Как да определите нагревателна плоча за-приложения за ламиниране под високо налягане?

При ламиниране под високо{0}}налягане, независимо дали за печатни платки, композитни панели или декоративни ламинати, нагревателната плоча трябва да понесе огромни натоварвания на натиск, като същевременно поддържа точна плоскост и еднаква температура. Такова обслужване няма да може да оцелее с нормален дизайн на нагревателна плоча. Нагревателната плоча за ламиниране под високо налягане е специфицирана с допуски за плоскост, дебелина на плочата, издръжливост на нагревателя, повърхностна обработка и т.н. Този наръчник обхваща основните изисквания и инженерни въпроси за нагревателните плочи, използвани в хидравличните преси за ламиниране.

Основни изисквания за проектиране на нагревателните плочи за ламиниране под високо{0}}налягане
Нагревателната плоча на пресата за ламиниране играе двойна роля, като доставя равномерно количество топлина за втвърдяване или свързване на слоевете и разпределя равномерно натиска за ламиниране върху детайла. Ако някоя от функциите не работи – отхвърлете продукта. Следните са критични спецификации.

1. Равнинност и успоредност
Една от основните спецификации е плоскостта на работната повърхност на нагревателната плоча. Всяка повърхностна неравност се възпроизвежда незабавно в ламината при пълно налягане на ламиниране (обикновено 100–400 psi или 0,7–2,8 MPa върху детайла), генерирайки вариация на дебелината, разслояване или повърхностни дефекти.

Насоки за спецификация:

Равнината не трябва да бъде по-голяма от 0,001 до 0,002 инча на фут (0,08 до 0,17 mm на метър), измерена при стайна температура върху празна чиния.

Плочата често се облекчава (топлинно се обработва) след машинна обработка, за да се предотврати изкривяването й при нагряване до работна температура (обикновено 150–250 градуса за много ламинати).

По същия начин успоредността между горната и долната повърхности (за единична плоча) или между противоположни плочи в много-преса на дневна светлина трябва да бъде стегната, обикновено от порядъка на 0,002 инча на фут.

Плоскостта се проверява в дизайна на пресата за ламиниране, като се използва прецизна линейка и измервателни уреди или чрез координатна измервателна машина (CMM). Важно е плоскостта да се поддържа както при топлинни, така и при механични изисквания.

2. Материал и дебелина на плочата за твърдост
Плочата трябва да издържа на деформация поради приложения тонаж на пресата. Деформацията се увеличава с дължината на плочата. Деформацията варира в зависимост от дебелината на куба. Изборът на материал влияе върху твърдостта (модула на еластичност) и топлопроводимостта.

Типични материали:

Модул на еластичност на материала (GPa) Топлопроводимост (W/mK) Общи употреби
Стомана (A36, 4140) 200 45 Голям тонаж, устойчива-на износване повърхност
Алуминий (6061-T6) 69 167 По-нисък тонаж, по-бърза топлинна реакция
Неръждаема стомана (304, 316) 193 16 Корозивни условия, висока температура
Стоманата се използва за повечето ламинирания под високо налягане. Стоманата е много твърда и има малка деформация при натоварване. Алуминият може да се използва за по-малки преси или за приложения с по-малко налягане. Необходима е много по-голяма дебелина, за да се осигури същата твърдост.

Намиране на дебелината на плочата
Необходимата дебелина се оценява въз основа на неподдържания обхват на плочата (разстоянието между опорите на рамката на пресата), максималното налягане на ламиниране и разрешеното отклонение. Стандартно правило за стоманени плочи е, че дебелината в инчове е около 0,3 пъти разстоянието във футове, за натоварване от 200 psi с ограничение на отклонение от 0,002 инча на крак. Провеждане на анализ на крайните елементи (FEA) за прецизен дизайн.

Типичната нагревателна плоча за ламиниране под високо налягане от стомана може да бъде с дебелина от 25 mm (1 инч) за малка плоча с размери 300 mm x 300 mm до 100 mm (4 инча) или повече за преса за панели с размери 1,5 m x 3 m.

3. Издръжливост на нагревателя при натиск
Нагревателните елементи, включени в плочата, трябва да издържат на множество цикли на компресия без повреда. Нагревателите са два вида за обща употреба.

Тръбни нагреватели с набразден дизайн:
Тръбните нагреватели с метална обвивка (Incoloy или неръждаема стомана) се вкарват в машинно обработени канали на задната страна на плочата. Плочата е под натиск за ламиниране и напречното сечение на плочата е под напрежение на натиск. Ако жлебовете са твърде плитки или нагревателят не е подходящо поддържан, тръбата може да се смачка или жицата с вътрешно съпротивление може да даде късо съединение.

Спецификация на тръбните нагреватели:

Дълбочината на канала трябва да е равна на диаметъра на тръбата (обикновено 0,1-0,2 mm намеса).

Трябва да се поддържа постоянен слой материал (минимум 3–5 mm) между дъното на жлеба и работната повърхност. Това предпазва тръбата от екструдиране или деформиране под налягане.

В някои случаи се поставят тръби и след това се запълват с топлопроводим цимент, за да се елиминират празните пространства.

Патронни нагреватели:
Патронните нагреватели се вкарват в пробити глухи отвори, обикновено от задната страна или от ръба на плочата. Те са сферични, цилиндрични тела с висока плътност на вътрешната опаковка. Тъй като са напълно затворени в отвор с близък толеранс, те са естествено по-устойчиви на смачкване от тръбните нагреватели в отворени канали.

Предимствата на ламинирането под високо налягане са:

По-висока якост на натиск - стените на отвора изцяло поддържат касетата.

По-високи постижими плътности на вата (до 50 W/cm2 срещу ~15 W/cm2 за тръбни).

