X'Materjali Jintużaw għal Pjanċi tat-Tisħin f'Applikazzjonijiet ta' Temperatura Għolja Ultra -Ol fuq minn 300 grad?

Pjanċi tat-tisħin tal-aluminju (tip standard, miksija b'PTFE) huma limitati għal madwar . 260 grad . Għal proċeduri li jeħtieġu 300 grad, 400 grad jew saħansitra ogħla, jiġu skjerati klassi distinta ta 'materjali u teknoloġiji tal-heater. Il-pjanċi tat-tisħin ta 'temperatura ultra-għolja huma komponenti vitali f'varjetà wiesgħa ta' setturi bħall-manifattura tas-semikondutturi, it-tqaddid kompost, l-iffurmar tal-ħġieġ u l-ittestjar tal-materjali b'temperatura għolja. L-għażla tal-materjal tal-pjanċa u t-tip tal-heater tiggarantixxi operazzjoni affidabbli, distribuzzjoni anke tas-sħana u ħajja twila ta 'servizz taħt stress termali intens.

Kriterji tal-Għażla tal-Materjal għal Pjanċi b'temperatura Għolja
Traditional materials are no longer viable at >300 grad: aluminju (punt tat-tidwib 660 grad iżda jitlef malajr is-saħħa 'l fuq minn 200 grad) u PTFE (użu kontinwu massimu 260 grad). Il-parametri ewlenin għall-għażla tal-materjali tal-pjanċa huma:

Temperatura massima ta' tħaddim kontinwu - Il-materjal għandu jkollu saħħa mekkanika u reżistenza għall-ossidazzjoni jew għat-tkaxkir fit-temperatura speċifikata.

Konduttività termali - Aktar ma tkun għolja l-konduttività, aħjar tkun l-uniformità tat-temperatura madwar il-pjanċa.

Koeffiċjent ta' espansjoni termali (CTE) - Għandu jaqbel ma' dak ta' ħiters inkorporati u hardware tal-immuntar biex jipprevjeni stress żejjed.

Reżistenza għall-korrużjoni u l-ossidazzjoni - Ta' sinifikat partikolari fl-arja jew f'atmosferi ta' proċess ħarxa.

L-ispiża u l-maknabbiltà - Aspetti prattiċi għall-manifattura.

Għażliet għall-materjal tal-pjanċa f'temperaturi ogħla minn 300 grad
L-għażla tal-materjal tiddependi fuq il-firxa tat-temperatura speċifika, l-uniformità meħtieġa u l-ambjent tal-proċess. Dawn huma l-aktar materjali popolari utilizzati.

Stainless Steel (304, 316, 321)
Pjanċi ta 'l-istainless steel huma tajbin għal madwar 500 C (300 C affidabbli). Il-gradi 304 u 316 għandhom reżistenza qawwija għall-ossidazzjoni u saħħa moderata. Għal ċikliżmu termali ripetut, il-grad 321 (stabbilizzat bit-titanju) joffri reżistenza superjuri għall-korrużjoni intergranulari.

L-istainless steel, madankollu, għandu konduttività tas-sħana relattivament baxxa (madwar 15 W/m·K għal 304, vs 205 W/m·K għall-aluminju). Pjanċi eħxen (15-25 mm) ħafna drabi huma meħtieġa biex tinkiseb temperatura tal-wiċċ uniformi. Jekk il-pjanċa ma tkunx ħoxna biżżejjed, jew jekk il-ħiters jitpoġġew qrib wisq tal-wiċċ, jista 'jiżviluppa t-tgħawwiġ. F'temperaturi li jaqbżu l-500 grad l-ossidazzjoni ta 'l-istainless steel taċċellera u huma meħtieġa ligi għolja tan-nikil.

Nikil-Ligi tal-Kromju (Incoloy, Inconel)
Nikil-kromju-ligi tal-ħadid għal dazju ħarxa bħal Incoloy (800, 825) u Inconel (600, 625) Dawn il-materjali għandhom saħħa tajba ħafna u reżistenza għall-ossidazzjoni sa 800 grad u aktar. Huma l-materjali ppreferuti għat-tisħin ta 'pjanċi fl-arja jew atmosferi korrużivi f'temperaturi ta' 500-800 grad.

