Під час-ламінування під високим тиском-для друкованих плат, композитних панелей або декоративних ламінатів-нагрівальна пластина має витримувати величезні сили стиску, зберігаючи при цьому точну площинність і рівномірну температуру. Стандартна конструкція нагрівальної плити не витримає цієї служби. Вказівка aнагрівальна пластина для ламінування високого тискувимагає особливої уваги до допусків площинності, товщини плити, довговічності нагрівача та обробки поверхні. У цьому посібнику викладено важливі характеристики та інженерні міркування для нагрівальних пластин, які використовуються в гідравлічних пресах для ламінування.
Основні вимоги до конструкції для нагрівальних пластин-ламінування під високим тиском
Нагрівальна пластина в пресі для ламінування одночасно виконує дві функції: забезпечує рівномірне нагрівання для затвердіння або склеювання шарів і рівномірно передає тиск ламінування на заготовку. Збій будь-якої функції призводить до відхилення продукту. Наступні специфікації є важливими.
1. Площинність і паралельність
Важливою характеристикою є рівність робочої поверхні нагрівальної пластини. Під повним тиском ламінування (зазвичай 100–400 psi або 0,7–2,8 МПа на заготовці) будь-яка поверхнева нерівність переходить безпосередньо на ламінат, викликаючи зміну товщини, розшарування або дефекти поверхні.
Інструкції щодо специфікації:
Площинність повинна підтримуватися на рівні 0,001–0,002 дюйма на фут (0,08–0,17 мм на метр) при вимірюванні при кімнатній температурі на порожній пластині.
Після механічної обробки пластину часто знімають-напругу (термічно обробляють), щоб запобігти викривленню під час нагрівання до робочої температури (зазвичай 150–250 градусів для багатьох ламінатів).
Паралельність між верхньою та нижньою гранями (для одного валика) або між протилежними валиками в багато-пресі денного світла має бути такою ж жорсткою, зазвичай у межах 0,002 дюйма на фут.
У конструкції преса для ламінування площинність перевіряється за допомогою прецизійної лінійки та щупів або координатно-вимірювальної машини (CMM). Важливо, щоб рівність зберігалася як при термічних, так і при механічних навантаженнях.
2. Матеріал пластини та товщина для жорсткості
Плита повинна протистояти прогину під тиском застосованого преса. Прогин збільшується з довжиною пластини і зменшується з кубом товщини. Вибір матеріалу впливає на жорсткість (модуль пружності) і теплопровідність.
Загальні матеріали:
| матеріал | Модуль пружності (ГПа) | Теплопровідність (Вт/м·K) | Типове використання |
|---|---|---|---|
| Сталь (A36, 4140) | 200 | 45 | Високотоннажні, зносостійкі-поверхні |
| Алюміній (6061-T6) | 69 | 167 | Менший тоннаж, швидша теплова реакція |
| Нержавіюча сталь (304, 316) | 193 | 16 | Корозійні середовища, висока температура |
Сталь є кращою для ламінування під високим{0}}тиском через її високу жорсткість і низький прогин під навантаженням. Алюміній можна використовувати для менших пресів або нижчого тиску, але для досягнення еквівалентної жорсткості потрібна значно більша товщина.
Визначення товщини плити:
Потрібна товщина розраховується на основі незакріпленого прольоту плити (відстані між опорами рами преса), максимального тиску ламінування та допустимого прогину. Загальне емпіричне правило для сталевих пластин: товщина (дюйми) ≈ 0,3 × (розмах у футах) для навантаження 200 фунтів на квадратний дюйм з обмеженням прогину 0,002 дюйма на фут. Для точного проектування виконується аналіз кінцевих елементів (FEA).
Типова-нагрівальна пластина для ламінування під високим тиском, виготовлена зі сталі, має товщину від 25 мм (1 дюйм) для невеликої пластини 300 мм × 300 мм до 100 мм (4 дюйми) або більше для преса для панелей 1,5 м × 3 м.
