Sut i Nodi Plât Gwresogi ar gyfer Defnydd Siambr Gwactod?

Mewn siambr gwactod mae absenoldeb aer yn dileu trosglwyddiad gwres darfudol. Trosglwyddir gwres yn unig trwy ddargludiad (cyswllt workpiece) ac ymbelydredd. Rhaid adeiladu platiau gwresogi ar gyfer gwasanaeth gwactod ar gyfer y drefn trosglwyddo gwres anarferol hon, ac ni fyddant eu hunain yn dod yn ffynhonnell halogiad. Nid yw dyluniad plât gwresogi ar gyfer cymwysiadau gwactod yn ddibwys, gan fod angen iddo ystyried rheolaeth thermol, gor-nwyo deunyddiau, porthiant trydanol, a diogelwch folteddau uchel. Gall plât sy'n gweithio'n dda mewn aer orboethi, diffodd nwy, neu arc pan gaiff ei roi dan wactod.

Rheolaeth Thermol mewn Systemau Gwactod
Heb oeri darfudol gall plât gwresogi gyrraedd tymereddau llawer uwch nag mewn aer ar gyfer yr un mewnbwn pŵer. Mae'n rhaid i gydrannau'r gwresogydd sydd wedi'u claddu yn y plât gael eu cyplysu'n dda â màs y plât er mwyn osgoi gorboethi lleol. Mae'r pryderon thermol canlynol yn bwysig ar gyfer cymwysiadau gwactod.

Mecanweithiau Trosglwyddo Gwres
Dargludiad - Y prif ddull o drosglwyddo gwres i weithfan sydd mewn cysylltiad â'r plât. Mae angen cyswllt thermol da (arwynebau gwastad, deunydd rhyngwyneb thermol dewisol).

Ymbelydredd - Pwysig uwchben tymheredd y plât o 150 gradd. Mae trosglwyddiad gwres pelydrol yn dilyn rheol Stefan-Boltzmann (q=εσ(Tp4−Tc4)). Mae allyredd arwyneb (ε) y plât yn effeithio ar wresogi rhanbarthau digyswllt.

Dim darfudiad - Dim oeri aer ar ochr gefn neu ffiniau'r plât. Mae gwres nad yw'n cael ei ddanfon i'r gweithle yn cael ei storio yn y plât ac mae ei dymheredd yn cynyddu.

Cyplu'r Plât i'r Gwresogydd
Dylid cysylltu gwresogyddion yn barhaol ac yn agos â'r plât i leihau ymwrthedd gwres. Ffafrir gwresogyddion cetris pres neu glamp gyda past dargludol tymheredd uchel (yn seiliedig ar graffit). Nid yw gwresogyddion sy'n defnyddio oeri darfudol eu cyrff eu hunain (gwresogyddion gwifren agored, er enghraifft) yn briodol. Un gwahaniaeth dylunio mawr yw bod yn rhaid diystyru dwysedd wat y gwresogydd ar gyfer gwasanaeth gwactod, fel arfer 30-50% o'r hyn a ddefnyddir ar gyfer aer, er mwyn osgoi gorgynhesu gwain y gwresogydd.

Canfod Tymheredd
Dylai synwyryddion tymheredd (thermocyplau neu RTDs) gael eu mewnosod mor agos â phosibl at yr arwyneb gweithio, o fewn 2-5 mm o'r wyneb uchaf yn ddelfrydol. Mewn gwactod ni ellir cael tymheredd yr arwyneb o ddarlleniadau ochr gefn neu ochr aer. Mae mannau poeth yn fwy cyffredin heb gydraddoli darfudol ac argymhellir bod sawl synhwyrydd wedi'u gwasgaru o amgylch y plât i'w hadnabod.

Rheoli Allanfa mewn Platiau Gwresogi Gwactod
Nid yw nwyon llosg, rhyddhau nwyon wedi'u dal, lleithder neu sylweddau anweddol, yn dderbyniol mewn gweithrediadau gwactod, yn enwedig gwactod uchel neu uwch (UHV). Bydd gan yr holl ddeunyddiau yn y cynulliad plât gwresogi bwysedd anwedd isel a chyfraddau diffodd isel.

Deunydd Plât
Dur di-staen (304, 316, 316L) - Yr opsiwn safonol ar gyfer platiau gwresogi gwactod. Bwrw allan isel. Cryfder uchel. Electropolishing addas i leihau arwynebedd arwyneb ac amhureddau dal.

Alwminiwm - Da ar gyfer gwactod cymedrol (10-3 i 10-5 Torr) os caiff ei lanhau a'i anodeiddio'n iawn. Ond mae gan alwminiwm orchudd mandyllog ocsid sy'n dal lleithder felly mae'n cymryd amser hir i bobi.

Copr - Wedi'i ddefnyddio oherwydd ei ddargludedd thermol da, mae copr yn ocsideiddio a gall fynd yn fwy na'r nwy os nad yw wedi'i orchuddio neu os caiff ei danio dan wactod.