по-лесна смяна - касетите могат да бъдат извадени без механична обработка.

Недостатък: Необходим е по-голям брой отвори за покриване на площта на плочата, което води до увеличено време за обработка и вероятна термична не-еднородност, ако разстоянието не се контролира.

Нагревателните елементи трябва да бъдат електрически изолирани под компресия. Високотемпературната изолация (магнезиев оксид, слюда или керамика) трябва да бъде сертифицирана за комбинирано термично и механично натоварване. След монтажа и преди първата употреба се прави тест с мегер, за да се провери целостта на изолацията.

4. Повърхностно покритие и носене
Работната повърхност на нагревателната плоча е многократно в контакт с ламинати, освобождаващи филми и почистващи инструменти. Устойчивостта на износване и равномерното покритие са важни.

Избор на спецификация:

Твърдо хромиране - дебелина 0,05–0,1 mm, твърдост 65–70 HRC. Добри характеристики на освобождаване и устойчивост на износване. Използва се широко за преси за печатни платки и декоративни ламинати.

Азотиране (стоманени плочи) Цементиране-термична обработка със закален слой от 0,2–0,5 mm (55–60 HRC). Без промяна на размерите, добра устойчивост на износване.

PTFE или флуорополимерно покритие - Не-незалепваща повърхност и намалено триене, но по-малко издръжливо при високо налягане. Добър за по-мек ламинат или нисък цикъл.

Неръждаема стомана, полирана – За хигиенни или корозивни ситуации (напр. медицински или хранителни ламинати). Необходимо е периодично да се полира.

Повърхностното покритие понякога се определя като Ra (средна грапавост). Финиш от 0,4–0,8 µm Ra е типичен за ламиниране под високо налягане. Ламинатите с оптичен клас може да имат нужда от по-гладко покритие (0,1 µm Ra), но на по-висока цена.

Контролен списък със спецификации на нагревателна плоча за ламиниране под високо налягане
Когато получавате цена или подавате спецификация за поръчка, моля, включете следните елементи:

Спецификация|Типична стойност/насока
Размер на плочата (L × W × T) Подходящ отвор за пресата; дебелина, изчислена от обхвата и тонажа
Материал Стомана (4140, A36) или алуминий (6061)
Равност (стайна температура) По-малко или равно на 0,001–0,002 in/ft (По-малко или равно на 0,08–0,17 mm/m)
Успоредност (отгоре/отдолу) По-малко или равно на 0,002 инча/фут (0,17 mm/m)
Повърхностно покритие (Ra) 0,4-0,8 µm (0,4 за важни оптични слоеве)
Повърхностна обработка: Твърдо хромиране (0,05-0,1 mm) или азотиране
Максимална работна температура200-250 C за обикновени ламинати; по-висока за специализирани композити
Тип източник на топлина Патронни нагреватели (за предпочитане) или тръбни нагреватели в пълни опорни слотове
Плътност във ватове По-малка или равна на 15 W/cm² за тръбни; По-малко или равно на 35 W/cm² за касета (равномерно разстояние)
Еднородност на температурата на плочата ±2 градуса или повече при зададена точка
Нагревателни зони, количество на множество зони, препоръчано за плочи > 600 mm във всяко измерение
Местоположение на термодвойката Вградена в плоча, без да докосва нагревателите Обикновено 2 до 6 зони
Electrical isolation Megger test >10 мегаома при 500 V DC след сглобяване
Осигурен максимален тонаж на пресатаПресата; плочата трябва да бъде FEA сертифицирана за това натоварване
Допълнителни съображения за мулти-преси на дневна светлина
В мулти-преса за ламиниране на дневна светлина (множество нагревателни плочи, подредени с празнини между тях), всяка плоча е подложена на натиск от двете страни. Плочата трябва да бъде симетрична по конструкция, с еднаква плоскост и повърхностно покритие на двете работни повърхности. Нагревателните елементи обикновено се поставят в централна неутрална равнина, за да се избегне различно термично разширение, което може да изкриви плочата. Патронните нагреватели, монтирани от краищата, са за предпочитане, защото могат да бъдат центрирани в рамките на дебелината на плочата.

Налягане-Термична равномерност
Налягането при ламиниране може да повлияе на преноса на топлина. Компресираните материали често имат по-висока топлопроводимост от насипните купчини. Конструкцията на плочата трябва да отчита всякакви топлинни поглътители (напр. свързващи щанги на рамката на пресата или охлаждащи линии). Препоръчва се FEA симулация, която включва както термични, така и механични натоварвания. Симулацията проверява за:

Деформация под пълен тонаж

Разпределение на температурата с предложеното разположение на нагревателя

Концентрации на напрежение около дупките или жлебовете на нагревателя

Заключение
Ламинирането под високо{0}}налягане изисква здрава, прецизно{1}}проектирана нагревателна плоча. Допустимите отклонения на плоскост от 0,001–0,002 инча на фут осигуряват равномерно разпределение на натиска и консистенция на продукта. Дебелите стоманени плочи издържат на деформация, с дебелина, изчислена от обхвата на пресата и тонажа. Патронните нагреватели осигуряват превъзходна издръжливост при натоварване на натиск в сравнение с тръбните нагреватели, тъй като са напълно затворени в пробити отвори. Повърхностните обработки като твърдо хромиране или азотиране удължават живота на плочата и подобряват отделянето на ламината. Подробен контролен списък със спецификации ръководи процеса на възлагане на обществени поръчки. Специфичното{10}}приложение инженерство гарантира надеждно производство. Следвайки тези насоки, нагревателната плоча за ламиниране под високо налягане може да осигури години на работа при взискателни пресови приложения, от печатни платки до авиационни композити.