3. Довговічність нагрівача при стискаючому навантаженні
Нагрівальні елементи, вбудовані в пластину, повинні витримувати повторні цикли стиснення без збоїв. Зазвичай використовуються два види обігрівача.
Трубчасті нагрівачі (рифлена конструкція):
Трубчасті нагрівачі в металевій -оболонці (Incoloy або нержавіюча сталь) запресовуються в оброблені пази на тильній стороні пластини. Під тиском ламінування пластина відчуває напругу стиску по всьому поперечному-перерізу. Якщо канавки занадто дрібні або нагрівач не підтримується повністю, трубка може бути розчавлена або її внутрішній опірний дріт може замкнутись.
Специфікація для трубчастих нагрівачів:
Глибина канавки має точно відповідати діаметру труби (зазвичай посадка з натягом 0,1–0,2 мм).
Над дном канавки до робочої поверхні повинен залишатися суцільний шар матеріалу (не менше 3-5 мм). Це гарантує, що трубка не видавлюється і не деформується під тиском.
Трубки іноді інкапсулюють теплопровідним цементом після введення, щоб усунути порожнечі.
Картриджні нагрівачі:
Картриджні нагрівачі вставляються в просвердлені глухі отвори, як правило, із зворотного боку або краю пластини. Це круглі циліндричні елементи з-внутрішньою упаковкою високої щільності. Оскільки вони повністю закриті в-допусковому отворі, вони за своєю суттю більш стійкі до здавлювання, ніж трубчасті нагрівачі у відкритих канавках.
Переваги ламінування під високим{0}}тиском:
Чудова міцність на стиск – стінки отвору повністю підтримують картридж.
Можлива більша щільність ват (до 50 Вт/см² порівняно з ~15 Вт/см² для трубчастих).
Простіша заміна – картриджі можна витягти без обробки.
Недолік:Потрібно більше отворів, щоб закрити площу пластини, що збільшує час обробки та ймовірність термічної не{0}}однорідності, якщо відстань не оптимізовано.
Важливо, щоб нагрівальні елементи зберігали електричну ізоляцію під час стиснення. Високо{1}}температурна ізоляція (оксид магнію, слюда або кераміка) повинна бути розрахована на комбіноване теплове та механічне навантаження. Тест мегометром після встановлення та перед першим використанням перевіряє цілісність ізоляції.
4. Оздоблення поверхні та зносостійкість
Робоча поверхня нагрівальної плити піддається багаторазовому контакту з ламінатом, плівкою, що знімається, і інструментами для чищення. Вирішальними є зносостійкість і стабільне покриття.
Варіанти специфікації:
Тверде хромування– товщина 0,05–0,1 мм, твердість 65–70 HRC. Забезпечує відмінну зносостійкість і властивості відчеплення. Зазвичай використовується для пресування друкованих плат і декоративного ламінату.
Азотування (сталеві пластини)– Цементувальна термічна обробка, яка створює затверділий шар 0,2–0,5 мм (55–60 HRC). Без зміни розмірів, хороша зносостійкість.
PTFE або фторполімерне покриття– Поверхня з низьким коефіцієнтом тертя та анти{0}}неприлипанням, але менш міцна під високим тиском. Підходить для ламінату з низьким- циклом або м’якшими.
Полірована нержавіюча сталь– Для гігієнічних або корозійних середовищ (наприклад, харчові або медичні ламінати). Вимагає періодичного повторного полірування.
Оздоблення поверхні зазвичай визначається як Ra (середня шорсткість). Для ламінування під високим{1}}тиском звичайною є обробка 0,4–0,8 мкм Ra. Для ламінатів оптичного-класу може знадобитися більш гладке покриття (0,1 мкм Ra), але це збільшує вартість.
