Ir-Reżistenza Termali ta' Materjal tal-Interface Ibbażat fuq il--Gross Kif Tinbidel mal-Ħin u t-Temperatura?

Il-grass termali bejn heater tal-iskartoċċ u t-toqba li jpoġġi fil-platen tal-istampa huwa eroj fl-ewwel jum. Huwa jimla l-ispazji żgħar ta 'l-arja, li jifforma pont perfett ta' reżistenza baxxa għas-sħana. Iżda dan il-grass huwa taħlita delikata ta 'żejt tas-silikon jew idrokarburi u trab taċ-ċeramika li jmexxi s-sħana. Huwa solidu metastabbli u permanenti. Matul l-eluf ta 'sigħat u ċ-ċiklu kostanti tas-sħana tal-ħajja tal-platen, iż-żejt jista' jevapora bil-mod, jiġi mġiegħel barra mill-pressjoni tal-ikklampjar jew jossidizza u jibbies. Il-pont perfett isir ostaklu li jitmermer u iżolanti.

Griż Termali: Mekkaniżmu Tixjiħ li wieħed jistenna
Il-mekkaniżmu tat-tixjiħ tal-materjali tal-interface termali (TIMs) ibbażati fuq il-grass huwa magħruf sew u prevedibbli. Iż-żieda tar-reżistenza termali biż-żmien u t-temperatura hija dovuta għal tliet proċessi ewlenin, evaporazzjoni taż-żejt, pompa mekkanika-barra u ebusija ossidattiva.

Evaporazzjoni taż-Żejt
Il-pressjoni tal-fwar taż-żejt bażi (silikon jew idrokarburi) hija limitata. Fit-temperaturi operattivi normali tal-platen ta '150 sa 250 grad, iż-żejt jevapora bil-mod. Il-fażi taż-żejt tintilef u tħalli trab taċ-ċeramika kompressat niexef li ma jkunx kapaċi jaderixxi mal-ħruxija tal-mikro-skala tal-heater jew tal-uċuħ tat-toqba. Dak li qabel kien pejst flessibbli u għall-mili tal-vojt-jsir sodda tat-trab maħlula jew sinterizzata b'kuntatt termali fqir. Ir-reżistenza tas-sħana tal-kuntatt tista 'tiżdied b'fattur ta' tnejn jew tlieta matul il-ħajja tas-servizz tal-platen. Dan iwassal għal trasferiment tas-sħana inqas effiċjenti u temperaturi operattivi ogħla għall-heater.

Pompa Mekkanika ta' Espansjoni Termali Differenzjali-Out
F'installazzjoni tal-heater tal-iskartoċċ, meta msaħħna, il-heater u t-toqba tal-metall tal-madwar jespandu b'rati opposti. Il-koeffiċjent ta 'espansjoni termali tal-metall (azzar, aluminju, eċċ.) Huwa differenti minn dak tal-għant tal-heater (ġeneralment azzar li ma jissaddadx jew Incoloy). Il-moviment relattiv bejn il-heater u l-bore f'kull ċiklu ta' sħana-up huwa bħal azzjoni żgħira ta' ippumpjar. Gradwalment il-grass jiġi estruż mill-interface-fenomenu magħruf bħala pump-out. Il-grass li jiġi evakwat ma jerġax jidħol wara li s-sistema tiksaħ. Il-volum tal-grass oriġinali jitbattal mill-interface fuq eluf ta' ċikli tas-sħana u jerġgħu jidhru-vojt.

Tibbies bl-ossidazzjoni
Iż-żejt tal-idrokarburi jew tas-silikonju se jossidizza f'temperaturi għoljin meta jkun espost għall-ossiġnu, (anki l-ammont żgħir maqbud fit-toqba). L-ossidazzjoni tibdel iż-żejt li joħroġ f'solidu li jwaħħal, gummy jew fraġli. Dan ir-residwu mwebbes għandu konduttività tas-sħana baxxa ħafna u ma jistax jgħaddi biex jimla l-vojt. Dan iżid saff ieħor ta 'insulazzjoni." Ir-rata ta' ossidazzjoni hija funzjoni esponenzjali tat-temperatura skont l-ekwazzjoni ta 'Arrhenius. B'kull żieda ta' 10 gradi fit-temperatura tal-operat ir-rata ta 'deterjorazzjoni tista' tirdoppja jew tittrippla.

Sintomi: Degradazzjoni tal-Prestazzjoni taż-Żona tat-Tisħin
Il-platen tad-degradazzjoni tar-reżistenza termali tal-grass TIM jieħu l-forma ta 'degradazzjoni bil-mod, ħafna drabi li ma tinnotax ta' żona ta 'tisħin. Dan is-sintomu mhuwiex falliment f'daqqa iżda telf progressiv tal-kapaċità biex tinkiseb temperatura tas-sett jew tinżamm uniformità madwar il-platen. Is-senser tat-temperatura interna tal-heater (termokoppja jew RTD) jista 'jkun għadu qed jaqra t-temperatura t-tajba, iżda t-temperatura tal-wiċċ tal-platen hija lura minħabba d-deterjorazzjoni tal-pont termali.

Il-heater irid jaħdem f'temperatura ogħla biex jinjetta l-istess fluss tas-sħana permezz tal-kuntatt bil-ħsara. Din it-temperatura interna ogħla tippromwovi t-tixjiħ tal-heater innifsu (ossidazzjoni tal-wajer tat-tisħin, fraġilità tal-insulazzjoni), li twassal għal burnout prematur. Għalhekk iż-żejt degradanti jsir robber kroniku u li ma tidhirx tal-prestazzjoni tal-platen u l-ħajja tal-heater.