Incoloy 800 għandu temperatura massima kontinwa ta 'madwar 870 grad. B'konduttività termali ta 'madwar 11-15 W/m·K, hija simili għall-istainless steel. Għandu kontenut għoli ta 'nikil li jirreżisti l-ossidazzjoni u l-qsim tal-korrużjoni tal-istress tal-klorur. Inconel 600 jista 'jiġi utilizzat sa 1090 grad madankollu l-konduttività termali taqa' għal bejn wieħed u ieħor 15 W/mK f'temperatura ambjentali u 20 W/mK fi 800 grad. Dawn il-ligi jiswew sostanzjalment aktar mill-istainless steel iżda huma tipikament l-unika għażla vijabbli għal proċeduri ta 'temperatura ultra-għolja.

Aluminju fondut Bronż jew Ħadid Duttili
Il-bronż tal-aluminju fondut (liga tar-ram-aluminju) huwa kandidat qawwi għal applikazzjonijiet moderati ta 'temperatura għolja (300-450 grad) peress li jippossjedi saħħa eċċellenti u konduttività termali eċċellenti (~ 40-60 W/m·K). Huwa utilizzat ħafna għal imut tal-hot plate u tagħmir għall-iffurmar fejn it-trasferiment tas-sħana huwa importanti. Iżda l-bronż tal-aluminju mhuwiex aċċettabbli 'l fuq minn 500 grad minħabba l-ossidazzjoni.

Ħadid duttili (ħadid fondut nodulari) jista 'jintuża għal madwar 600 grad b'konduttività termali ta' madwar 30-40 W / m·K. Irħas minn ligi tan-nikil u jistgħu jiġu ffurmati f'forom ikkumplikati. Il-ħadid duttili huwa madankollu suxxettibbli għal skalar tal-wiċċ f'500 grad C sakemm mhux miksi jew utilizzat f'atmosfera kkontrollata.

Materjali Alternattivi Eżotiċi
Għall-akbar applikazzjonijiet ta 'temperatura (800-1200 grad) jintużaw pjanċi taċ-ċeramika (alumina, karbur tas-silikon) jew pjanċi tal-grafita. Il-pjanċi taċ-ċeramika għandhom konduttività termali baxxa ħafna (20–30 W/m·K għall-karbur tas-silikon, 3–5 W/m·K għall-alumina) li tista 'toħloq temperatura mhux -uniformità sakemm ma tinbenax bir-reqqa b'apparat ta' tisħin imxerred. Il-pjanċi tal-grafita għandhom konduttività termali tajba (100-150 W/mK). Madankollu, l-ossidazzjoni tibda lil hinn minn 400 grad u teħtieġ atmosfera protettiva (vakwu jew gass inert). Dawn il-materjali huma barra mill-firxa ta 'hot plates industrijali normali, iżda huma msemmija għall-kompletezza.

Teknoloġiji tal-Heater tat-Temperatura Għolja tal-Pjanċa
Il-heater inkorporat fi jew imwaħħal mal-pjanċa għandu jkun kapaċi jirreżisti temperaturi għoljin ukoll. Standard PTFE iżolati jew Heaters tas-silikonju tal-lastku mhumiex aċċettabbli 'l fuq minn 260 grad. It-tipi ta 'heater hawn taħt jintużaw għal pjanċi ta' temperatura ultra-għolja.

Ħiters tal-Iskrataċ - Temperatura Għolja
Il-ħiters tal-iskrataċ huma ħiters reżistenti ċilindriċi li jitwaħħlu f'toqob imtaqqbin speċjali fil-pjanċa. Għal servizz 'il fuq minn 300 grad, il-materjal tal-għant għandu jkun liga għolja tan-nikil (Incoloy 800, Inconel 600) jew azzar li ma jissaddadx b'reżistenza aċċettabbli għall-ossidazzjoni. L-insulazzjoni ta 'ġewwa hija ossidu tal-manjeżju kompressat (MgO) li huwa stabbli għal> 800 grad. Il-ħiters tal-iskrataċ jistgħu jilħqu temperaturi tal-wiċċ ta '750 grad u aktar.