Контрольний список специфікацій для нагрівальної плити для ламінування під високим{0}}тиском
Під час запиту пропозиції або написання специфікації закупівлі слід включити такі пункти:
| Специфікація | Типове значення / рекомендація |
|---|---|
| Розміри пластини (Д × Ш × Т) | Для встановлення пресового отвору; товщина, розрахована з розмаху та тоннажу |
| матеріал | Сталь (4140, A36) або алюміній (6061) |
| Рівність (кімнатна температура) | Менше або дорівнює 0,001–0,002 дюймів/фут (менше або дорівнює 0,08–0,17 мм/м) |
| Паралельність (верх/низ) | Менше або дорівнює 0,002 дюйма/фут (0,17 мм/м) |
| Оздоблення поверхні (Ra) | 0,4–0,8 мкм (0,4 для критичних оптичних ламінатів) |
| Обробка поверхні | Твердий хром (0,05–0,1 мм) або азотування |
| Максимальна робоча температура | Зазвичай 200–250 градусів для стандартних ламінатів; вище для спеціальних композитів |
| Тип нагрівального елемента | Картриджні нагрівачі (рекомендовано) або трубчасті нагрівачі з повними-опорними канавками |
| Щільність ват | Менше або дорівнює 15 Вт/см² для трубчастих; Менше або дорівнює 35 Вт/см² для картриджа (з рівним інтервалом) |
| Рівномірність температури по плиті | ±2 градуси або краще за заданим значенням |
| Кількість зон нагріву | Multiple zones recommended for plates >600 мм будь-якого розміру |
| Розміщення термопари | Вбудований в плиту, не контактує з нагрівачами, зазвичай 2–6 зон |
| Електрична ізоляція | Megger test >10 МОм при 500 В постійного струму після складання |
| Максимальний тоннаж преса | Надається виробником преса; плита має пройти FEA-підтвердження для цього навантаження |
Додаткові зауваження щодо багато-пресів денного світла
У багато-пресі для ламінування денного світла (кілька нагрівальних пластин, складених із проміжками між ними), кожна пластина піддається тиску з обох боків. Плита повинна бути симетричною за конструкцією, з однаковою площинністю та обробкою поверхні на обох робочих гранях. Нагрівальні елементи зазвичай розміщуються в центральній нейтральній площині, щоб уникнути різного теплового розширення, яке може деформувати пластину. Картриджні нагрівачі, встановлені з країв, є кращими, оскільки їх можна центрувати в межах товщини пластини.
Теплова однорідність під тиском
Тиск ламінування може впливати на теплопередачу. Стиснуті матеріали часто мають вищу теплопровідність, ніж сипучі пакети. Конструкція плити повинна враховувати будь-які тепловідводи (наприклад, зв’язувальні стрижні рами преса або лінії охолодження). Рекомендується моделювання FEA, яке включає як теплові, так і механічні навантаження. Симуляція перевіряє:
Прогин під повним тоннажем
Розподіл температур із запропонованою схемою розташування нагрівача
Концентрація напруги навколо отворів або канавок нагрівача
Висновок
Для ламінування під високим{0}}тиском потрібна надійна, точно{1}}нагрівальна плита. Допуски на площинність 0,001–0,002 дюйма на фут забезпечують рівномірний розподіл тиску та консистенцію продукту. Товсті сталеві пластини стійкі до прогину, товщина яких розраховується на основі розміру преса та тоннажу. Картриджні нагрівачі забезпечують чудову довговічність під навантаженням на стиснення порівняно з трубчастими нагрівачами, оскільки вони повністю закриті в просвердлених отворах. Обробка поверхні, така як тверде хромування або азотування, подовжує термін служби пластини та покращує звільнення від ламінату. Детальний контрольний список специфікацій керує процесом закупівлі. Спеціальна{10}}технологія забезпечує надійне виробництво. Дотримуючись цих вказівок, aнагрівальна пластина для ламінування високого тискуможе забезпечувати роки служби у вимогливих додатках преси, від друкованих плат до аерокосмічних композитів.
