกำหนด:

ความเรียบไม่ควรเกิน 0.001 ถึง 0.002 นิ้วต่อฟุต (0.08 ถึง 0.17 มม. ต่อเมตร) โดยวัดที่อุณหภูมิห้องบนจานเปล่า

เพลตมักจะถูกคลายความเครียด (ผ่านการอบด้วยความร้อน) หลังการตัดเฉือน เพื่อป้องกันไม่ให้เกิดการบิดเบี้ยวเมื่อถูกความร้อนจนถึงอุณหภูมิในการทำงาน (ปกติคือ 150–250 องศาสำหรับลามิเนตหลายชนิด)

ในทำนองเดียวกัน ความขนานระหว่างพื้นผิวด้านบนและด้านล่าง (สำหรับแผ่นรองแผ่นเดียว) หรือระหว่างแผ่นรองที่อยู่ตรงข้ามในการกดหลาย-ในเวลากลางวันจะต้องแน่นหนา โดยปกติจะอยู่ที่ 0.002 นิ้วต่อฟุต

มีการตรวจสอบความเรียบในการออกแบบแท่นเคลือบโดยใช้เส้นตรงและฟิลเลอร์เกจที่แม่นยำ หรือโดยเครื่องวัดพิกัด (CMM) สิ่งสำคัญคือต้องรักษาความเรียบภายใต้ความต้องการทั้งด้านความร้อนและทางกล

2. วัสดุและความหนาของแผ่นความแข็งแกร่ง
แผ่นจะต้องต้านทานการโก่งตัวเนื่องจากน้ำหนักที่ใช้ของการกด การโก่งตัวเพิ่มขึ้นตามความยาวของแผ่น การโก่งตัวจะแตกต่างกันไปตามความหนาลูกบาศก์ การเลือกใช้วัสดุส่งผลต่อความแข็ง (โมดูลัสความยืดหยุ่น) และการนำความร้อน

วัสดุทั่วไป:

วัสดุโมดูลัสยืดหยุ่น (GPa) ค่าการนำความร้อน (W/mK) การใช้งานทั่วไป
เหล็ก (A36, 4140) 200 45 น้ำหนักสูง ทนต่อการสึกหรอ-
อะลูมิเนียม (6061-T6) 69 167 น้ำหนักลดลง ตอบสนองต่อความร้อนเร็วขึ้น
สแตนเลส (304, 316) 193 16 สภาพการกัดกร่อน อุณหภูมิสูง
เหล็กใช้สำหรับการเคลือบด้วยแรงดันสูงส่วนใหญ่ เหล็กมีความแข็งมาก และมีการโก่งตัวต่ำภายใต้ความเค้น อะลูมิเนียมอาจใช้กับแท่นพิมพ์ขนาดเล็กหรือสำหรับงานที่มีแรงกดน้อยกว่า ต้องใช้ความหนามากกว่ามากจึงจะได้ความแข็งแกร่งเท่าเดิม

การหาความหนาของแผ่น
ความหนาที่ต้องการนั้นประเมินโดยพิจารณาจากช่วงที่แผ่นไม่รองรับ (ระยะห่างระหว่างส่วนรองรับโครงกด) แรงกดเคลือบสูงสุด และการโก่งตัวที่อนุญาต กฎทั่วไปสำหรับแผ่นเหล็กคือ ความหนาเป็นนิ้วประมาณ 0.3 เท่าของช่วงเป็นฟุต สำหรับโหลด 200 psi โดยมีขีดจำกัดการโก่งตัว 0.002 นิ้วต่อฟุต ดำเนินการวิเคราะห์องค์ประกอบจำกัด (FEA) เพื่อการออกแบบที่แม่นยำ

แผ่นทำความร้อนเคลือบแรงดันสูงทั่วไปของเหล็กอาจมีความหนา 25 มม. (1 นิ้ว) สำหรับแผ่นขนาดเล็กขนาด 300 มม. x 300 มม. ถึง 100 มม. (4 นิ้ว) หรือมากกว่าสำหรับเครื่องอัดแผงขนาด 1.5 ม. x 3 ม.

