Определение оптимальных требований к нагревателю, выбор нагревателя и надлежащий контроль являются одними из первых шагов к успешному отверждению материалов.
Усовершенствованные материалы заменяют металлические детали во всем, от самолетов до спортивных товаров, потому что они легче по весу, и при этом сохраняют прочность, необходимую для изготовления качественного продукта. Материалы, о которых пойдет речь в данной статье, — это жидкие полимеры, пропитанные полимерами волокнистые ткани и связующие клеи, среди прочего — разработаны с учетом конкретных режимов отверждения для максимальной прочности и долговечности. Во многих случаях полимерные материалы и клеи затвердевают при комнатной температуре, однако для завершения или ускорения процесса необходимых химических реакций может потребоваться тепло.
В этой статье будет рассмотрено, как поверхностные нагреватели используются в производственных условиях для отверждения этих материалов. Определение требований к нагревателю, выбор нагревателя и применение надлежащего контроля являются одними из первых шагов к успешному отверждению материалов. Кроме того, в этой статье будут рассмотрены конкретные сферы применения нагревательных элементов для отверждения, чтобы проиллюстрировать, как нагреватели и элементы управления используются в производственных процессах.
Силиконовые нагреватели от производителя Термоэлемент.
Термореактивные смолы — это полимеры, используемые, когда изделиям требуется высокая структурная прочность, создаваемая молекулярными поперечными связями материала. Обычно они выдерживают более высокие температуры, чем термопластические материалы, и после отверждения не плавятся и не текут. Примерами термореактивных смол являются полиэфирные, эпоксидные и фенольные полимеры.
Использование клеев для склеивания конструкций обеспечивает более эффективную передачу нагрузки по сравнению с традиционными крепежными элементами, поскольку приклеивается большая площадь поверхности. Клеи могут включать материал из термореактивной пластмассы и часто требуют нагревания для полного отверждения.
Устройства для горячего склеивания — это специализированное оборудование, используемое для задач линейного нагрева, которое может потребовать вакуума для уменьшения объема. Как правило, горячее склеивание используются для ремонта, но также оно часто используется для соединения деталей в процессе промышленного производства.
Производители передовых материалов всегда предоставляют инструкции по использованию своей продукции. Типичные инструкции могут требовать, например, смешивания полимера или клея, или они могут указывать условия нанесения — толщину пленки материала или требования к окружающей среде — а также циклы отверждения, определяемые временем и температурой.
Поверхностные промышленные нагреватели часто используются для отверждения композитных материалов и клеев, поскольку прямой контакт с нагревательным элементом обеспечивает максимально эффективную теплопередачу. Чтобы получить все преимущества материала пользователи должны следовать написанным инструкциям обращения с ним. А также следует выбирать нагреватели, которые будут соответствовать требованиям производителя к отверждению.
Если мы говорим о контактном нагреве, а не об инфракрасных нагревателях, именно силиконовые нагревательные элементы часто используются для отверждения материалов. При рассмотрении вопроса о том, какой силиконовый нагревательный элемент выбрать, следует исходить из таких факторов:
Основным фактором при выборе нагревателя является определение мощности, необходимой для отверждения обрабатываемых материалов. Мощность нагревателя следует рассчитывать путем определения мощности, необходимой для повышения температуры от комнатной до максимальной, необходимой для отверждения. Необходимо учитывать удельную теплоемкость и плотность материалов, а также объем материала в нагреваемых конструкциях.
Если говорить о термоматах с дополнительной изоляцией, то изоляция, размещенная над нагревателем, повышает энергоэффективность и равномерность температуры. Использование изоляции снизит требования к мощности нагревательного элемента. Лучше всего добавить 20 процентов дополнительной емкости, чтобы обеспечить дополнительную безопасность.
Кроме того, отверждаемый материал определяет допустимые уровни нагрева. Большинство термореактивных полимеров можно отверждать при температуре ниже 230°C, что делает хорошим выбором гибкие силиконовые нагреватели. Силикон обычно устойчив к влаге и химическим веществам, что упрощает очистку. Нагреватели с гладкими поверхностями рекомендуются в тех случаях, если они будут находиться в тесном контакте с поверхностью из полимера. В противном случае, давление от уменьшения объема может привести к переносу рисунка от нагревателя на отверждаемую поверхность.
Для отверждения термопластичных полимеров может потребоваться температура выше 250°C. В таких случаях нельзя использовать гибкие силиконовые нагревательные элементы. Для отверждения материалов при высоких температурах мы рекомендуем выбирать бесконтактный инфракрасный нагрев. Инфракрасные нагреватели не только смогут нагреть материал до нужной температуры без участия воздуха, но и обеспечат равномерный прогрев материалов даже сложной формы. Кроме того потребление электроэнергии инфракрасными нагревателями значительно ниже, чем в других типах электрических нагревательных элементов. Однако и первоначальная стоимость установки с инфракрасными нагревателями будет дороже, чем покупка нескольких силиконовых нагревателей или термоматов.
