Mae llawer o brosesau gweithgynhyrchu-halltu cyfansawdd, thermoformio, profi lled-ddargludyddion-yn gofyn am blaten a all gynhesu'r rhan yn gyflym, a'i oeri'n gyflym i osod y deunydd. Mae plât sengl gydag elfennau gwresogi trydan a sianeli oeri hylif mewnol yn darparu'r gallu hwn, ond rhaid i'r dyluniad reoli straen thermol a selio hylif yn ofalus. Mae optimizeddylunio plât gwresogi ac oeriyn cydbwyso unffurfiaeth gwresogi, amser ymateb oeri, a chyfanrwydd mecanyddol tymor hir. Mae'r canllaw hwn yn disgrifio'r adeiladu, yr heriau dylunio, y dewisiadau o ran deunyddiau, a'r strategaethau gosodiad ar gyfer platiau swyddogaeth deuol o'r fath.
Adeiladwaith Nodweddiadol o Plât Oeri-Gwresogi
Mae plât gwresogi ac oeri cyfun fel arfer yn cael ei wneud o un bloc o alwminiwm neu ddur. Mae dwy gylched thermol annibynnol wedi'u hintegreiddio i'r un plât:
Elfennau gwresogi trydan– Mae gwresogyddion cetris neu wresogyddion tiwbaidd yn cael eu gosod mewn tyllau dall wedi'u drilio. Fel arall, gellir bondio gwresogyddion ffoil wedi'u hysgythru i'r wyneb cefn ar gyfer platiau teneuach.
Sianeli oeri hylif– Mae darnau wedi'u drilio neu eu melino yn cael eu trefnu i gludo oerydd (dŵr neu ddŵr-cymysgedd glycol) drwy'r plât.
Mae'r arwyneb gweithio (yr wyneb sy'n cysylltu â'r rhan) yn derbyn gwres o'r elfennau ac yn ei drosglwyddo i'r llwyth. Yn ystod y cyfnod oeri, mae'r oerydd yn amsugno gwres o'r plât ac yn ei gludo i ffwrdd, gan ostwng tymheredd yr arwyneb gweithio yn gyflym.
Mewn -trefniant trawsdoriadol nodweddiadol (a ddisgrifir yn y testun), mae'r plât wedi'i rannu'n dri pharth swyddogaethol o'r arwyneb gweithio i lawr:
Haen arwyneb gweithio- 5-15 mm o drwch, yn cynnwys unrhyw wresogyddion na sianeli. Mae'r haen hon yn darparu dosbarthiad tymheredd unffurf ar yr wyneb cyswllt.
Parth gwresogydd- Mae gwresogyddion cetris yn cael eu gosod mewn awyren yn gyfochrog â'r arwyneb gweithio, fel arfer 10-25 mm oddi tano. Mae'r gwresogyddion wedi'u gosod yn gyfartal (yn aml mewn grid neu batrwm fesul cam).
Parth sianel oeri- Mae sianeli wedi'u drilio wedi'u lleoli 5-15 mm o dan y gwresogyddion (ymhellach o'r arwyneb gweithio) neu, mewn rhai dyluniadau, wedi'u rhyngddalennog rhwng rhesi gwresogyddion. Mae sianeli fel arfer yn 6-15 mm mewn diamedr.
Mae'r union archeb yn dibynnu a yw cyflymder gwresogi neu gyflymder oeri yn fwy hanfodol. Ar gyfer cymwysiadau sydd angen oeri cyflym iawn, gellir gosod sianeli yn agosach at yr arwyneb gweithio na'r gwresogyddion, er y gall hyn greu unffurfiaeth tymheredd nad yw'n-yn ystod gwresogi.
Heriau Dylunio ac Atebion
1. Rheoli Ehangu Thermol
Mae'r plât yn ehangu pan gaiff ei gynhesu ac yn cyfangu pan gaiff ei oeri. Dros gylchoedd thermol dro ar ôl tro (ee, 20 gradd i 200 gradd ac yn ôl), mae ehangu gwahaniaethol rhwng y deunydd plât a'r cydrannau wedi'u mewnosod yn creu straen. Mae gwresogyddion cetris, sydd wedi'u gorchuddio â dur, yn ehangu ar gyfradd wahanol na phlât alwminiwm.
Strategaethau dylunio:
Mae gwresogyddion cetris yn cael eu gosod gyda rhywfaint o gliriad (bwlch diamedr 0.05-0.10 mm fel arfer) ac wedi'u gorchuddio â -gwrthafael tymheredd uchel neu bast dargludol thermol. Mae hyn yn caniatáu i'r gwresogydd lithro ychydig o fewn ei dwll wrth i'r plât ehangu.