Dawn il-ħiters jippossjedu densità ta 'enerġija tajba ħafna (sa 50 W/cm 2 ) u jistgħu jiġu rranġati fi gradilja biex tinħoloq temperatura uniformi tal-pjanċa. Madankollu, in-nuqqas ta 'qbil CTE bejn l-għant tal-heater u l-materjal tal-pjanċa għandu jitqies. Loose fit (0.05–0.10 mm spazju) jippermetti espansjoni u sostituzzjoni tal-heater.

Mika Insulated Band jew Strip Heaters
Il-ħiters iżolati tal-majka huma magħmulin minn wajer tar-reżistenza mdawwar fuq qalba tal-majka imdaħħla bejn folji tal-majka u miksija f'kisja tal-metall (azzar li ma jissaddadx jew Incoloy). Normalment dawn il-ħiters huma jew ikklampjati madwar il-periferija jew imbarrati man-naħa ta 'taħt ta' pjanċa tat-tisħin. L-insulazzjoni tal-majka hija kklassifikata għal tħaddim kontinwu f'temperaturi sa 480 grad (xi gradi sa 650 grad [). Il-ħiters tal-majka huma ideali għal diversi applikazzjonijiet ta 'pjanċa ta' temperatura għolja, bit-temperatura tal-għant tal-metall tilħaq 450-600 grad.

Strip heaters (sezzjoni trasversali rettangolari-) jistgħu jiġu mitfugħa fil-pjanċa jew imwaħħla fi skanalaturi bil-makna. Għandhom densità ta' watt aktar baxxa (spiss 5–15 W/cm2) mill-ħiters tal-iskrataċ, iżda huma aktar faċli biex jinbidlu.

Ħiters elettriċi tal-Fibra taċ-ċeramika
Għal temperaturi tal-pjanċa 'l fuq minn 600 grad heaters iżolati tal-fibra taċ-ċeramika huma utilizzati. Dawn jimpjegaw wajer ta 'reżistenza (FeCrAl jew NiCr) imdaħħal f'kutra tal-fibra taċ-ċeramika jew bord taċ-ċeramika ffurmat bil-vakwu-. L-insulazzjoni taċ-ċeramika hija robusta għal 1200 grad. Ħiters bħal dawn huma ta' spiss utilizzati bħala pannelli ta' radjaturi ħielsa-, mhux inkapsulati fi pjanċa tal-metall. Jekk pjanċa tal-metall għadha meħtieġa (jiġifieri għal appoġġ mekkaniku jew saħansitra distribuzzjoni tat-temperatura), heater taċ-ċeramika jista 'jinstab wara pjanċa rqiqa Incoloy, il-pjanċa tissaħħan bir-radjazzjoni u l-konduzzjoni.

Grafika tal-Għażla tal-Materjal tal-Pjanċa tat-Tisħin tat-Temperatura Għolja-
It-tabella li ġejja tiddeskrivi l-karatteristiċi ewlenin tal-materjali tipiċi tal-pjanċa tat-tisħin b'temperatura għolja.