Kwantifikazzjoni tad-degradazzjoni: kemm qed tikber ir-reżistenza termali?
It-tkabbir tar-reżistenza tas-sħana mhuwiex lineari. Huwa jobdi kurva tipika:

Stadju bikri (0-500 siegħa): Mhux ħafna bidla. Il-grass huwa ġdid u l-fażi taż-żejt hija intatta.

Mid-life (500–2000 siegħa): Evaporazzjoni u bidu tal-pomp-out. Ir-reżistenza termali tibda tiżdied, ġeneralment b'20-50% tal-valur oriġinali.

Late life (>2000 siegħa): tnaqqis aċċellerat Il-grass jinxef għal kollox, u fadal biss trab jew residwu mwebbes. Ir-reżistenza termali tista 'tiżdied b'100-200% jew aktar.

Iż-żmien eżatt jiddependi ħafna mit-temperatura. Griż tas-silikonju ta 'kwalità deċenti jista' jdum minn 5000 sa 10,000 siegħa f'temperatura ta '150ºC. L-istess grass f'250 grad jista 'jfalli f'inqas 1000 siegħa. Ir-rata ta 'degradazzjoni għandha dipendenza esponenzjali fuq it-temperatura, sabiex żieda ta' 10-15-il grad tnaqqas bin-nofs il-ħajja utli proġettata tal-kuntatt tal-grass.

Soluzzjonijiet prattiċi: ilaħħqu mad-degradazzjoni
Hemm żewġ tekniki biex jittrattaw id-degradazzjoni ta' TIMs ibbażati fuq il-grass-.

Manutenzjoni preventiva bi -Greating
Installazzjonijiet eżistenti li jużaw il-grass bħala l-interface jeħtieġu programm ta 'manutenzjoni proattiv. Il-pjan għandu jkun fih:

Verifiki Perjodiċi tal-Prestazzjoni Termali. F'input ta 'enerġija speċifikat kejjel id-differenza fit-temperatura bejn is-sensor tal-heater u l-wiċċ tal-platen. Kwalunkwe żieda f'din id-delta hija żieda fir-reżistenza tas-sħana.

• Frekwenza ta' re-greasing ippjanata: Ippjana għal re-grassing jew sostituzzjoni tal-heater kull 1-3 snin skont it-temperatura operattiva. It-toqba jitnaddaf mill-grass il-qadim u tiżdied kwantità ġdida mkejla ta 'temperatura għolja, grass b'demm baxx.

Grassijiet premium Mhux il-grass termali kollha huma ugwali. Tista 'żżid l-intervall tas-servizz b'mod drammatiku billi tispeċifika grass stabbli f'temperatura għolja, pereżempju grassijiet prodotti bi żjut sintetiċi u volatilità baxxa.

Alternattiva Permanenti: Fojl tal-Graphite
Għal dawk is-sitwazzjonijiet fejn l-affidabbiltà fit-tul-hija kruċjali u l-aċċess għall-manutenzjoni huwa limitat, interface tal-fojl tal-grafita hija rakkomandata. Il-fojl tal-grafita hija folja flessibbli magħmula minn grafita estiża kkompressata. M'għandu l-ebda fażi taż-żejt u għalhekk ma jistax jevapora jew jippompja jew jossidizza bl-istess mod. Il-fojl tal-grafita huwa kapaċi jżomm il-konduttività termali tiegħu (ġeneralment 5-10 W/m·K, ferm ogħla mill-grass) b'mod indefinit f'temperatura għolja u ċikliżmu termali. L-uniku żvantaġġ modest huwa li huwa ftit inqas konformi minn grass frisk għal uċuħ verament iebsa. Madankollu, fojl tal-grafita huwa pont termali permanenti, mingħajr manutenzjoni-għall-biċċa l-kbira tat-toqob tal-heater tal-iskartoċċ b'finituri standard tal-magni (Ra 3.2 mikron jew akbar).

Konklużjoni: Ħalliel insidjuż u kroniku tal-prestazzjoni tal-platen
Ħalliel kroniku moħbi tal-prestazzjoni tal-platen huwa l-mewt bil-mod mbassra ta 'grass termali. Hija problema li ma tasalx b'bang iżda pjuttost b'deterjorament sottili bil-mod fl-effiċjenza tat-tisħin u l-omoġeneità. Jekk jitħalla mhux iċċekkjat, il-grass li qed jitmermer jikkawża li l-ħiters jaħdmu aktar u jfallu qabel. Il-pont termali l-aktar kruċjali fil-platen huwa ħafna drabi dak li qed jaqa’ siekta, saff b’saff, hekk kif iż-żejt jifvaporizza u l-grass jinxef. Dan il-mod ta 'falliment huwa kompletament eliminat billi tagħżel interface tal-fojl tal-grafita għal installazzjonijiet ġodda. Għas-sistemi tal-grass eżistenti, l-uniku mod biex tiġi żgurata prestazzjoni termali kostanti u fit-tul-huwa li tinħoloq skeda ta' manutenzjoni proattiva b'ri-regrasing perjodiku jew sostituzzjoni tal-heater. L-ewwel stadju fil-kostruzzjoni ta 'sistema ta' platen imsaħħan estremament affidabbli huwa li tifhem id-degradazzjoni mistennija tat-TIMs tal-grass.