3. ความทนทานของเครื่องทำความร้อนภายใต้แรงอัด
องค์ประกอบความร้อนที่รวมอยู่ในแผ่นจะต้องทนทานต่อรอบการบีบอัดจำนวนมากโดยไม่เกิดความเสียหาย เครื่องทำความร้อนโดยทั่วไปมี 2 ประเภท

เครื่องทำความร้อนแบบท่อแบบมีร่อง:
เครื่องทำความร้อนหุ้มด้วยเปลือกโลหะแบบท่อ (อินคอลอยย์หรือเหล็กกล้าไร้สนิม) จะถูกบังคับให้เข้าไปในร่องกลึงที่ด้านหลังของแผ่น แผ่นอยู่ภายใต้แรงกดดันในการเคลือบและหน้าตัดของแผ่นอยู่ภายใต้ความเค้นอัด หากร่องตื้นเกินไปหรือรองรับตัวทำความร้อนไม่เพียงพอ ท่ออาจถูกบดอัดหรือลวดต้านทานภายในอาจลัดวงจร

เครื่องทำความร้อนแบบท่อสเปก:

ความลึกของร่องจะต้องเท่ากับเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อ (โดยปกติจะพอดีระหว่าง 0.1-0.2 มม.)

ต้องรักษาชั้นของวัสดุที่คงที่ (ขั้นต่ำ 3-5 มม.) ระหว่างด้านล่างของร่องและพื้นผิวการทำงาน เพื่อป้องกันไม่ให้ท่อหลุดออกมาหรือเปลี่ยนรูปภายใต้แรงกดดัน

ในบางกรณี ท่อจะถูกสอดเข้าไปแล้วเติมด้วยซีเมนต์นำความร้อนเพื่อขจัดช่องว่าง

เครื่องทำความร้อนแบบตลับ:
เครื่องทำความร้อนแบบตลับจะถูกสอดเข้าไปในรูตาบอดที่เจาะ โดยปกติจะมาจากด้านหลังหรือขอบของแผ่น มีลักษณะเป็นทรงกลมทรงกระบอกและมีบรรจุภัณฑ์ภายในมีความหนาแน่นสูง เนื่องจากถูกปิดสนิทในรูที่ทนทานต่อการกระแทก จึงทนทานต่อการกระแทกได้ดีกว่าเครื่องทำความร้อนแบบท่อในร่องเปิด

ข้อดีของการเคลือบแรงดันสูงคือ:

กำลังรับแรงอัดที่สูงขึ้น - ผนังของรูรองรับคาร์ทริดจ์ทั้งหมด

ความหนาแน่นของวัตต์ที่ทำได้สูงกว่า (สูงถึง 50 W/cm2 เทียบกับ ~15 W/cm2 สำหรับท่อ)

สามารถดึงตลับหมึกทดแทน - ออกมาได้ง่ายขึ้นโดยไม่ต้องตัดเฉือน

ข้อเสีย: จำเป็นต้องมีรูจำนวนมากขึ้นเพื่อครอบคลุมพื้นที่แผ่น ส่งผลให้เวลาในการตัดเฉือนเพิ่มขึ้น และอาจมีความไม่สม่ำเสมอของความร้อน-หากไม่ได้ควบคุมระยะห่าง

องค์ประกอบความร้อนจะต้องหุ้มฉนวนไฟฟ้าภายใต้แรงอัด ฉนวนที่มีอุณหภูมิสูง (แมกนีเซียมออกไซด์ ไมกา หรือเซรามิก) จะต้องได้รับการรับรองสำหรับความเครียดทางความร้อนและทางกลรวม การทดสอบเมกเกอร์จะดำเนินการหลังการติดตั้งและก่อนการใช้งานครั้งแรกเพื่อตรวจสอบความสมบูรณ์ของฉนวน

4. พื้นผิวและความสามารถในการสวมใส่
พื้นผิวการทำงานของแผ่นทำความร้อนถูกสัมผัสซ้ำๆ กับลามิเนต ฟิล์มกันรอย และอุปกรณ์ทำความสะอาด ความต้านทานต่อการสึกหรอและการตกแต่งที่สม่ำเสมอเป็นสิ่งสำคัญ

