| AUTHOR | DATA KRIJUAR | VERSION | NUMRI I DOKUMENTIT |
|---|---|---|---|
| Dr. Peter Marshall | 8 prill 2016 | V1.1 | CC11 - 00101 |
Prezantimi
CCP Gransden iu afrua Ceramicx për të ndërtuar një furrë infra të kuqe për të ngrohur materialet paraprake të fibrave të karbonit termoplastik për operacionet e tyre të formimit. Kjo punë testuese u krye si pjesë e funksioneve të përcaktuara në propozimin e shitjeve (000 008 CSP). Faza e parë përfshin vlerësimin dhe zgjedhjen e ngrohësit infrakuq për këtë projekt, me temperaturën minimale të parashikuar të materialit 425 ° C.
Pershkrimi i materialit
Tre mostra të dy materialeve u pranuan në copa 230 x 230 x 1mm. Në këto raste, matrica ishte PEEK1 dhe PPS2. Një mostër më e vogël e PEKK3 me dimensione 200 x 150 x 2mm u mor gjithashtu. Materiali ishte i ngurtë, i lëmuar me një fund të zi me shkëlqim. Një model i vogël ishte i dukshëm në sipërfaqen në sipërfaqen e mostrave PEEK dhe PPS.
Mostrat PEEK dhe PPS u prenë në copa 115 x 115 mm. Materiali PEKK ishte prerë në copa 100 x 75mm.
Metoda e dërgesës
Dy familje të dallueshme të ngrohësve u vlerësuan; halogjen (QH dhe QT) dhe qeramikë e zezë e zbrazët (FFEH). Në secilin rast, pllaka ishte montuar sipër dhe poshtë kampionit të materialit me lartësi të rregullueshme.
FastIR
Një sistem montimi u prodhua për të lejuar që dy nga njësitë FastIR 500 të Ceramicx të montohen sipër dhe poshtë materialit. Një FastIR 500 përbëhet nga shtatë elemente ngrohjeje të montuar në mënyrë paralele brenda një kuti 500 x 500 mm. Hapësira midis këtyre tubave është 81mm. Elementet 1500W dhe 2000W 'të gjatë' (gjatësia totale: 473mm) janë përdorur duke dhënë një prodhim total nga dy njësitë e përkatësisht 21 ose 28kW. Njësitë e ngrohësit u montuan të tilla që distanca midis sipërfaqes së elementit dhe kampionit ndryshonte midis 55mm dhe 95mm.
Protokolli eksperimental i përdorur ishte si vijon:
- Tifozët u ndezën
- Tre elementë qendrorë të ngrohjes janë ndezur, nga lart poshtë
- Jashtë katër elementëve të ngrohjes të ndezur, lart, më poshtë
Një imazh i një kampioni midis dy njësive FastIR është paraqitur në figurën 1. Asgjë nuk u përdor për të mbyllur hendekun midis dy njësive të ngrohjes
Elementet
Dy lloje elementesh mund të montohen në njësinë FastIR; halogjene kuarci dhe tungsteni kuarc. Këta elementë lëshojnë gjatësi vale infra të kuqe të ndryshme; halogjen në afërsisht 1.0 - 1.2μm dhe tungsten midis 1.6 - 1.9μm. Tubedo tub ka një diametër 10mm, një gjatësi totale 473mm dhe një gjatësi të nxehtë 415mm.
Hollow Zi
Një pllakë për ngrohje me porosi u krijua për të përfshirë një matricë 2 x 7 të elementeve të FFEH të Ceramicx, duke i dhënë secilës pllaka 800kW fuqi. Kjo matricë ishte mbyllur në një rast 11.2 x 510mm dhe ishte montuar në të njëjtën kornizë si sistemi FastIR i detajuar më lart. Protokolli eksperimental u përdor; megjithatë, tifozët nuk ishin të punësuar në këto pllaka. Distanca midis këtyre elementeve ishte 510mm.