Mae sianeli oeri wedi'u lleoli i ffwrdd o dyllau gwresogydd i osgoi waliau tenau a allai gracio o dan straen cylchol. Argymhellir isafswm trwch wal o 3-5 mm rhwng unrhyw dwll a nodwedd arall (twll gwresogydd neu sianel).
Mae'r plât yn cael ei leddfu gan straen (wedi'i drin â gwres) ar ôl ei beiriannu ond cyn cydosod y gwresogyddion yn derfynol. Mae hyn yn lleihau straen gweddilliol a allai arwain at warpage neu gracio.
Mewn cymwysiadau beicio thermol, mae'r plât hefyd yn cael ei gyfyngu gan folltau mowntio. Defnyddir tyllau mowntio slotiedig neu wasieri cydymffurfio i ganiatáu i'r plât ehangu'n ochrol heb fwclo.
2. Selio Hylif
Rhaid i sianeli oeri fod yn gollwng-yn dynn i atal oerydd rhag cysylltu â'r gwresogyddion trydanol neu ddianc o'r plât. Mae gollyngiadau hefyd yn diraddio perfformiad thermol. Defnyddir dau ddull selio cyffredin:
Sianeli wedi'u drilio a'u plygio:
Mae sianeli yn cael eu drilio o ymyl y plât gan ddefnyddio darnau dril hir. Ar ôl drilio, caiff y pennau agored eu selio â phlygiau wedi'u edafu (gyda thâp PTFE neu seliwr edau) neu gyda chapiau wedi'u weldio. Mae'r dull hwn yn cynhyrchu bloc monolithig heb unrhyw seliau allanol. Mae'n hynod ddibynadwy ond yn cyfyngu geometreg sianel i linellau syth.
Croes-croesffyrdd wedi'u drilio:
Pan fydd angen rhwydwaith o sianeli rhyng-gysylltiedig (ee, patrwm serpentine), mae tyllau wedi'u drilio wedi'u croesi yn cael eu plygio ar yr wyneb. Mae pob plwg yn bwynt gollwng posibl. Defnyddir cylchoedd O{{{{{}}} tymheredd uchel (ee, Viton neu silicon) neu edafedd pibell taprog. Ar gyfer cymwysiadau hanfodol, mae pob plyg yn cael ei weldio neu ei bresyddu ar ôl ei osod.
Ffitiadau ar gyfer mewnfa ac allfa oerydd:
Mae ffitiadau dur gwrthstaen neu bres bigog, pyrth edafu NPT, neu gyplyddion-cysylltu cyflym wedi'u cysylltu â'r plât. Sicrheir selio gyda modrwyau O neu edafedd taprog. Mae dyluniad cytbwys yn sicrhau cywirdeb gollyngiadau ar gyfer pwysau hyd at 10 bar (150 psi) a thymheredd o - 20 gradd i 150 gradd (ar gyfer dŵr-glycol) neu uwch gydag oeryddion arbenigol.
3. Lag Thermol Rhwng Gwresogi ac Oeri
Mae ymateb oeri yn gynhenid yn arafach na gwresogi oherwydd bod cyfradd llif yr oerydd a'r cyfernod trosglwyddo gwres yn gyfyngedig. Os gosodir y sianeli oeri yn rhy bell o'r arwyneb gweithio, bydd y plât yn cymryd gormod o amser i oeri, gan gynyddu amser beicio.
Lleihau oedi thermol:
Mae sianeli oeri wedi'u lleoli mor agos at yr arwyneb gweithio â phosibl, tra'n dal i adael digon o drwch deunydd i osgoi ystumio. Mae dyfnder o 10-20 mm o'r arwyneb gweithio i ymyl agosaf y sianel yn nodweddiadol.
Cynyddir dwysedd y sianel (gofod llai, ee, 25-40 mm rhwng sianeli) i leihau hyd y llwybr gwres mwyaf.
Mae hyrwyddwyr cynnwrf (ee, gosod tâp troellog neu arwynebau sianeli garw) yn gwella cyfernod trosglwyddo gwres ochr yr oerydd, gan leihau oedi heb symud sianeli'n agosach.
Mae'n bwysig nodi y gall gosod sianeli oeri yn rhy agos at yr elfennau gwresogi greu ymyrraeth. Os yw sianel yn pasio'n uniongyrchol wrth ymyl gwresogydd cetris, bydd yr oerydd yn tynnu gwres yn ystod y cyfnod gwresogi, gan leihau effeithlonrwydd a chreu man oer. Yn ymarferol, mae sianeli'n cael eu cyfeirio rhwng rhesi gwresogyddion, nid yn uniongyrchol ochr yn ochr â gwresogyddion unigol.