ตัวเลือกข้อมูลจำเพาะ:

การชุบฮาร์ดโครม - ความหนา 0.05–0.1 มม. ความแข็ง 65–70 HRC ลักษณะการต้านทานการปลดปล่อยและการสึกหรอที่ดี มีการใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับแผงวงจรและเครื่องอัดลามิเนตสำหรับตกแต่ง

เคสไนไตรดิ้ง (แผ่นเหล็ก)-ชุบแข็งด้วยความร้อนด้วยชั้นชุบแข็ง 0.2–0.5 มม. (55–60 HRC) ไม่มีการเปลี่ยนแปลงขนาด ทนทานต่อการสึกหรอได้ดี

การเคลือบ PTFE หรือฟลูออโรโพลีเมอร์ - พื้นผิวไม่ติด- และลดแรงเสียดทาน แต่มีความทนทานน้อยกว่าภายใต้แรงดันสูง เหมาะสำหรับลามิเนตที่นุ่มกว่าหรือรอบต่ำ

สแตนเลส ขัดเงา – สำหรับสถานการณ์ที่ถูกสุขลักษณะหรือมีการกัดกร่อน (เช่น ลามิเนตทางการแพทย์หรืออาหาร) จำเป็นต้องขัดใหม่เป็นระยะ

บางครั้งผิวสำเร็จจะถูกระบุเป็น Ra (ความหยาบโดยเฉลี่ย) ผิวสำเร็จที่มีความหนา 0.4–0.8 µm Ra นั้นเป็นเรื่องปกติสำหรับการเคลือบแรงดันสูง ลามิเนตเกรดออพติคัลอาจต้องการผิวเคลือบที่เรียบกว่า (0.1 µm Ra) แต่มีค่าใช้จ่ายสูงกว่า

รายการตรวจสอบข้อมูลจำเพาะแผ่นทำความร้อนเคลือบแรงดันสูง
เมื่อได้รับราคาหรือส่งข้อกำหนดการจัดซื้อจัดจ้างโปรดรวมรายการต่อไปนี้:

ข้อมูลจำเพาะ|ค่าทั่วไป / แนวทาง
ขนาดแผ่น (L × W × T) พอดีช่องเปิดกด; ความหนาโดยประมาณจากช่วงและน้ำหนัก
วัสดุ เหล็ก (4140, A36) หรืออลูมิเนียม (6061)
ความเรียบ (อุณหภูมิห้อง) น้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.001–0.002 นิ้ว/ฟุต (น้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.08–0.17 มม./ม.)
ความขนาน (บน/ล่าง) น้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.002 นิ้ว/ฟุต (0.17 มม./ม.)
ผิวสำเร็จ (Ra) 0.4-0.8 µm (0.4 สำหรับชั้นแสงที่สำคัญ)
การรักษาพื้นผิว: ชุบฮาร์ดโครม (0.05-0.1 มม.) หรือไนไตรด์
อุณหภูมิในการทำงานสูงสุด 200-250 C สำหรับลามิเนตธรรมดา สูงกว่าสำหรับคอมโพสิตพิเศษ
ประเภทแหล่งความร้อนเครื่องทำความร้อนแบบตลับ (แนะนำ) หรือเครื่องทำความร้อนแบบท่อในช่องรองรับแบบเต็ม
ความหนาแน่นของวัตต์ น้อยกว่าหรือเท่ากับ 15 วัตต์/ซม.² สำหรับท่อ น้อยกว่าหรือเท่ากับ 35 W/cm² สำหรับคาร์ทริดจ์ (ระยะห่างเท่ากัน)
ความสม่ำเสมอของอุณหภูมิแผ่น ±2 องศา หรือมากกว่า ณ จุดที่ตั้งไว้
โซนทำความร้อน ปริมาณหลายโซนที่แนะนำสำหรับแผ่นที่มีขนาด > 600 มม. ในทุกมิติ
ตำแหน่งเทอร์โมคัปเปิล ฝังอยู่ในแผ่นไม่สัมผัสเครื่องทำความร้อน โดยทั่วไป 2 ถึง 6 โซน
Electrical isolation Megger test >10 megohms ที่ 500 V DC หลังการประกอบ
น้ำหนักสูงสุดของผู้ผลิต pressPress ที่ให้ไว้ เพลตจะต้องได้รับการรับรอง FEA สำหรับการบรรทุกนั้น
ข้อควรพิจารณาเพิ่มเติมสำหรับการกดหลาย-ตามฤดูกาล
ในการกดเคลือบหลาย-ในเวลากลางวัน (แผ่นทำความร้อนหลายแผ่นซ้อนกันโดยมีช่องว่างระหว่างกัน) แต่ละแผ่นจะถูกกดดันจากทั้งสองด้าน โครงสร้างเพลตจะต้องสมมาตร โดยมีความเรียบและพื้นผิวเหมือนกันทั้งหน้างาน โดยทั่วไปองค์ประกอบความร้อนจะถูกวางไว้ในระนาบที่เป็นกลางตรงกลางเพื่อหลีกเลี่ยงการขยายตัวทางความร้อนที่แตกต่างกันซึ่งอาจทำให้แผ่นบิดเบี้ยวได้ แนะนำให้ใช้เครื่องทำความร้อนแบบตลับที่ติดตั้งจากขอบเนื่องจากสามารถจัดให้อยู่กึ่งกลางภายในความหนาของแผ่นได้