U përdorën dy distanca të ndryshme të mostrës elemente, 50 dhe 100mm. Përsëri, hendeku midis dy njësive të ngrohjes mbeti i hapur
Elementet
Elementet e zbrazët të qeramikës së zezë qeramike lëshojnë gjatësi vale të pikut në regjimin mesatar dhe të gjatë (2 - 10μm). Secili element ka dimensione të 245 x 60mm (lxw). Gjatësia e valës më e gjatë e lidhur me elementë qeramikë është shumë efikas për ngrohjen e shumë materialeve polimer.
orkestrim
Thermocouples tip K u ngjit në sipërfaqen e mostrës duke përdorur vida M3. Cementimentoja qeramike ishte e paralelizuar megjithatë kjo nuk përmbahej në sipërfaqen e materialit. Duke pasur parasysh temperaturat e larta të kërkuara, asnjë ngjitës i disponueshëm nuk do të mbetet i qëndrueshëm, kështu që fiksimi mekanik konsiderohej i nevojshëm. Thermocouples ishin të vendosura në qendër të çdo ekzemplari dhe gjithashtu 10mm (buzë) dhe 30mm (tremujori) nga buza, siç tregohet në figurën 2. Kjo i vendosi termociftet direkt mbi elementët e tubit dhe në qendër midis elementeve në mënyrë që të regjistrohej diferenca maksimale e temperaturës. Të dhënat e temperaturës u regjistruan në intervalet sekondare.
Testimi i sanduiçit
Testuesi i sanduiçit është një makinë e përparuar e provës termike të përgjigjes termike, siç tregohet në figurën 2. Lloje të ndryshme të ngrohësve infra të kuq mund të montohen në dy pozicione, duke u përballur vertikalisht lart e poshtë. Kjo siguron që materiali i testuar të nxehet nga lart dhe / ose nga fundi. Katër pirometra optikë pa kontakt janë përdorur për të përcaktuar temperaturën e sipërfaqes së sipërme dhe të poshtme të materialit të testuar. Emituesit lejohen të ngrohen në temperaturën e tyre të funksionimit dhe materiali më pas futet nën emetuesit (et) për një periudhë të paracaktuar. Ky test u krye me të dy elementët e ngurtë 1kW (QTM) dhe 800W (FFEH) të montuar 75mm mbi mostrën për të përcaktuar se cili ngrohës dha depërtimin më të mirë nëpër material.
Rezultatet
FastIR
Kjo pjesë raporton mbi rezultatet e gjetura për tubat e tungstenit dhe halogjenit për tre materialet në fjalë. Testet u kryen me tre lartësi të ndryshme të ngrohësit (55 mm, 80 mm & 95 mm).
Peek
Testimet fillestare u kryen me një mostër PEEK dhe dy ngrohëset FastIR me tubat halogjen të kuarcit 1500W të ndara me 110mm. Rezultatet e këtij testi, të paraqitura në figurën 4, tregojnë se kampioni nuk arriti të arrijë temperaturën e kërkuar.
Elementet u ndryshuan në tuba halopgjen me dritë të shkurtër 2000W (QHL) të cilat treguan se, në të njëjtin ndarje, mostra arriti dhe tejkaloi temperaturën e kërkuar në një vend. Në këtë rast, temperatura maksimale e regjistruar ishte 485 ° C, megjithatë, u zbuluan edhe ndryshime të rëndësishme të temperaturës (deri në 83 ° C). Koha e kërkuar për të arritur temperaturën e synuar të 425 ° ishte 99 sekonda. Kjo u arrit vetëm në dy lokacione
Tubat kuarc tungsteni (QTL) (2000W) u ekzaminuan gjithashtu në të tre nivelet me temperaturën maksimale që bie, pasi distanca e ngrohësit u rrit. Në 55mm, u zbulua një temperaturë maksimale dhe minimale prej 520 ° C. Temperatura e synuar, në të gjithë mostrën e materialit u arrit në 206 sekonda. Duke rritur distancën në 80mm, këto të reduktuara në 450 ° C dhe 415 ° C dhe në 95mm mbi mostrën, temperaturat maksimale dhe minimale të mostrës ishin 407 dhe 393 ° C.
Figura 4 tregon variancën e temperaturës që mund të ndodhë në të gjithë mostrën për shkak të afërsisë së ngrohësve me kampionin, si dhe kohën e nevojshme për ngrohjen e materialit në 425 ° C (sekonda 206 për ngrohësin 2kW QT).
Tubat e tungstenit 150 ° W nuk u testuan pasi u konsiderua më e rëndësishme operacionale për të rritur distancën e ngrohësit sesa të zvogëlonte fuqinë e elementeve të përdorur.
Figura 5 tregon ndryshimin vizual në mostër para dhe pas ngrohjes.
