Kako se ravnost velike, segmentirane grijaće ploče mijenja pri vakuumu u odnosu na atmosferski tlak?

Velika segmentirana ploča za grijanje, strojno obrađena na mikrone, može izgledati dimenzionalno stabilno u normalnim postavkama trgovine. Ali nakon što se postavi u vakuumsku komoru, njegov oblik se može lagano promijeniti. Bez zraka, atmosferski tlak od 14,7 psi koji je bio primijenjen na sve što je bilo izloženo je nestao. To omogućuje unutarnjim zaostalim naprezanjima, koja su inicijalno uravnotežena vanjskim opterećenjima, da se redistribuiraju i proizvedu vidljivu promjenu ravnosti.

Vakuum ravnosti segmentirane ploče u odnosu na atmosferske okolnosti predstavlja značajan problem za visoko-precizne toplinske i vakuumske sustave obrade gdje čak i mikrometarska distorzija može utjecati na jednolikost procesa.

Kako vakuum mijenja mehaničku ravnotežu
Ravnoteža opterećenja na velikim pločama se u osnovi mijenja uvjetima vakuuma.

Gubitak atmosferskog uzgona
U atmosferskim uvjetima:

Vanjski pritisak ravnomjerno se raspoređuje po izloženim površinama

Ovo dosljedno opterećenje donekle obuzdava mehanička naprezanja

Male deformacije mogu biti skrivene ili potisnute

Nakon primjene vakuuma:

Vanjski pritisak se podiže

Polja unutarnjeg naprezanja glavni su pokretači oblika

Strukturno labavljenje postaje vidljivo

Vakuum je nevidljiva ruka, koja delikatno pre{0}}oblikuje metal.

Ponašanje naklona velikih segmentiranih ploča
Segmentirane grijaće ploče ponašaju se kao tanka elastična ploča.

Drumhead Response
Kada se primjenjuje vakuum:

Ploča može biti blago nagnuta.

Otkloni su često reda veličine od nekoliko mikrona do nekoliko desetaka mikrona

Lokalizirano diferencijalno kretanje između segmenata može se prikazati segmentiranim strukturama

To nije katastrofalna posljedica, ali je važna u preciznim toplinskim procesima kao što je proizvodnja poluvodiča ili sinteriranje sofisticiranih materijala.

Učinak strukture segmentacije
Segmentacija dovodi do:

Nekoliko mehaničkih veza

Neznatno različita područja toplinskog širenja

Lokalne razlike u krutosti

Deformacija pod vakuumskim opterećenjem može se povećati ili modificirati zbog takvih uzroka.

Čimbenici koji utječu na varijaciju ravnosti
Stupanj izobličenja ovisi o nizu mehaničkih i materijalnih karakteristika.

Debljina i krutost ploče
Krutost ploče uvelike ovisi o geometriji.

Krutost na savijanje proporcionalna je kubu debljine

Mala smanjenja debljine rezultiraju velikim smanjenjem krutosti

Deblje ploče su bolje otporne na savijanje-izazvano vakuumom

prilično male varijacije u dizajnu debljine mogu dovesti do prilično značajnih varijacija u ponašanju otklona.

Preostali proizvodni stres
Zaostali napon jedan je od ključnih čimbenika deformacije nakon ugradnje.

Operacije strojne obrade mogu izazvati-zakočene napetosti

Zavarivanje ili spajanje mogu uzrokovati asimetrična polja naprezanja

Ti se učinci smanjuju toplinskom obradom ili tehnikama ublažavanja stresa.

Ploča koja je na odgovarajući način smanjena naprezanjem obično ima:

Manje izobličenja vakuuma

Dugoročno ponašanje ravnosti stabilnije

Simetrija u konstrukciji
Simetrija je važan pristup ublažavanju.

Za simetričnu konstrukciju ploče:

Preraspodjela naprezanja je ravnomjernije raspoređena

Struktura je uravnotežena silama vakuuma

Minimizirani otklon mreže

Deformacija se povećava pod asimetričnim diferencijalnim tlakom.

Mjerenje stvarnog radnog stanja
Provjera ravnosti mora odražavati stvarne uvjete postupka.

Vakuumsko-državno mjeriteljstvo: u čemu je problem
Ploča koja izgleda ravna na okolnom zraku možda nije ravna pod vakuumom. Stoga:

Ravnost treba ispitati na razinama radnog vakuuma

Ako je moguće, treba reproducirati toplinske uvjete

potrebno je uzeti u obzir opuštajuće učinke ovisne o vremenu

To znači da se kriteriji prihvaćanja ne temelje na statičnim proizvodnim postavkama, već na stvarnom radnom ponašanju.

Strategije projektiranja kontrole vakuum{0}}inducirane distorzije
Inženjerske metode često se koriste za smanjenje fluktuacije ravnosti.

Veća strukturna debljina
Krutost se mjeri kao kocka debljine:

Svako malo povećanje debljine ploče može uvelike minimizirati otklon

Kompromisi-a su veća toplinska masa i duže vrijeme odziva.

Pred-napregnuta ili okrunjena površina
Neke karakteristike dizajna:

Kruna - Namjerno blago konveksna krivulja

Uvjeti pred{0}}napregnutog sklopa

Kontrola kompenzacije deformacije

Ove tehnike omogućuju da ploča bude ravna pod stvarnim radnim vakuumom, a ne pod tlakom zraka.

Terapija za ublažavanje stresa
Ublažavanje toplinskog ili vibracijskog stresa može:

smanjeni unutarnji zaostali napon

Dugoročna stabilizacija dimenzijskog ponašanja

Smanjite varijabilnost kroz vakuumske cikluse

Razmatranja segmentirane ploče
Dodatni faktori vrijede u slučaju segmentiranih dizajna.

Ponašanje međusegmentnog sučelja
Granice segmenata mogu biti:

Različiti odgovori na vakuumsko opterećenje

Pokažite neko diferencijalno kretanje

Učinak lokalne toplinske kontaktne homogenosti

Ispravno mehaničko spajanje potrebno je za postizanje koherentnog ponašanja deformacije.

Učinak potporne konstrukcije
Stražnja potpora i montažni okviri:

Raspodjela afektivnog opterećenja pod vakuumom

Može obuzdati ili pojačati savijanje.

Mora biti oblikovan simetrično za maksimalnu izvedbu

Sažetak
U velikim segmentiranim grijaćim pločama, okolina vakuuma je mala, ali detektabilna mehanička varijabla. Kada se zračni tlak ukloni, unutarnja naprezanja nisu u ravnoteži i može doći do nekog savijanja ili fluktuacije u ravnosti. Opseg ovog učinka ovisi o debljini ploče, strukturnoj krutosti (koja se skalira s kockom debljine), zaostalom naprezanju proizvodnje i ukupnoj geometrijskoj simetriji.

Da biste izgradili dobru vakuumsku uslugu, trebate procijeniti vakuum ravnosti segmentirane ploče u odnosu na atmosferu u stvarnim radnim uvjetima, umjesto da se oslanjate samo na mjerenja okoline. Takve simetrične konstrukcije smanjenog naprezanja, u kombinaciji s odgovarajućom strukturnom debljinom i, kada je potrebno, pred{1}}napregnutim elementima dizajna, doprinose dimenzionalnoj stabilnosti.

U konačnici, stvarna geometrija precizne grijaće ploče nije određena u radionici, već u okruženju u kojem se koristi. Stanje radnog vakuuma de-je de facto referenca za ravnost, jamčeći performanse tamo gdje je važno: unutar procesne komore.