Hvernig hefur hitastiglinn í gegnum þykkt plötunnar áhrif á herðingarsnið þykks samsetts lagskipts?

Djúpt hitavandamál í þykkum samsettum herðingu
Það er ekki eins og að lækna þunnt húð að lækna hellu úr samsettu koltrefjaefni sem eru nokkur tommur þykk. Hitinn frá upphituðu plötunum verður að fara hægt í gegnum massa efnisins frá yfirborði til kjarna yfir langan tíma. Samtímis byrjar epoxý plastefniskerfið í hjarta lagskiptsins að hvarfast efnafræðilega og framleiðir sinn eigin innri hita með útverma viðbrögðum.

Samsetningin á milli utanaðkomandi plötuhita og efnahita sem myndast innanhúss getur valdið verulegum og hugsanlega hættulegum hitastigi djúpt í lagskiptum. Í versta falli gæti þessi innri yfirskot skaðað plastefnisgrunninn, aukið tómainnihaldið eða valdið staðbundinni hitauppstreymi.

Þess vegna er þekking á þykkt hitastigsplötuþykktar þykkt samsett lækna hegðun mikilvæg til að stjórna gæðum hluta í háþróaðri samsettri framleiðslu.

Platan er róandi hlýja að utan; Hjarta hlutans er logandi ofn falinn innan.

Hitastiglinn í gegnum þykk lagskipt: eðli þess
Yfirborðshitun vs Core Lag
Varmaflutningur byrjar á yfirborðinu og heldur áfram inn á við með leiðni þegar þykkt samsett lagskipt er þjappað á milli upphitaðra plötur. Ytri lögin í beinni snertingu við plötuna bregðast hratt við og ná háum hita snemma í lotunni.

En kjarni lagskiptsins hefur seinkað hitasvörun, vegna þess að:

Lítil hitaleiðni samsettra efna

Hitaþol eykst með þykktinni

Orkuupptöku plastefni fasabreytingar

Tíma-háðar takmarkanir á hitadreifingu

Þetta hefur í för með sér mikinn hitamun yfir þykkt hlutarins.

Einangrunaráhrif ytri yfirhafna
Þegar að utan hitnar byrja þeir að þjóna sem varmahindrun fyrir kjarnann. Þessi einangrun hægir á hitatapi frá kjarnanum eftir að útverma ferlið er hafið.

Þegar hitabylgjan nær miðju lagskiptum getur plastefnið verið nálægt hámarkshraða hvarfsins og innri hitamyndun getur verið hröð.

Útverma viðbrögð og ofskot á innra hitastigi
Kemísk hitalosun í epoxýkerfum
Epoxý plastefni ráðhús er efnafræðilegt útverma ferli þ.e. hiti þróast við sameinda þvertengingu. Magn og hraða þessarar varmalosunar er hægt að mæla með því að nota Differential Scanning Calorimetry (DSC) til að veita hvarfmagn og hreyfimyndir.

Í þykkum lagskiptum getur þessi viðbrögð verið sjálf-styrkjandi:

Hvarfhraði jókst með hækkandi hitastigi

Því hraðar sem hvarfið er því meiri hiti myndast

Viðbótarhiti eykur hitastigið enn frekar

Endurgjöf lykkjan getur myndað sterkan innri hitatopp.

Kjarna hitaeinangrun
Eftir upphaf útverma hvarfsins í kjarnasvæðinu verður erfitt að fjarlægja hitann vegna þess að:

Ytri lagnir þegar við aukið hitastig

Hitastig draga úr hitaflæði út á við

Samsett takmarkar leiðandi hitaleiðni

Staðbundin stjórn á hitastigi plötunnar er sleppt

Þetta getur leitt til innra hitastigs sem er tugi gráður fyrir ofan viðmiðunarmörk plötunnar og mikillar hættu á hitauppstreymi.

Stjórnun á lækningum með hitastigi plötunnar
Mikilvægi stýrðra upphitunarrampa.
Fyrir þykk lagskipt er almennt ekki ásættanlegt að nota eins þrepa háhitameðferð. Fjölþrepa herðingarlotur eru notaðar til að stjórna samspili ytri og innri hitagjafa í staðinn.