PEKK
PEKK u ngroh me ngrohje tungsteni 2000W vetëm në 55mm. Përgjigja termike e materialit ishte e shkëlqyeshme me regjistrimin e temperaturave mbi 500 ° C. Temperatura minimale e parashikuar u arrit në 102 sekonda me temperaturën maksimale të regjistruar të jetë më e madhe se 500 ° C.
Shtë vërejtur që ky kampion duket të tregojë disa ndarje dhe delamination në skajet dhe gjithashtu disa shtrembërime sipërfaqësore pas ngrohjes siç tregohet në figurën 7, ndoshta nga thithja e lagështirës gjatë ruajtjes dhe ngrohja e shpejtë që ndodhi.
PPS
Materiali PPS u testua me ngrohje halogjene dhe halogjene të tungstenit 2000W. Testi i halogjenit u krye me një ndarje të 55mm dhe testeve të tungstenit në 55mm dhe 95mm.
Të dhënat treguan përsëri se tubi i tungstenit ishte një ngrohës më i mirë për këtë material (sesa ngrohësi halogjen) me temperatura më të larta që regjistroheshin në ndarjen 55mm dhe gjithashtu një uniformitet më i madh i temperaturës në të gjithë kampionin. Një variacion prej 38 ° C është regjistruar për ngrohësit e halopgjenit dhe 30 ° C për ngrohësit e tungstenit. Ky ndryshim i regjistruar do të ndikohet shumë nga vendndodhja e termoelementit në lidhje me tubat. Vendndodhjet identike të termocouple nuk janë të garantuara.
Testet me PPS u përfunduan menjëherë pasi materiali arriti temperaturën e kërkuar 425 ° C pasi kishte një lëshim të tymrave të nuhatjes së squfurit nga mostrat.
Në një distancë prej 55mm, temperatura e synuar u regjistrua pas sekondave 66 dhe 88 për ngrohje halogjene dhe tungsteni në 55mm respektivisht. Kur ngrohësit e tungstenit ishin montuar në 95mm nga kampioni, temperatura e synuar nuk u arrit.
Hollow Zi
Testet fillestare u kryen me një ndarje element-material të 50mm. Rritja e temperaturës së materialit ishte shumë e shpejtë për të gjitha materialet. Nga fillimi i ftohtë, elementët e uritur marrin afërsisht 10-12 minuta për tu ngrohur në nivele të qëndrueshme operative (temperatura e sipërfaqes përafërsisht 700 ° C). Rritja e temperaturës së materialit ishte gjerësisht e ngjashme me kurbën e ngrohjes të ngrohësit, megjithatë, kishte një vonesë kohore në këtë.
Peek
Një komplot i kohës së marrë për të ngrohur kampionin e PEEK për të arritur temperaturën e kërkuar të përpunimit është treguar më poshtë në figurën 9. Kjo tregon se koha e ngrohjes në 425 ° C është afërsisht 185 sekonda nga kur ngrohësit janë ndezur në 50mm. Nëse distanca është rritur në 100mm, koha është rritur në 230 sekonda. Mostra lihet midis dy pllakave gjatë nxehtësisë dhe u hoq për ftohje.
PEKK
Koha e kërkuar që PEKK të arrijë pragun minimal ishte pak më e gjatë se sa për PEEK. Dy arsye të mundshme ekzistojnë për këtë: 1.) Materiali nuk thith rrezatimin infrakuq si dhe PEEK dhe 2.) Trashësia e materialit është dy herë më e madhe (përkatësisht 1 dhe 2mm). Koha e kërkuar për të arritur 425 ° C në 50mm ishte 181 sekonda dhe në 100mm kjo u rrit në 244 sekonda
PPS
PPS nxehet me shumë sukses me elementët e zezë të zbrazët me 425 ° C që regjistrohen në sekonda 171 dhe 219 sekonda përkatësisht 50 dhe 100mm. Kurba e ngrohjes për këtë material është paraqitur në figurën 11. Përsëri, ndodhi një lëshim i tymit të nuhatjes së squfurit, megjithatë sasia e kësaj nuk ishte aq sa me ngrohësit e halopgjenave siç detajohet më lart. Kjo mund të jetë pjesërisht për shkak të mungesës së tifozëve në pjesën e prapme të pllakës së ngrohjes.