Dewis Deunydd: Alwminiwm vs Dur
| Deunydd | Dargludedd Thermol (W/m·K) | Trylededd Thermol (mm²/s) | Ymateb Thermol Cymharol | Cryfder ar dymheredd uchel | Gwrthsefyll Cyrydiad |
|---|---|---|---|---|---|
| Alwminiwm (6061-T6) | 167 | 68 | Cyflym | Cymedrol (gostyngiad uwch na 150 gradd) | Cymedrol (anodized yn gwella) |
| Dur (A36) | 45 | 12 | Araf | Uchel (i 400 gradd +) | Isel (rhwd, angen cotio) |
| Dur di-staen (304) | 16 | 4.2 | Araf iawn | Uchel (i 500 gradd +) | Ardderchog |
Mae alwminiwm yn cael ei ffafrio ar gyfer y rhan fwyaf o blatiau gwresogi ac oeri oherwydd bod ei drylededd thermol uchel yn caniatáu newidiadau tymheredd cyflym. Mae plât alwminiwm 25 mm o drwch yn ymateb i newid sylweddol mewn pŵer gwresogydd neu lif oerydd yn sylweddol gyflymach na phlât dur cyfatebol. Fodd bynnag, mae alwminiwm yn colli cryfder uwchlaw 150 gradd a gall ymgripiad o dan lwyth parhaus. Ar gyfer ceisiadau uwch na 200 gradd, mae angen dur neu ddur di-staen er gwaethaf ymateb thermol arafach.
Pan ddefnyddir dur di-staen, mae'n rhaid i ddyluniad y sianel oeri fod yn llawer mwy ymosodol (gofod llai, cyfraddau llif uwch) i wneud iawn am y dargludedd thermol isel.
Dewis Oerydd ac Integreiddio System
Ar gyfer beicio thermol rhwng tymereddau prosesu amgylchynol a nodweddiadol (0-150 gradd), mae cymysgedd o ddŵr wedi'i ddad-ïoneiddio a glycol ethylene neu glycol propylen yn safonol. Dewisir crynodiad glycol yn seiliedig ar y tymheredd amgylchynol isaf disgwyliedig (ee, glycol 30% ar gyfer amddiffyniad rhewi -15 gradd). Mae Glycol hefyd yn atal cyrydiad alwminiwm a dur.
Gofynion llif oerydd:
Cyfrifir y gyfradd llif ofynnol o'r ddyletswydd oeri (cyfradd tynnu gwres) a'r cynnydd tymheredd oerydd a ganiateir. Ar gyfer plât nodweddiadol, mae cyfraddau llif o 5–20 L/munud fesul rhwydwaith sianel yn gyffredin. Defnyddir oerydd neu gyfnewidydd gwres pwrpasol gyda phwmp sy'n cylchredeg. Mae tymheredd yr oerydd yn cael ei reoli ar wahân i reolaeth y gwresogydd.
Integreiddio â system reoli:
Mae angen system reoli ar y plât sy'n newid rhwng dulliau gwresogi ac oeri. Dau ddull cyffredin:
Bang-rheoli bang- Mae gwresogyddion yn cael eu diffodd ac mae falf solenoid yn agor llif yr oerydd. Syml ond gall or-saethu neu osgiliad.
PID gydag allbwn oeri- Mae gan reolwr PID ddau allbwn: un ar gyfer pŵer gwresogydd (trwy SSR) ac un ar gyfer falf oerydd modiwleiddio neu gyflymder pwmp. Mae hyn yn darparu trawsnewidiadau llyfn a rheolaeth tymheredd tynn.
Yn y naill achos neu'r llall, mae cyd-gloi diogelwch yn atal y gwresogyddion rhag cael eu hegnioli tra bod yr oerydd i ffwrdd ac mae'r plât yn uwch na thymheredd diogel (er mwyn osgoi gorboethi'r oerydd llonydd).
Enghraifft o Gynllun: Gwresogyddion Cetris gyda Sianeli Oeri Serpentine
Ystyriwch blât sgwâr 400 mm × 400 mm ar gyfer thermoformio taflenni thermoplastig. Gofynion: gwres i 180 gradd mewn 5 munud, oeri i 50 gradd mewn 8 munud. Trwch plât: 40 mm (alwminiwm 6061).
Cynllun y gwresogydd:
Mae gwresogyddion cetris (diamedr 10 mm, hyd 300 mm, 500 W yr un) yn cael eu gosod mewn tyllau dall o'r wyneb cefn.
Trefnir tyllau gwresogydd mewn patrwm grid: 6 rhes × 6 colofn (cyfanswm o 36 gwresogydd). Bylchau: 65 mm rhwng canolfannau.
