ایلومینیم بمقابلہ سٹینلیس سٹیل ہیٹنگ پلیٹنس کے لیے زیادہ سے زیادہ محفوظ آپریٹنگ درجہ حرارت کیا ہے؟
ایک پیغام چھوڑیں۔
ایلومینیم کو حرارتی پلیٹ کے لیے استعمال نہیں کیا جا سکتا جس کا درجہ حرارت 300 C حاصل کرنا ہو۔ یہ ہلکی سی پریس فورس کے ساتھ بھی موڑ اور خراب ہو جائے گا۔ اگر آپ زیادہ گرمی کی حدود میں دھکیل رہے ہیں، تو عام پلیٹین مواد کی درجہ حرارت کی حد کو جاننا ضروری ہے۔ ہیٹنگ پلیٹین کو لیمینیٹنگ، کمپوزٹ کیورنگ، شیشے کی تشکیل اور گرم دبانے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔ میدان میں دو مواد، ایلومینیم (روشنی، conductive اور سستا) اور سٹینلیس سٹیل (مضبوط، پائیدار اور گرمی مزاحم) کا غلبہ ہے۔ یہ بنیادی طور پر ان کے درمیان درجہ حرارت کو منتخب کرنے کا معاملہ ہے. ایلومینیم سٹینلیس سٹیل پلیٹین کے لیے زیادہ سے زیادہ محفوظ درجہ حرارت کی حدود کو جاننا اس بات کی ضمانت دیتا ہے کہ پلیٹین پروسیسنگ کے دوران سیٹ پوائنٹ کے درجہ حرارت اور مکینیکل بوجھ کو برقرار رکھنے کے قابل ہے۔
ایلومینیم پلیٹنس دی میڈیم-ہیٹ ورک ہارس
ایلومینیم میں ایک اعلی تھرمل چالکتا ہے (200–250 W/m·K کے لیے مرکب دھاتیں جیسے 6061) جو تیز گرمی-اور درجہ حرارت کی اچھی یکسانیت کا باعث بنتی ہے۔ یہ کم وزن بھی ہے اور ایمبیڈڈ ہیٹر چینلز یا تھرموکوپل کنویں کے ساتھ پیچیدہ ڈیزائن میں آسانی سے مشینی ہے۔ لیکن ایلومینیم کی اچیلز ہیل بلند درجہ حرارت پر طاقت کا نقصان ہے۔
درجہ حرارت اور مکینیکل رویے کی حد
زیادہ تر ایلومینیم مرکبات کے لیے، جیسے 6061-T6، سب سے زیادہ مقبول پلیٹین گریڈ مرکب، زیادہ سے زیادہ محفوظ مسلسل آپریٹنگ درجہ حرارت تقریباً 200 ڈگری (392 ڈگری F) ہے۔ اس حد سے آگے مواد اینیل کرنا شروع کر دیتا ہے۔ بارش کی وجہ سے سخت مائیکرو اسٹرکچر آہستہ آہستہ پگھل جاتا ہے اور کھوٹ اپنا مزاج کھو دیتا ہے۔ نتیجے کے طور پر، پیداوار کی طاقت اور سختی میں زبردست کمی. 6061 ایلومینیم 250C پر اس کے کمرے کے درجہ حرارت کی پیداواری طاقت کا 50% سے بھی کم ہے 1–2 MPa (تقریباً 150–300 psi) کے دباؤ پر، پلیٹ مستقل طور پر بگڑ سکتا ہے (سگنے یا دبانے والی سطح کو نقصان پہنچاتا ہے)۔