แรงดัน-ความสม่ำเสมอทางความร้อนที่เหนี่ยวนำ
แรงกดในการเคลือบอาจส่งผลต่อการถ่ายเทความร้อน วัสดุอัดมักจะมีการนำความร้อนสูงกว่ากองหลวม การออกแบบเพลทต้องคำนึงถึงตัวระบายความร้อนด้วย (เช่น แถบผูกเฟรมกดหรือท่อระบายความร้อน) แนะนำให้ใช้การจำลอง FEA ที่มีทั้งโหลดทางความร้อนและทางกล การจำลองจะตรวจสอบ:

การโก่งตัวภายใต้น้ำหนักเต็ม

การกระจายอุณหภูมิพร้อมโครงร่างเครื่องทำความร้อนที่นำเสนอ

ความเข้มข้นของความเครียดรอบๆ รูหรือร่องของเครื่องทำความร้อน

บทสรุป
การเคลือบด้วยแรงดันสูง-ต้องใช้แผ่นทำความร้อนที่ทนทานและแม่นยำ-ที่ออกแบบทางวิศวกรรม ค่าเผื่อความเรียบ 0.001–0.002 นิ้วต่อฟุต ช่วยให้มั่นใจได้ถึงการกระจายแรงกดและความสม่ำเสมอของผลิตภัณฑ์ แผ่นเหล็กหนาทนทานต่อการโก่งตัว โดยมีความหนาคำนวณจากช่วงการกดและน้ำหนัก เครื่องทำความร้อนแบบตลับให้ความทนทานที่เหนือกว่าภายใต้แรงอัดเมื่อเปรียบเทียบกับเครื่องทำความร้อนแบบท่อ เนื่องจากมีรูเจาะปิดสนิท การรักษาพื้นผิว เช่น การชุบฮาร์ดโครมหรือไนไตรดิ้ง ช่วยยืดอายุของเพลทและปรับปรุงการหลุดร่อนของลามิเนต รายการตรวจสอบข้อกำหนดโดยละเอียดจะแนะนำกระบวนการจัดซื้อ วิศวกรรมเฉพาะด้านการใช้งาน{10}}ช่วยให้มั่นใจได้ถึงการผลิตที่เชื่อถือได้ ด้วยการปฏิบัติตามแนวทางเหล่านี้ แผ่นทำความร้อนเคลือบแรงดันสูงสามารถให้บริการได้นานหลายปีในการใช้งานปั๊มที่มีความต้องการสูง ตั้งแต่แผงวงจรพิมพ์ไปจนถึงวัสดุคอมโพสิตด้านการบินและอวกาศ