진공 열간 프레스용 가열판의 중요한 설계 특징은 무엇입니까?

진공 챔버의 뜨거운 프레스에는 두 가지-문제가 있습니다. 재료를 연결하기 위해 균일한 열과 압력을 가해야 하며, 유기물 배출이나 갇힌 가스로 인해 깨끗한 진공 상태를 오염시키지 않아야 합니다. 일반적인 대기 가열 압반은 이 깨끗하고 위험이 큰 대기에서는 살아남지 못합니다.- 재료 순도, 밀폐 밀봉 및 열 분포를 염두에 두고 진공 핫 프레스의 가열판을 처음부터 설계합니다. 항공우주 부품의 복합 접합, 반도체 캡슐화 또는 금속 확산 접합과 같은 응용 분야에서 플래튼 자체는 핵심 공정 도구가 됩니다.

진공 환경의 특별 요구 사항
진공 챔버에는 대기 대류가 없습니다. 압반에서 공작물로의 열 전달은 전도(접점에서) 및 복사에 의해서만 이루어질 수 있습니다. 이로 인해 플래튼 표면의 평탄도와 열 균일성은 공기 중에서보다 더욱 중요해집니다. 압반과 가공물 사이의 공간은 효과적인 접촉을 제한하고 온도 차이를 유발합니다.

한편, 후버 환경은 오염에 매우 취약합니다. 가스 방출-재료에서 갇힌 가스, 습기 또는 휘발성 유기 화합물의 방출-은 진공 수준을 손상시키고, 작업물을 오염시키거나, 진공 펌프에 손상을 줄 수 있습니다. 따라서 진공 열간 프레스의 가열 플레이트 설계는 가스 방출이 매우 낮은 재료를 사용하고 누출이 없어야-합니다.

낮은 가스 배출을 위한 중요한 재료 선택
플래튼 본체는 진공에 적합한 금속으로 제조되어야 합니다. 인기 있는 옵션은 다음과 같습니다.

316L 스테인레스 스틸 - 가장 인기 있는 옵션입니다. 가스 방출이 적고 고온에서 기계적 강도가 우수하며 진공 베이크아웃 시 산화에 대한 저항성이 뛰어납니다. 일반적으로 표면 마감은 표면적을 최소화하고 가스 방출을 추가로 제한하기 위해 연마 또는 전해 연마됩니다.

특수 처리된 알루미늄 합금(6061 또는 7075) - 일반 알루미늄은 습기를 모으는 두꺼운 다공성 산화물 코팅으로 인해 후버 친화적이지 않습니다. 그러나 알루미늄의 특정 세척 및 진공 베이킹은 중간 온도 응용 분야(250도 미만)에 활용될 수 있습니다.. 316L은 초-고진공(UHV)에 훨씬 선호됩니다.

인코넬 또는 기타 초합금 - 인코넬 또는 헤인즈 합금은 스테인레스강이 강도를 잃을 때 500도 이상의 응용 분야에 지정됩니다. 이는 고온에서 증기압이 매우 낮습니다.

가열 요소, 절연체, 열전대 와이어 및 밀봉 재료를 포함한 모든 내부 구성 요소는 ASTM E595(우주 및 진공 응용 분야용)와 같은 표준에 의해 설정된 가스 배출 제한을 준수해야 하며 총 질량 손실(TML) 1.0% 및 수집된 휘발성 응축 물질(CVCM) 0.1%입니다.

피해야 할 물질:

알루미늄 표준(높은 가스 방출, 다공성 산화물).

플라스틱 또는 폴리머(Vespel 또는 Kapton과 같이 온도가 높고 가스 방출이 낮은 등급이 드물게 사용되는 경우 제외).-

Viton 또는 기존 엘라스토머(실리콘 또는 플루오로실리콘은 제한된 환경에서 허용될 수 있습니다. 일반적으로 모든-금속 씰이 바람직합니다).

발열체 진공-호환 가능, 밀폐형
플래튼에는 내부의 가스 방출이나 입자를 방지하기 위해 밀봉해야 하는 가열 요소가 내장되어 있습니다. 허용되는 디자인은 다음과 같습니다.

미네랄{0}}MI(미네랄 절연) 히팅 케이블 - 압축 산화마그네슘(MgO) 분말로 싸여 있고 이음매 없는 금속 외장(Inconel, 316SS 또는 합금 600) 내에 저항선(NiCr 또는 동급)이 들어있습니다. 생산 시 MgO는 건조되고 진공 탈기됩니다. 외장의 끝은 용접으로 닫혀 있습니다.

표준 카트리지 히터에는 종종 가스를 배출하는 유기 엔드 씰이 있습니다. 용접 클로저가 있는 카트리지 히터 후버 서비스의 경우 엔드 캡이 완전히 용접되고 MgO 충전재가 있는 변형만 사용할 수 있습니다.

캡슐화된 저항 요소 - 얇은 플래튼의 경우 에칭된 호일 히터는 주변 주위의 레이저 용접을 통해 두 금속판 사이에 밀봉하여 캡슐화할 수 있습니다.

