Ako sa mení rovinnosť veľkej, segmentovanej ohrievacej platne pri vákuovom v porovnaní s atmosférickým tlakom?

Veľká segmentovaná vyhrievacia doska, opracovaná s presnosťou na mikrón, môže vyzerať rozmerovo stabilne v bežnom prostredí dielne. Ale po namontovaní do vákuovej komory sa jej tvar môže jemne zmeniť. Bez vzduchu je preč 14,7 psi atmosférického tlaku, ktorý bol aplikovaný na všetko, čo bolo vystavené. To umožňuje, aby sa vnútorné zvyškové napätia, ktoré sú spočiatku vyvážené vonkajším zaťažením, prerozdeľovali a vytvorili zistiteľnú zmenu rovinnosti.

Segmentovaná rovinnosť podtlaku verzus atmosférické podmienky sú významným problémom pre vysoko presné systémy tepelného a vákuového spracovania, kde dokonca aj mikrometrové skreslenie môže ovplyvniť jednotnosť procesu.

Ako vákuum mení mechanickú rovnováhu
Vyváženie zaťaženia na veľkých doskách sa zásadne mení v dôsledku podmienok vákua.

Strata atmosférického zdvihu
V atmosférických podmienkach:

Vonkajší tlak je rovnomerne rozložený na exponované povrchy

Toto konzistentné zaťaženie do určitej miery obmedzuje mechanické namáhanie

Malé deformácie môžu byť skryté alebo potlačené

Po aplikácii vákua:

Vonkajší tlak sa zdvihne

Hlavnými faktormi ovplyvňujúcimi tvar sú vnútorné napäťové polia

Štrukturálne uvoľnenie sa stáva viditeľným

Vákuum je neviditeľná ruka, ktorá jemne pretvára{0}}kov.

Chovanie veľkých segmentovaných platní
Segmentované vykurovacie platne sa správajú ako tenká elastická platňa.

Odpoveď bubnovej hlavy
Keď sa aplikuje vákuum:

Doska môže byť mierne ohnutá.

Priehyby sú často rádovo niekoľko mikrónov až niekoľko desiatok mikrónov

Lokalizovaný diferenciálny pohyb medzi segmentmi môže byť znázornený segmentovanými štruktúrami

Nie je to katastrofálny dôsledok, ale záleží na presných tepelných procesoch, ako je výroba polovodičov alebo spekanie sofistikovaných materiálov.

Vplyv segmentačnej štruktúry
Segmentácia vedie k:

Niekoľko mechanických spojení

Mierne odlišné oblasti tepelnej rozťažnosti

Miestne rozdiely tuhosti

Deformácia pri vákuovom zaťažení môže byť týmito príčinami zvýšená alebo modifikovaná.

Faktory ovplyvňujúce kolísanie rovinnosti
Stupeň skreslenia závisí od množstva mechanických a materiálových charakteristík.

Hrúbka a tuhosť dosky
Tuhosť dosky je vysoko závislá od geometrie.

Tuhosť v ohybe je úmerná tretej mocnine hrúbky

Malé úbytky hrúbky majú za následok veľké zníženie tuhosti

Hrubšie dosky lepšie odolávajú ohýbaniu-vyvolanému vákuom

pomerne malé odchýlky v konštrukcii hrúbky môžu viesť k dosť podstatným odchýlkam v správaní sa pri vychýlení.

Zvyškový produkčný stres
Zvyškové napätie je jedným z kľúčových prispievateľov k deformácii po inštalácii.

Operácie obrábania môžu spôsobiť{0}}zablokovanie napätia

Zváracie alebo spájacie činnosti môžu spôsobiť asymetrické napäťové polia

Tieto účinky sú redukované tepelným spracovaním alebo technikami na zmiernenie stresu.

Doska, ktorá je primerane odľahčená, má zvyčajne:

Menšie vákuové skreslenie

Dlhodobé správanie pri rovinnosti je stabilnejšie

Symetria v stavebníctve
Symetria je dôležitým zmierňujúcim prístupom.