Mae tomenni gwresogyddion wedi'u lleoli 15 mm o'r wyneb gyferbyn (gweithiol).
Cynllun sianel oeri:
Mae rhwydwaith sianel serpentine yn cael ei ddrilio gydag un llwybr di-dor. Diamedr sianel: 12 mm.
Mae sianeli wedi'u lleoli 20 mm o dan yr arwyneb gweithio (hy, 20 mm o'r wyneb uchaf, gyda gwresogyddion 25 mm o dan yr arwyneb gweithio - mae'r gwresogyddion mewn gwirionedd 5 mm o dan y sianeli yn y dyluniad hwn, felly mae sianeli yn agosach at yr arwyneb gweithio).
Y bwlch rhwng sianeli (canol{0}}i-ganol) yw 65 mm, wedi'i alinio â'r bylchau rhwng rhesi gwresogyddion. Nid oes unrhyw sianel yn mynd yn uniongyrchol dros wresogydd.
Mae gosodiadau mewnfa ac allfa wedi'u gosod ar ymyl y plât.
Disgrifiad trawsdoriadol (diagram testun):
O'r arwyneb gweithio i lawr (pellter fertigol):
0-15 mm: Alwminiwm solet (dim nodweddion) - yn sicrhau unffurfiaeth tymheredd arwyneb.
15–27 mm: Sianeli oeri (diamedr 12 mm) wedi'u canoli ar ddyfnder 21 mm.
27–35 mm: Alwminiwm solet yn gwahanu sianeli oddi wrth wresogyddion.
35–45 mm: Tyllau gwresogydd cetris (diamedr 10 mm) wedi'u canoli ar ddyfnder 40 mm (o'r ochr gefn). Mae gwresogyddion yn cael eu gosod o'r gwaelod.
Mae'r trefniant hwn yn gosod sianeli oeri 6 mm yn agosach at yr arwyneb gweithio na'r gwresogyddion, gan ffafrio oeri cyflym. Yn ystod gwresogi, cynhelir rhywfaint o wres tuag at y sianeli, ond mae'r haen alwminiwm solet oddi tanynt a'r oerydd i ffwrdd (dim llif) yn lleihau colledion. Pan fydd oeri yn dechrau, mae oerydd yn llifo ac yn tynnu gwres o'r arwyneb gweithio trwy'r haen solet denau 15 mm.
Ystyriaethau Ychwanegol ar gyfer Cymwysiadau Beicio Uchel
Bywyd blinder thermol– Mae pob cylch gwresogi-oeri yn achosi straen yn y deunydd plât. Mae gan alwminiwm ymwrthedd blinder thermol da hyd at tua 10,000 o gylchoedd rhwng 20 gradd a 200 gradd. Ar gyfer cyfrif beiciau uwch, argymhellir dur neu Inconel.
Ynysu trydanol – If the plate is used in contact with sensitive electronics (e.g., semiconductor test), the plate should be grounded and the heaters should have high insulation resistance (>10 megahms). Fe'ch cynghorir i gael system canfod namau daear.
gwastadrwydd wyneb- Gall beicio thermol achosi gwrthdaro graddol. Dylid gwirio ac ail-wynebu'r plât o bryd i'w gilydd os yw gwastadrwydd yn fwy na 0.05 mm ar draws yr ardal waith.
Casgliad
Mae platiau gwresogi ac oeri integredig yn galluogi amseroedd beicio cyflym mewn prosesau sy'n gofyn am wresogi cyflym ac oeri rheoledig. Mae cytbwysdylunio plât gwresogi ac oeriyn rheoli ehangiad thermol, selio hylif, ac oedi thermol. Mae alwminiwm yn cael ei ffafrio ar gyfer ymateb thermol cyflym, tra bod dur yn cael ei ddewis ar gyfer tymereddau uwch neu fwy o wydnwch. Mae gwresogyddion cetris yn darparu ffynonellau gwres cadarn y gellir eu hadnewyddu, ac mae sianeli oeri wedi'u drilio (gyda phlygiau a ffitiadau priodol) yn darparu oeri hylif dibynadwy. Rhaid optimeiddio trefniant gwresogyddion a sianeli ar gyfer y gofynion beicio penodol, gyda sianeli wedi'u gosod yn agosach at yr arwyneb gweithio ar gyfer oeri cyflymach. Mae datrysiadau thermol personol yn hanfodol ar gyfer cylchoedd cynhyrchu heriol, a gall platen oeri wedi'i ddylunio'n dda gyflenwi miloedd o gylchoedd dibynadwy pan roddir sylw i reoli straen a dewis deunyddiau.