Një përmbledhje e kohërave të kërkuara për ngrohjen e materialeve, me elemente halogjene, tungsteni dhe qeramike të uritur, në temperaturën e synuar tregohet më poshtë në Tabelën 1. Ndërsa montimi i elementeve halogjen në distanca më të gjata se 55mm nuk ishte universalisht i suksesshëm, këto rezultate u anashkaluan nga tabela.
|
material |
Lloji i ngrohësit (fuqia)
|
Distancë | Koha për të arritur 425 ° C |
|---|---|---|---|
| Peek | QHL (2kW) | 55mm | 99 |
| QTL (2kW) | 55mm | 206 | |
| FFEH (800W) | 50mm | 185 | |
| FFEH (800W) | 100mm | 230 | |
| PEKK | QTL (2kW) | 55mm | 102 |
| FFEH (800W) | 50mm | 181 | |
| FFEH (800W) | 100mm | 244 | |
| PPS | QHL (2kW) | 55mm | 66 |
| QTL (2kW) | 55mm | 88 | |
| FFEH (800W) | 50mm | 171 | |
| FFEH (800W) | 100mm | 219 |
Testimi i sanduiçit
Testimi i sanduiçit u krye për të marrë informacion në lidhje me transferimin e nxehtësisë përmes materialit. Kjo u bë duke ngrohur kampionin nga një anë e vetme, duke matur temperaturën nga të dy anët dhe duke krahasuar rezultatet. Vetëm tubat e tungstenit dhe elementët e zbrazët të zi u ekzaminuan, pasi bazuar në rezultatet e FastIR, tubat halopgjenë me valë të shkurtër nuk janë ngrohje të përshtatshme për materialet në fjalë.
Rezultatet për elementët QTM tregojnë se nuk ka ndonjë ndryshim të konsiderueshëm të temperaturës midis sipërfaqes së sipërme dhe të poshtme për materialet PEEK dhe PPS, megjithatë PPS nxehet më shpejt dhe kthesat për këtë material janë praktikisht të padallueshëm. Duhet të theksohet se këto dy materiale janë shumë të hollë (≈ 1mm). Siç pritej, diferenca e temperaturës për PEKK ishte më e madhe (75 ± 2oC) për shkak të trashësisë së saj (≈ 2mm). Këto rezultate tregohen në figurën 12 më poshtë.
Për arsye operative, testi përfundon kur një temperaturë prej 300 ° C zbulohet nga pirometrat. Kulmi i parë në sekondat e para të 30 të testit është reflektimi dhe nuk është një lexim i vërtetë i temperaturës.
Këto rezultate demonstrojnë se depërtimi i mirë IR i materialit është i mundur për PEEK dhe PPS duke përdorur ngrohësin e tipit tungsten. Sidoqoftë, barazimi i temperaturës për PEKK nuk është aq i mirë, i demonstruar nga diferenca pothuajse 75 ° në temperaturën në sekondat e fundit 18 të testit 4.
Nuk ishte e mundur për të lëvizur mostrat e materialit më afër ngrohës për të analizuar se çfarë efekti do të ketë ky, pasi këndi akut i kërkuar për pirometrin për të parë materialin do të shtrembëronte leximin.
Ngrohja e mostrave me elementë të zi të zbrazët në të njëjtën distancë (75mm) tregon një trend të ngjashëm me një ndryshim më të madh të temperaturës (45 ± 2 ° C) që vëzhgohet për materialin më të trashë PEKK (krahasuar me materialet më të hollë). Temperaturat e sipërfaqeve të sipërme dhe të poshtme të PEEK janë praktikisht të padallueshme; megjithatë ekziston një ndryshim në temperaturën e PPS (25 ± 2 ° C). Këto të dhëna tregohen në figurën 13. Kjo tregon që depërtimi i IR në PPS me rrezatim më të gjatë gjatësi vale nuk është aq i mirë sa me IR më të shkurtër të tungstenit, megjithatë, barazimi i temperaturës së PEKK është më i mirë (por jo ideal).
Në ndarjen 75mm, temperaturat më të larta dhe shkallët e ngrohjes merren duke përdorur ngrohësin e tungstenit i cili duket se bie në kundërshtim me rezultatet e mëparshme të plenës. Sidoqoftë, kjo nuk duhet të përdoret si udhëzues pasi vetëm një ngrohës i vetëm është përdorur. Për më tepër, këto karakteristika do të përmirësohen duke përdorur një grup ngrohjesh në krahasim me një ngrohës të vetëm.