가열 요소를 피드스루에 연결하는 내부 배선은 가스 방출이 적은 재료를 사용하여 절연되어야 합니다. 전체 연결은 미네랄 절연 케이블이 바람직합니다. 유연한 와이어가 필요한 경우 PTFE 또는 Kapton(폴리이미드) 절연이 적합하지만 철저하게 진공 베이킹해야 합니다. 표준 PVC 또는 나일론 와이어가 없습니다.

전기 피드스루 및 열전대(밀폐형)
진공 챔버 외부의 대기에서 플래튼으로 들어가는 모든 전력 또는 센서 라인은 진공 장벽을 통과해야 합니다. 이는 세라믹-대-금속 피드스루를 사용하여 수행됩니다. 진공 프레스의 표준 핫 프레스 압반의 특징은 다음과 같습니다.

전력 피드스루 - 두 개 이상의 도체(단상- 또는 3{2}}가열에 따라 적절하게 금속 플랜지에 납땜되거나 플래튼 본체에 직접 연결됨 세라믹 절연체는 일반적으로 95% 또는 99% 알루미나이며 금속에 밀봉되어 있습니다.

열전대 피드스루 - Finewire 열전대 확장(K형 또는 J형)은 일반적으로 작은 세라믹-대-금속 씰이 있는 진공 피팅을 통과합니다.

이러한 피드스루는 플래튼의 작동 온도(진공 핫 프레스 애플리케이션의 경우 일반적으로 300~500C)와 차압(외부 1atm, 내부 진공)에 따라 등급이 지정되어야 합니다. 헬륨 질량 분석기를 사용하여 10⁻⁹ mbar·L/s 미만의 누출율로 누출 테스트를 거쳤습니다.

열전대용 막힌 구멍이나 패스너용 나사형 포켓과 같은 플래튼-의 모든 구멍은 "가상 누출"이 될 수 있습니다. 중요: 이러한 구멍에 갇힌 가스는 점차적으로 진공 속으로 누출되어 펌프다운 시간이 늘어나고 기본 압력이 저하됩니다. 아키텍처는 이러한 공동을 외부 환경과 연결하기 위해 통풍 통로를 허용해야 하며, 그렇지 않으면 완전히 삭제해야 합니다. 예를 들어, 열전대 웰은 일반적으로 압반 표면에 뚫린 작은 구멍(직경 0.5~1.0mm)을 통해 환기되어 갇힌 공기를 배출할 수 있습니다.

진공 조건에서의 열 균일성
열 분산을 돕는 대류 공기 흐름이 없는 경우, 플래튼은 균일한 표면 온도를 얻기 위해 전도 및 내부 복사에만 의존해야 합니다. 균일성을 위한 주요 설계 특징:

최적화된 히터 배열 - 유한 요소 분석(FEA)을 기반으로 발열체는 작업 표면 온도의 변화가 ±2~5도 이내가 되도록 배치됩니다. 구역 제어를 위해 독립적으로 제어되는 히터와 열전대가 여러 개 있는 경우가 많습니다.

전도성이 높은 두꺼운 압반 본체 - 더 두꺼운 압반(예: 25~40mm)은 측면 열 분포를 향상시킵니다. 그러나 두께와 무게, 열 반응 사이에는 상충 관계가 있습니다.

평탄도 및 표면 광택 - 상단 접촉 표면은 압반 영역 위 0.025~0.05mm(0.001~0.002인치) 이내로 편평하게 연마됩니다. 우수한 표면 마감(Ra < 0.8μm)은 작업물에 효과적인 열 접촉을 제공하고 가스 방출을 위한 표면적을 줄입니다.

플래튼 뒤의 단열재-패튼의 비작동면은 일반적으로 열을 앞으로 전달하기 위해 가스 방출이 적은 세라믹 섬유 보드(예: 실리카 또는 알루미나 섬유)로-절연됩니다. 바인더와 휘발성 물질을 제거하려면 이러한 보드를 구워야 합니다.

실제로 압반은 흡수된 수분과 잔여 불순물을 제거하기 위해 사용하기 전에 진공 상태에서 종종 구워지며, 종종 진공 상태에서 150~300도에서 여러 시간 동안 구워집니다. 베이크아웃 후 플래튼은 안정적인 낮은 가스 방출 상태에 도달했습니다.

진공 핫 프레스 가열판 설계 체크리스트
진공 열간 프레스 가열판 설계 철저한 체크리스트는 다음과 같습니다.

범주 주요 기능 검증 방법
Body material 316L stainless steel (or Inconel for >500도)재질증명서 표면처리(전해연마)
밀봉된 미네랄{0}}절연(MI) 케이블 가열 요소유기 엔드 씰 없음, 용접 외장
내부 절연 압축 MgO(건식, 진공 탈기)후버에 의한 제조업체 탈가스 데이터
피드스루세라믹-~-금속, 누출률<10-9 mbar·L/sHelium leak test