Pre symetrickú konštrukciu dosky:

Prerozdelenie stresu je rozložené rovnomernejšie

Konštrukcia je vyvážená vákuovými silami

Minimálne vychýlenie siete

Deformácia sa zvyšuje pri asymetrickom tlakovom rozdiele.

Meranie skutočných prevádzkových podmienok
Overenie rovinnosti musí odrážať skutočné podmienky postupu.

Vákuová-štátna metrológia: čo je veľká vec
Doska, ktorá sa zdá byť plochá v okolitom vzduchu, nemusí byť plochá vo vákuu. Preto:

Rovinnosť by sa mala testovať pri úrovni pracovného vákua

Ak je to možné, tepelné podmienky by sa mali reprodukovať

je potrebné zvážiť časovo závislé relaxačné účinky

To znamená, že akceptačné kritériá nie sú založené na statických výrobných nastaveniach, ale na skutočnom prevádzkovom správaní.

Riadenie stratégií návrhu vákuového-skreslenia
Na zníženie kolísania rovinnosti sa často používajú inžinierske metódy.

Väčšia konštrukčná hrúbka
Stupne tuhosti ako kocka hrúbky:

Akékoľvek malé zvýšenie hrúbky dosky môže výrazne minimalizovať priehyb

Kompromis-sú vyššia tepelná hmotnosť a dlhší čas odozvy.

Vopred-namáhaný alebo korunovaný povrch
Niektoré dizajny majú:

Korunka - Mierne konvexná krivka zámerne

Podmienky predpätej montáže-

Kontrola kompenzácie deformácie

Tieto techniky umožňujú, aby bola doska plochá pod skutočným pracovným vákuom, a nie pod tlakom vzduchu.

Terapia na zmiernenie stresu
Zmiernenie tepelného alebo vibračného stresu môže:

znížené vnútorné zvyškové napätie

Dlhodobá stabilizácia rozmerového správania

Znížte variabilitu pomocou vákuových cyklov

Úvahy o segmentovanej platni
V prípade segmentovaných návrhov platia ďalšie faktory.

Správanie medzisegmentového rozhrania
Hranice segmentu môžu byť:

Rôzna odozva na vákuové zaťaženie

Ukážte nejaký diferenciálny pohyb

Vplyv lokálnej homogenity tepelného kontaktu

Na dosiahnutie koherentného deformačného správania je potrebné správne mechanické spojenie.

Účinok nosnej konštrukcie
Zadná opora a montážne rámy:

Rozloženie afektívnej záťaže vo vákuu

Môže obmedziť alebo zintenzívniť ohýbanie.

Pre maximálny výkon musia byť tvarované symetricky

Zhrnutie
Vo veľkých segmentových vykurovacích doskách je vákuové prostredie nepatrnou, ale zistiteľnou mechanickou premennou. Keď sa tlak vzduchu odstráni, vnútorné napätia nie sú v rovnováhe a môže dôjsť k určitému prehnutiu alebo kolísaniu rovinnosti Rozsah tohto účinku závisí od hrúbky dosky, štrukturálnej tuhosti (ktorá sa mení s kockou hrúbky), zvyškového výrobného napätia a celkovej geometrickej symetrie.

Ak chcete vybudovať dobrú vákuovú službu, musíte vyhodnotiť vákuum plochosti segmentovej dosky vs. atmosféru v skutočných prevádzkových podmienkach, a nie spoliehať sa iba na merania okolia. Takéto symetrické konštrukcie zmierňujúce napätie v spojení so správnou hrúbkou konštrukcie a v prípade potreby s predpätými konštrukčnými prvkami prispievajú k rozmerovej stabilite.

V poslednej analýze sa skutočná geometria presnej vykurovacej dosky neurčuje v dielni, ale v prostredí, v ktorom sa používa. Pracovný stav vákua je de facto referenciou rovinnosti, ktorá zaručuje výkon tam, kde sa to počíta: v procesnej komore.