Përfundim
- Testet e kryera dhe të detajuara më sipër tregojnë se ngrohja e tre materialeve të përbërë të karbonit termoplastik në minimum prej 425 ° C është e mundur me të dy elementët halogjenë me valë të mesme dhe elementët e uritur të zi.
- Temperaturat më të larta maksimale janë të arritshme duke përdorur elementin e zi të uritur të Ceramicx 800W (FFEH).
- Koha e kërkuar për të ngrohur PEEK në 425 ° C ishte 206 sekonda për ngrohje tub tub tungsteni 2kW në 55mm dhe 230 sekonda për elementët FFEH në 100mm
- Koha e nevojshme për të ngrohur PEKK në 425 ° C ishte 102 sekonda për ngrohje të tubit tungsten 2kW në sekonda 55mm dhe 244 për elementët FFEH në 100mm
- Koha e kërkuar për të ngrohur PPS në 425 ° C ishte 88 sekonda për ngrohje të tubave tungsten 2kW në 55mm dhe 219 sekonda për elementët FFEH në 100mm
- Temperaturat maksimale, nivelet e arritshme të ngrohjes së materialit dhe uniformiteti i temperaturës sipërfaqësore janë një funksion i fortë i distancës në të cilën montohen ngrohësit nga materiali.
- Depërtimi i shkëlqyer i IR dhe për këtë arsye barazimi i temperaturës, përmes trashësisë së materialit, të PPS dhe PEEK u arrit me halopgjen me valë mesatare (tungsten). Barazimi i temperaturës i arritur me PEKK nuk ishte aq i mirë sa me materialet e tjera.
- Depërtimi i shkëlqyeshëm i IR dhe barazimi i temperaturës është parë me PEEK duke përdorur elementë të zezë të uritur. Kjo pronë nuk ishte aq e mirë sa për PEKK dhe PPS.
Bazuar në të dhënat e provës më lart dhe ndarjet e ngushta të elementit-materialeve të cilat kërkohen për të arritur temperaturat e kërkuara për të formuar materialet në fjalë, duket se emetuesi më i mirë infra të kuq është Ceramicx 800W elementi i zi i plotë i zbehtë i plotë. Ndërsa koha për të arritur temperaturat e kërkuara është pak më e gjatë se ngrohësit e tungstenit, afërsia më e afërt e elementëve të përdorur do të çojë në një uniformitet më të mirë të temperaturës së sipërfaqes. Për më tepër, elementët qeramikë u filluan nga temperatura e dhomës dhe kërkuan afërsisht minuta 12 për të arritur nivelet operative. Prandaj, kjo kohë do të mund të shkurtohej dukshëm duke prehe paraprakisht elementët.
Duhet gjithashtu të theksohet se këto rezultate bazohen në mostrat të cilat janë vënë në dispozicion për testim (dmth. 1mm dhe 2mm në trashësi). Ngrohja e pjesëve më të trasha mund të kërkojë ndryshime domethënëse në teknologjinë e ngrohjes që duhet të hulumtohen në mënyrë që të sigurohet që profili i temperaturës, në të gjithë trashësinë e materialit, është i njëtrajtshëm dhe i përshtatshëm për operacionet e formimit pasues.
1 Keton polieter eter
2 Sulfidi polifenilen
3 Polyetherketoneketone
4 Dallimi mesatar midis sipërfaqeve të sipërme dhe të poshtme të marra gjatë sekondave të fundit 18 të provës.
Mohim përgjegjësie
Këto rezultate të provës duhet të merren parasysh me kujdes përpara se një lloj i caktuar i emetuesit infra të kuq të përcaktohet të përdorë.
Testet e përsëritura të bëra nga kompani të tjera nuk mund të arrijnë të njëjtat gjetje. Dallimet në kushtet eksperimentale mund të ndryshojnë rezultatet. Burime të tjera të gabimit përfshijnë: markën e emetuesit të punësuar, efikasitetin e emetuesit, energjinë e furnizuar, distancën nga materiali i testuar në emetuesin e përdorur dhe mjedisin. Vendndodhjet në të cilat matet temperatura mund të shkaktojnë gjithashtu ndryshim në rezultatet.
