Ki jan sifas plat yon plat chanje ak tanperati akòz ekspansyon tèmik?

Yo mezire ak verifye yon plak chofaj ki fèk -freze, ki jis soti nan boutik-broyaj presizyon, li absoliman plat-nan yon tanperati chanm nan 20 degre Sèlsiyis. Men, li nan yon boule 300 degre Sèlsiyis pandan lavi travay li. Nan tanperati ki pi wo sa a, gwo blòk metal la te elaji nan tout direksyon epi sifas pafètman koupe li pa egzakteman menm fòm. Flatness nan yon plat se yon objektif chanjman, tou depann de tanperati. Yon manifakti plat mèt konnen sa, epi final la, moulen frèt anjeneral se yon konsyan, pre-koupe konpanse, ki fèt pou jwenn plat la pafè nan eta a cho, k ap travay.

Atik sa a gade nan chanjman nan platine plat ak ekspansyon tèmik tanperati pran plas. Poukisa chofaj inifòm raman akonpli nan pratik. Ki sa enjenyè yo fè pou korije distorsyon previzib.

Fizik ekspansyon tèmik nan yon plato
Ki jan chalè chanje fòm
Metal yo tout elaji lè yo chofe. Pou yon plak, yon blòk rektangilè epè nan asye, aliminyòm oswa lòt alyaj, chanjman an nan nenpòt dimansyon lineyè se:

ΔL= * L0 * ΔT

kote se koyefisyan ekspansyon tèmik (CTE), L0 se longè inisyal la ak ΔLΔT se ogmantasyon tanperati a. Pou egzanp, yon plak asye 500 mm (≈12 × 10−6 / degre ≈12 × 10−6 / degre) chofe soti nan 20 degre a 300 degre ogmante nan longè pa apeprè 1.7 mm. Pwoblèm kle a sepandan se pa ekspansyon absoli la men pito ki jan ekspansyon ki pa-inifòm atravè volim plato a lakòz depa nan plat.

Inifòm Chofaj vs Reyalite:
Si yon plak chofe konplètman inifòm, epi li gen yon estrikti entèn absoliman simetrik, li ta jis monte nan tout direksyon, epi rete plat. Men, an verite chofaj pa janm totalman omojèn. Chofaj elektrik katouch yo anjeneral sitiye pi pre figi k ap travay la (sifas tèt) pou fasilite transfè chalè efikas. Bor yo bay chalè nan lè ki antoure a. Mwayen plat la se tèmik pi byen izole nan anviwònman an refwadisman pase bor yo. Asimetri sa yo pwodui ekspansyon diferans, ki mennen nan tansyon entèn ak deformation.

Platin cho a respire. Li elaji. Flatness li se yon dans ak chalè a. Li se yon fòm dinamik ki varye ak chak degre nan ogmantasyon tanperati.

Kòz tipik nan Platen Warpage
Bese bimetalik
Bimetalik koube se yon rezilta komen ak previzib. Si yon plato fèt ak de metal diferan kole ansanm (egzanp yon tèt asye pur ak yon baz asye modere), oswa si aparèy chofaj entèn yo sitiye byen lwen yon fas ak tou pre lòt la, Lè sa a, estrikti a konpòte li tankou yon teren bimetalik. Figi ki pi cho a elaji plis pase figi ki pi fre ak boukl platin yo. Si figi k ap travay la pi cho lè sa a plat la konvèks anwo (sant lan pi wo pase maj yo). Si bò dèyè a pi cho, plato a vin konkav (sant koule).

Menm yon plak yon sèl metal ka gen koube bimetalik si yon eleman chofaj enplante nan -sant. Bò plat ki pi pre aparèy chofaj la vin pi cho, li elaji pi plis ak deformation tout asanble a.

Edge refwadisman konvèks distòsyon
Si yon gwo, epè plat se tè absoliman plat nan tanperati chanm li pral souvan vin yon ti jan konvèks sou figi a k ​​ap travay cho lè li chofe jiska tanperati a opere. Sa a se paske sant la nan plak la se pi lwen lwen bor yo refwadisman pase perimèt la. Chalè deplase sou kote soti nan mitan pi cho a nan maj ki pi fre, kreye yon gradyan tanperati: mitan an rete pi cho, elaji plis, ak Se poutèt sa baton moute pi wo a pi fre, kote mwens gonfle. Rezilta a se yon fòm bòl-, konvèks sou figi cho ak konkav sou lòt bò a.