Polymerau eraill a PTFE
Mae haenau PTFE neu blatiau PTFE solet yn dderbyniol mewn gwactod, er bod angen eu trin yn arbennig. Ychydig iawn o ollyngiad sydd gan PTFE ar ôl pobi cychwynnol oherwydd ei fod yn amsugno ychydig iawn o leithder. Fodd bynnag, nid yw PTFE yn cael ei argymell ar gyfer UHV (o dan 10-7 Torr) oherwydd bod cyfansoddion fflworin allan-nwyo yn araf. Ar gyfer y rhan fwyaf o gymwysiadau gwactod diwydiannol (10⁻³ i 10⁻⁶ Torr) mae PTFE wedi'i drin yn briodol yn dderbyniol. Mae pobi allan cyn gosod ar 150-200 gradd am 24-48 h o dan wactod yn dileu nwyon sydd wedi'u hamsugno.

Inswleiddio Gwifren a Gludyddion
Rhaid i'r inswleiddiad gwifren gael ei raddio mewn gwactod. Y deunyddiau y gellir eu defnyddio yw:

PTFE (Teflon) - ychydig o ornest ar ôl pobi Max. tymheredd 260 gradd.

Polyimide (Kapton) - Cydnawsedd gwactod da iawn, gradd tymheredd i 400C, ychydig iawn o allnwyo.

PVC, polyethylen neu neilon. Ddim yn dderbyniol, maen nhw'n drech na phlastigyddion ac anweddolion eraill.

Rhaid defnyddio -epocsiau allnwyo isel (ee, EpoTek H77, Torr Seal) ar gyfer atodi synwyryddion neu ddiogelu gwifrau. Peidiwch â defnyddio gludyddion wedi'u seilio ar silicon na selyddion RTV gan eu bod yn gor-nwyo siloxanau.

Glanhau a phobi allan
Dylid glanhau pob rhan gan ddefnyddio toddyddion gradd gwactod (aseton, alcohol isopropyl) a'i ymgynnull mewn amgylchedd glân. Cyn rhoi'r plât ar waith, fe'ch cynghorir i wneud pobi cynulliad llawn o dan wactod ar 100-150 gradd am 24-48 awr. Mae'r dechneg hon yn dileu dŵr a gweddillion anweddol a adneuwyd ar yr wyneb.

Feedthroughs Hermetic Trydanol
Rhaid i'r gwifrau pŵer a synhwyrydd fynd trwy wal y siambr gwactod heb ollwng. Ni ellir defnyddio cysylltwyr trydanol safonol â seliau elastomer mewn gwactod oherwydd eu bod yn gollwng nwy ac yn caniatáu gollyngiadau micro. Mae angen porthiant hermetic.

Platiau Gwresogi - Mathau o Feedthroughs
Gwydr-i-selio metel - Mae ynysydd gwydr wedi'i fondio i amgaead metel a phinnau dargludo. Yn addas ar gyfer tymereddau hyd at 250-400 gradd, yn dibynnu ar y math o wydr. Yn gyffredin ar gyfer platiau gwresogi pŵer isel i ganolig (cyfnod sengl hyd at 10 A y pin).

Ceramig wedi'i gludo i fflans fetel (alwmina neu beryllia). Seramig i seliau metel. Gradd tymheredd uwch (500 gradd +) a chywirdeb gwactod gwell (cyfradd gollwng < 1 × 10-10 atm cc/sec). Ar gyfer cymwysiadau pŵer uchel neu UHV.

Selio gwydr cywasgu - Rhatach, ond mae'r tymheredd wedi'i gyfyngu i tua 150 gradd .

Nifer a Graddio pinnau Feedthroughs
Rhaid i fanyleb plât gwresogi'r siambr wactod nodi nifer y cylchedau trydanol:

Pŵer i bob parth gwresogi (2 wifren / parth)

Gwifrau synhwyrydd tymheredd (dwy wifren fesul thermocwl neu RTD)

Mae'n bosibl y bydd sawl pin mewn un porthiant lluosog. Rhaid i bob pin gael ei raddio ar gyfer cerrynt sy'n fwy na'r cerrynt gwresogydd mwyaf. Er enghraifft, mae gwresogydd 500 W ar 120 V yn defnyddio 4.2 A. A 10 Byddai pin bwydo trwodd yn gwneud hynny.

Gwifrau Mewnol
Pwysig: Rhaid i wifrau o'r porthiant i'r plât gwresogi yn y siambr wactod gael eu graddio dan wactod (wedi'u hinswleiddio PTFE neu Kapton) ac yn rhydd o arwynebau poeth. Cysylltiadau diogel gan ddefnyddio blociau terfynell ceramig neu standoffs. Ni chaniateir unrhyw gysylltiadau cebl plastig na thapiau gludiog.