Materjal Max Kontinwu Grad ta 'Temperatura Konduttività Termali W/m·K Cost Relattivi Applikazzjonijiet Tipiċi
Aluminju (6061) 200 (kisi) 205 Baxx Mhux xieraq 'il fuq minn 260 grad Stainless Steel 304 500 15 Baxx Għan ġenerali għal 500 grad ; riskju ta' warping
Stainless Steel 321 550 15 Baxxa-Medju Reżistenza għaċ-ċikliżmu termali
Incoloy 800 870 11-15 Għoli 500-800 grad; reżistenza għall-ossidazzjoni
Inconel 600 1090 15-20 Għoli ħafna Temperaturi estremi; atmosferi korrużivi
Bronż tal-Aluminju fondut 450 40-60 Konduttur Medju Tajjeb; Għodod tal-iffurmar
Ħadid duttili 600 30-40 Baxx-MedjuIrħis sa 600 grad ; skalar hawn fuq
Karbur tas-Silikon (ċeramika) 1400 20-30 Brittilità għolja ħafna f'temperatura għolja
Disinn ta' Pjanċi - Konsiderazzjonijiet Prattiċi
Taqbil ħażin ta 'Espansjoni Termali
Jekk daħħal ħiters tal-metall (ħiters tal-iskartoċċ bħal dawn) fi pjanċa ta 'materjal differenti, trid tikkunsidra d-differenza fil-koeffiċjent ta' espansjoni termali (CTE). Pereżempju, heater tal-iskartoċċ Incoloy għandu CTE ta 'madwar 15 x 10⁻⁶/ grad, u pjanċa Incoloy għandha CTE simili, għalhekk m'hemm l-ebda nuqqas ta' qbil. Pjanċa ta 'l-istainless steel (CTE ~ 17) madankollu, b'ħiters ta' Inconel (CTE ~ 14) se tiġġenera tensjoni ta 'shear meta msaħħna. It-twaħħil tal-clearance u l-kompost kontra -seize f'temperatura għolja jew fojl tal-grafita jagħmlu moviment relattiv possibbli.

Reżistenza għall-ossidazzjoni
Għal pjanċi li jaħdmu f'500 C fl-arja l-ossidazzjoni tal-wiċċ hija inevitabbli. Kisi ta 'ossidu rqiq jista' jkun tollerabbli, iżda skalar sinifikanti jista 'jbiddel l-emissività u jniġġes il-proċess. Tindif perjodiku jew applikazzjoni ta 'kisi taċ-ċeramika b'temperatura għolja (eż., ibbażat fuq l-alumina) jista' jgħin biex jitnaqqas l-iskala. F'applikazzjonijiet kritiċi tindif ta' gass inert (nitroġenu jew argon) jista' jiġi utilizzat madwar il-pjanċa.

Pjanċa tal-Immuntar għal Heater
F'temperaturi elevati, l-ibbrejżjar jew l-iwweldjar tal-ħiters fil-pjanċa normalment jiġi evitat, peress li s-sostituzzjonijiet huma mbagħad impossibbli. Ikklampjar mekkaniku (għal strip heaters) jew ħiters tal-iskartoċċ li jistgħu jitneħħew f'toqob imtaqqbin huma l-għażliet rakkomandati. Pejst termali jew mili konduttiv (eż. ibbażat fuq il-grafita-) għandu jiġi applikat bejn il-heater u l-pjanċa biex iżid it-trasferiment tas-sħana u jimla l-vojt minħabba l-espansjoni.

Fil-qosor
Pjanċi tat-tisħin għal applikazzjonijiet ta 'temperatura għolja li jaqbżu t-300 grad jeħtieġu materjali uniċi u teknoloġija tal-heater. Aluminju u PTFE, standard, jitilgħu sa madwar 260 grad. Il-ħiters tal-majka-iżolati jew tal-iskartoċċ fi pjanċi tal-istainless steel huma ekonomiċi għall-medda ta '300-500 grad, iżda għandhom jiġu ttrattati t-tgħawwiġ u l-ossidazzjoni. Ligi tan-nikil-kromju (Incoloy, Inconel) huma ppreferuti bħala materjali tal-pjanċa għall-medda ta 'grad 500-800 bl-użu jew ħiters tal-iskartoċċ b'temperatura għolja (għant Incoloy, insulazzjoni MgO) jew ħiters tal-fibra taċ-ċeramika. Fil-medda 300-600 grad, il-bronż tal-aluminju fondut u l-ħadid duttili għandhom użi speċjalizzati fejn il-konduttività tas-sħana hija ffavorita. Kwalunkwe komponent jinkiser malajr jekk tinqabeż it-temperatura massima kontinwa. Dan huwa kif il-limiti materjali jiddefinixxu l-pakkett operattiv vijabbli. Permezz ta 'għażla xierqa ta' materjali tal-pjanċi u tipi ta 'heater, jistgħu jiġu ddisinjati pjanċi affidabbli ta' tisħin b'temperatura għolja għal proċessi industrijali eżiġenti.