Venjulegt verklag er:

Upphafstími við lágan hita (dreifingarstig)

Millilegt bleytitímabil (stýrð efnahvörf)

Lokameðferð við háan hita (Full krosstenging)

Lághitastigið gerir hitanum kleift að dreifast jafnari, með bröttum halla ólíklegri til að myndast áður en veruleg útverma viðbrögð verða.

Hitajafnvægi í úthitastjórnun
Lækningarsniðið er hannað til að tryggja að:

Hitainntak frá plötum er hægt

Resin hvarf er ekki snemma staðbundið

Hitastigið er enn stjórnað

Hámarksvermi dreifist með tímanum

Rétt hönnuð hringrás gerir lagskiptum kleift að „anda“ hita og forðast skyndilega uppbyggingu- á innri orku.

Hlutverk Thermal FEA í Cure Design
Eftirlíking af hitaþróun í þykktinni
Thermal Finite Element Analysis (FEA) er oft notuð til að móta herðingu á þykkum samsettum byggingum. Eftirlíkingar innihalda:

Efniseiginleikar sem fall af hitastigi

Hreyfifræði resínhvarfs úr DSC gögnum

Breyting á hitaleiðni við herðingu

Viðbragðshiti

Jaðarskilyrði fyrir hitaplötur

Thermal FEA leysir tímabundna hitaflutningsjöfnurnar til að ákvarða hitastigssöguna á hverjum stað meðfram lagskipt þykktinni.

Spá um heita blett og úthita toppa
Hægt er að nota hitauppstreymi FEA til að reikna út:

Staðsetningar fyrir hámarks innri hitastig

Tímasetning útverma hámarks upphafs

Stærð hitauppstreymis

Skilvirkni lækna rampasniðs

hitauppstreymi hættusvæði

Þessi hæfileiki til að spá er mikilvægur til að forðast innri bilanir í þykkum samsettum kerfum.

Hagnýtar afleiðingar fyrir plötuhönnun og notkun
Samræmi hitastigs plötunnar
Þykkir hlutir geta notið góðs af bættum hitastigum með ó-jafnri upphitun á plötum. Yfirborð plötunnar getur verið mismunandi á eftirfarandi hátt:

Mismunandi lækningarhlutfall.

Myndun innri afgangsspennu

Staðbundnir heitir reitir

Bjaguð rúmfræði lagskipts

Þess vegna er mjög stjórnað einsleitni plötuhitastigs nauðsynleg.

Samþætting ferlivöktunar .
Háþróuð ráðhúskerfi innihalda oft:

Hitaeining felld inn í lagskiptinguna.

Yfirborðshitaskynjarar á plötum

Stýrikerfi fyrir endurgjöf í rauntíma

Lækna staðfestingargagnaskráning

Þessi kerfi stuðla að því að varmahegðunin sem gerð er í samræmi við raunverulegar ferli aðstæður.

Niðurstaða
Herðunarferli þykks samsetts lagskipts er stjórnað af flóknu samspili milli hita frá ytri plötunni og hita sem stafar af innri útverma viðbrögðum. Veruleg innri hitastigshækkun í gegnum þykkt lagskiptsins getur átt sér stað þegar sterkir hitastiglir myndast, þar sem kjarni efnisins verður verulega heitari en platan sjálf.

Til að stjórna þessari hegðun þarf varlega sniðin fjöl-þrepa lækningaprófíl, með aðstoð yfirgripsmikilla varma FEA-hermuna sem nota bæði varmaflutningseðlisfræði og plastefnahvarfhvörf. Stýrðir upphitunarrampar og viðurkennd hitauppstreymilíkön aðstoða við að stilla hámarks innra hitastig þannig að hægt sé að ná einsleitri herðingu og mikilli burðarvirki.

En stærstu og sterkustu samsettu mannvirkin eru ekki unnin með upphitun-þau eru gerð með því að stjórna eigin hitasvörun efnisins, falið hitaflæði og hvarfið-varmahjartslátt.