Cyfraith Paschen (Chwalfa Drydanol mewn Gwactod)
Yn ôl cyfraith Paschen mae'r foltedd chwalu rhwng dau ddargludydd yn dibynnu ar bwysau a phellter. Pan fo gwasgedd atmosfferig yn ymddatod mae folteddau uchel (ystod kV ar gyfer bylchau bach). Mae'r foltedd dadelfennu yn cael ei ostwng yn sylweddol ar wactod cymedrol (10-1 i 10-3 Torr) - mewn rhai achosion i ychydig gannoedd o folt ar gyfer bwlch o 1 mm. Mewn gwactod uchel (<10^5 Torr) the breakdown voltage increases again.

Mae angen y rhagofalon canlynol ar gyfer platiau gwresogi dan wactod:

Cynnal gwahaniad digonol o arwynebau daear i ddargludyddion gweithredol (ee terfynellau gwresogyddion, pinnau bwydo trwodd). Awgrymir isafswm o 5 mm ar gyfer 240 V c neu 10 mm ar gyfer folteddau uwch.

Osgoi ymylon miniog - Mae pwyntiau miniog yn crynhoi'r maes trydanol ac yn lleihau'r foltedd dadelfennu. Ffefrir terfynellau crwn, llwybrau dargludyddion llyfn.

Yn achos llinellau mewnol hir, defnyddiwch wifrau cysgodol, wedi'u seilio ar borthiant y siambr.

Cyn cais pŵer llawn, profi ymwrthedd inswleiddio o dan wactod.

Rhestr Wirio Dyluniad Gwactod - Platiau Poeth
Isod mae crynodeb o'r prif bwyntiau i'w cynnwys mewn manyleb ar gyfer plât gwresogi siambr gwactod.

Categori Gofyniad Ateb Arferol
Deunydd plât 316 o ddur di-staen, outgassing isel, electropolished, y gellir ei lanhau
Math o wresogydd Cyplu agos i'r plât; wedi'i ddirywio ar gyfer gwresogyddion cetris gwactodBrazed (siaced Incoloy)
Lleihau Dwysedd Watiau i osgoi gorboethi Llai na neu hafal i 5 W/cm2 (vs 8-10 W/cm2 mewn aer)
Canfod tymheredd Wedi'i fewnosod yn agos at arwyneb gweithio thermocwl Math K neu PT100 RTD
Inswleiddiad gwifren PTFE (Teflon) neu Kapton Gorlif isel, cyfradd gwactod
Selio / adlynion Epocsi allnwyo isel EpoTek H77, Sêl Torr (dim siliconau)
Porthiant trydanol Hermetic, gollwng-tightGlass-i-metel neu seramig i fetel
Cyfradd cerrynt bwydo trwyddo Yn fwy na llwyth y gwresogydd Yn fwy na neu'n hafal i 10 A fesul pin pŵer ar gyfer platiau 1-2 kW nodweddiadol
Cliriad foltedd uchel Yn atal chwalfa Paschen Bwlch mwy na neu'n hafal i 5 mm (240 V), terfynellau crwn
Pobi cyn gwasanaeth Yn cael gwared ar nwyon wedi'u harsugno 100-150 gradd o dan wactod am 24-48 h
Achosion Arbennig: Platiau Gwresogi Radiant
Mewn rhai prosesau gwactod, ni fwriedir i'r plât gwresogi gysylltu â'r darn gwaith yn uniongyrchol. Yn lle hynny, mae'r plât yn pelydru gwres i'r darn gwaith ar draws bwlch. Yn y cyfluniad hwn, mae emissivity wyneb y plât yn dod yn hollbwysig. Cymhwysir cotio allyriadau uchel (ee, anodize du ar alwminiwm, neu Pyromark 2500 ar ddur di-staen) i gynyddu trosglwyddiad gwres pelydrol. Fodd bynnag, rhaid i haenau fod yn gydnaws â gwactod ac nid yn outgas. Defnyddir Pyromark 2500, gorchudd ceramig, yn aml ar gyfer gwresogyddion pelydrol gwactod hyd at 600 gradd.

Casgliad
Mae platiau gwresogi siambr gwactod yn gofyn am ddyluniad arbenigol ar gyfer rheolaeth thermol a rheoli halogiad. Mae absenoldeb oeri darfudol yn golygu bod yn rhaid i wresogyddion gael eu cysylltu'n dda â'r plât a'u gweithredu ar ddwysedd wat llai. Rheolir allan-nwyo trwy ddewis deunyddiau pwysedd anwedd isel (dur di-staen, PTFE, Kapton) a pherfformio pobi allan cyn gwasanaeth. Mae porthiannau trydanol hermetig (gwydr-i-fetel neu seramig-i-metel) yn orfodol i gynnal cyfanrwydd y siambr. Mae cyfraith Paschen yn gosod gofynion clirio i atal arcing ar lefelau gwactod cymedrol. Mae amgylchedd y rhaglen-lefel gwactod, ystod tymheredd, a sensitifrwydd proses-yn pennu manylion y dyluniad. Mae plât gwresogi gwactod sydd wedi'i nodi'n gywir yn darparu trosglwyddiad gwres dibynadwy, di-halog mewn amgylchedd lle nad oes darfudiad ac mae pob dewis materol yn bwysig.