Anisotropi nan materyèl ak estrès rezidyèl
Liberasyon inegal nan estrès rezidyèl nan pwosesis fabrikasyon inisyal la (distribisyon, fòje, woule) apre chofaj ka mennen nan deformation enprevizib. Epitou, metal ki gen ekspansyon tèmik anisotropik (egzanp, sèten konpoze oswa alyaj solidifye direksyon) ka elaji diferan nan diferan direksyon, konfonn prediksyon plat.

Quantification ak prediksyon distòsyon tèmik
Flatness nan Tanperati Fonksyònman
Yon nòt teknik enpòtan: yon platin fèt pou plat nan tanperati opere, pa nan tanperati chanm. Yon plak ki konplètman plat nan 20 degre ka defòme akseptab nan 300 degre, ak kontrèman yon plak ki parèt espre konkav oswa konvèks pandan y ap frèt ka absoliman plat sèlman nan tanperati pwosesis espesifye a. Achtè plak presizyon yo dwe toujou gen sètifye plat la nan kondisyon travay ki cho, fiks -.

Kat tèmik ak analiz eleman fini (FEA)
Analiz Eleman fini (FEA) yo itilize pou konsepsyon plak modèn pou estime distòsyon tèmik anvan nenpòt metal koupe. Modèl FEA a konsiste de:

Jeyometri platin (thermocouple ak twou aparèy chofaj)

Karakteristik materyèl (CTE, konduktiviti tèmik, modil elastik)

Sikonstans fwontyè (chalè antre nan aparèy chofaj, pèt nan lè, konveksyon nan kwen)

Tanperati fonksyònman dezire ak flux chalè

Simulation a bay yon kat chalè ak yon fòm prevwa defòme. FEA jeneralman konfime yon banza konvèks nan tanperati pou yon platin chofaj elektrik estanda ak aparèy chofaj katouch ki sitiye tou pre figi k ap travay la, ak sant la ap monte pa yon kantite previzib (eg . 0.05 mm sou yon longè 500 mm).

Solisyon Precision: Pre-Manje Konpanse
Mezire deformation
Yo mezire yon plak reprezantan (oswa yo itilize yon previzyon FEA ki byen-valide) nan tanperati opere sib la pou pran an konsiderasyon koube tèmik nan distòsyon aktyèl la. Sa a se reyalize pa mwayen yon pwofonde kontak oswa yon Capteur deplasman lazè mete sou yon pon referans tèmik separe ak plak la. Mezi a montre egzak konvèks oswa konkavite nan tanperati.

Kreye yon koub ranvèse
Yon fwa ke distòsyon eta cho a -konprann, platin frèt la taye ak yon koub korije, jis ranvèse. Pou egzanp, si platin cho a konvèks pa 0.04 mm nan sant la, Lè sa a, plato frèt la se tè konkav pa egzakteman 0.04 mm nan sant la. Ekspansyon diferans lan sou chofaj lakòz sant la dwe leve ak fòm nan ansyen konkav yo dwe aplati nan yon sifas parfètman plat. Sa a se yon apwòch tipik nan yon zouti plak gwo-presizyon.

Limit ranbousman
Broyage pre-konpanse efikas pou distorsyon previzib ak repwodiktif. Li pa konplètman konpanse pou:

Deformasyon pasajè pandan sik chofe oswa refwadi (jeneralman plani se sèlman defini nan eta estab)

Eleman aparèy chofaj ki lach oswa kontak tèmik ensifizan ki lakòz deformation asimetri oswa enstab

Distòsyon ki te koze pa chaj chalè inegal aplike pa atik travay la tèt li

Konklizyon: zouti ki fè espre enpafè
Yon plat chofaj parfe plat se yon konpwomi tèmik, enpafè nan tanperati chanm men ap detann nan yon plat pafè anba chalè a nan pwòp operasyon li yo. Zouti ki pi egzat yo se souvan sa yo ki fè espre konstwi yon ti kras mal, pou yo se andomaje nan itilizasyon. Manifakti yo konprann fizik ekspansyon tèmik yo, yo sèvi ak FEA pou predi distòsyon epi yo itilize broyage pre-konpanse pou bay plak ki kenbe plati anba-milimèt nan dè santèn de degre Sèlsiyis. Sa a se yon triyonf an silans nan jeni tèmik sou tandans inivèsèl metal yo deplase ak chalè.