Инфракрасные нагреватели для отверждения от компании Термоэлемент
При определении расположения нагревателя имейте в виду, что нагреватели должны обеспечивать распределение тепла по всей площади, подлежащей отверждению. Контактные нагреватели должны иметь тесный контакт с нагреваемыми поверхностями. Зазоры между поверхностными нагревателями и нагреваемой поверхностью могут привести к перегреву нагревательных элементов, обгоранию материала из-за плохой теплопередачи или дефектам отвержденной детали. Чувствительный к давлению клей для монтажа силиконовых нагревателей позволяет прикреплять нагревательные элементы непосредственно к инструментам для литья под давлением деталей из жидких полимеров, уменьшая вероятность образования зазоров.
Другие соображения по размещению силиконового нагревателя включают в себя:
Кроме того, можно использовать несколько нагревателей для равномерного нагрева, чтобы материалы отверждались примерно с одинаковой скоростью.
Нагревательные элементы крепятся к форме, при этом каждый имеет свой собственный контроллер.
Почти все промышленные нагреватели требуют определенного контроля температуры. Производители, которым требуется точный контроль температуры процесса нагрева, обычно выбирают цифровые шкафы управления с терморегуляторами, дискретными уставками и аварийными сигналами. Существует три общих схемы управления: включение/выключение, ПИД-регулирование и изменение/выдержка.
Типы включения/выключения работают так, как следует из названия. Без функции ограничителя, как только температура будет установлена, контроллер будет управлять нагревателем на 100-процентной мощности, пока не будет достигнуто заданное значение. Далее контроллер прекратит подачу питания на нагреватель до достижения нижнего порога. Затем на нагреватель снова подается 100-процентная мощность. Так работают обычные терморегуляторы.
ПИД-регулятор (пропорционально-интегрально-дифференциальный) использует контур управления с обратной связью для снижения выходной мощности по мере приближения нагревателя к заданному значению. Это позволяет более точно контролировать нагрев с меньшим превышением заданной температуры.
Контроллеры температуры линейного изменения/выдержки чаще всего используются для отверждения современных материалов. Производители часто указывают линейный цикл, чтобы предотвратить слишком быстрый нагрев материалов. Например, для материала может потребоваться линейная скорость 3°C в минуту от температуры окружающей среды до определенной температуры, такой как 120°C. Контроллер автоматически увеличивает заданную температуру каждую минуту и соответствующим образом включает нагреватель. Как только отверждаемый материал достигает 120°С, функция выдержки контроллера будет поддерживать температуру продукта в течение заданного времени, переключая питание на нагреватель по мере необходимости.
Шкафы управления нагревателями от производителя Термоэлемент
Несколько кратких историй на примере покажут, как можно использовать поверхностные нагреватели для обеспечения технологического нагрева.
Один производитель сосудов и конструкций из армированного стекловолокном пластика использует метод напыления в качестве одного из своих производственных процессов. Многоразовая форма, используемая в данном процессе, покрыта силиконовыми нагревателями, расположенными встык для равномерного распределения тепла. Датчики температуры термопары размещены на каждом нагревателе для управления нагревом и контроля температуры во время отверждения. Каждый нагревательный элемент и термопара подключены к шкафу управления нагревателями с отдельными контроллерами для каждого нагревательного элемента. Контроллеры – это ПИД регуляторы, осуществляющие точное управление температурой нагревательного процесса. С помощью отдельных нагревателей и датчиков области, требующие большей или меньшей мощности во время цикла, могут работать независимо от других секций.
В другом примере производители электроники используют процессы вторичного соединения для выполнения таких операций, как герметизация или заполнение зазоров, когда к продукту добавляются аксессуары. Клеи используются для соединения двух предварительно отвержденных деталей. Склеивание требует локализованного тепла для отверждения клея, защищая при этом предварительно отвержденные детали от повреждений, которые могут быть вызваны теплом. Для этого процесса может потребоваться специальный формованный силиконовый нагреватель или металлический миканитовый нагреватель, сконструированный по профилю соединения, подлежащего отверждению.
Контактные нагреватели специальной формы от производителя Термоэлемент
Иногда могут потребоваться специальные силиконовые нагреватели трехмерной формы. Один из методов, используемых для изготовления этих нагревателей, состоит в том, чтобы покрыть форму антиадгезивом или пленкой. Жидкий силикон наносят на форму и дают высохнуть. Нагревательная проволока сопротивления прокладывается поверх силикона в точном порядке, чтобы обеспечить необходимую мощность для отверждения. После добавляются подводящие термостойкие провода для подачи питания на нагреватель. Поверх нагревательной нихромовой проволоки наносится второй слой силикона.
Компания Термоэлемент производит различные типы нагревателей для отверждения поверхностей. У нас вы можете заказать как гибкие силиконовые нагреватели, так и инфракрасные панели с керамическими, кварцевыми или галогенными излучателями. Также мы изготавливаем шкафы управления и термопары для контроля нагревательного процесса.
В данной статье мы рассмотрели особенности процесса отверждения при помощи контактных нагревателей, для того, чтобы узнать больше об инфракрасном методе нагрева для отверждения, читайте наши следующие статьи.
Возврат к списку