عملی طور پر، ایلومینیم پلاٹینز کو شاذ و نادر ہی 180 ڈگری سے زیادہ لوڈ بیئرنگ ایپلی کیشنز میں استعمال کیا جاتا ہے۔ کچھ ڈیزائن 220 ڈگری پر جائیں گے اگر ایک چھوٹے سے اتارے گئے پلیٹین کی ضرورت ہو (مثال کے طور پر بیرونی طاقت کے بغیر رابطہ حرارتی) لیکن اب بھی جہتی تبدیلی کا امکان موجود ہے۔
PTFE کوٹنگ کی تضاد
PTFE (polytetrafluoroethylene) کو بہت سے ایلومینیم ہیٹنگ پلیٹن پر کوٹنگ کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے تاکہ ایک نان-اسٹک ریلیز سطح فراہم کی جا سکے۔ PTFE تقریباً 500 ڈگری ایف (260 ڈگری) تک درجہ حرارت پر مسلسل استعمال کیا جا سکتا ہے۔ ایلومینیم سبسٹریٹ 260 ڈگری پر زندہ نہیں رہا۔ PTFE کوٹنگ 260 ڈگری پر ایلومینیم سبسٹریٹ پر زندہ پائی گئی۔ اس بات سے کوئی فرق نہیں پڑتا ہے کہ کوٹنگ کتنی ہی مقدار میں لے سکتی ہے، اس پورے عمل کی ایک سخت چھت ہوتی ہے، جیسا کہ پلاٹین کے مادے کے درجہ حرارت کی حد سے طے ہوتا ہے۔ اگر درجہ حرارت 200 ڈگری سے زیادہ ہو تو اسٹیل کی ضرورت ہوتی ہے یہاں تک کہ اگر عمل نان{11}}اسٹک سطح کا مطالبہ کرتا ہے (اسٹیل کو PTFE کے ساتھ بھی لیپت کیا جا سکتا ہے، لیکن اس پر عمل کرنا زیادہ مشکل ہے)۔
ایلومینیم کی تھرمل توسیع
ایلومینیم میں تھرمل توسیع کا کافی زیادہ گتانک ہے (تقریبا 23 x 10^-6/C برائے 6061)۔ ایک ایلومینیم پلیٹ 300 ملی میٹر لمبا، جو 20 سے 200 ڈگری تک گرم ہوتا ہے، تقریباً 1.2 ملی میٹر پھیلتا ہے۔ اس توسیع کو بڑھتے ہوئے سلاٹس، گائیڈ ریلوں یا لچکدار کنیکٹرز کا استعمال کرتے ہوئے معاوضہ دیا جانا چاہیے۔ تھرمل ڈیولپمنٹ فراہم کرنے میں ناکامی کے نتیجے میں ہیٹر بکلنگ یا خراب ہو سکتے ہیں۔
سٹینلیس سٹیل پلاٹین: اعلی درجہ حرارت ورک ہارس
پلاٹین درجہ حرارت 250 ڈگری سے زیادہ کے لیے، سٹینلیس سٹیل کو ترجیح دی جاتی ہے، خاص طور پر آسٹینیٹک گریڈ 304 اور 316۔ سٹیل اپنی زیادہ تر میکانکی خصوصیات کو 400 ڈگری سینٹی گریڈ تک برقرار رکھتا ہے۔ اس کے اوپر، حد کا انحصار مصر دات اور قابل اجازت تناؤ پر ہے۔
نمائندہ درجات کے لیے درجہ حرارت کی حدود
مواد زیادہ سے زیادہ محفوظ سروس کا درجہ حرارت (مسلسل) نوٹس
ایلومینیم 6061-T6 200 ڈگری (392 ڈگری F) طاقت 180 ڈگری ایلومینیم 7075-T6 130 ڈگری (266 ڈگری F) سے زیادہ تیزی سے کم ہوتی ہے کشیدگی کے سنکنرن مسائل کی وجہ سے درجہ حرارت کی کم حد
سٹینلیس سٹیل 304 800 ڈگری (1472 ڈگری ایف) ہیٹر اور موصلیت کی حدوں کی وجہ سے عملی پلیٹین کی حد ~500 ڈگری
سٹینلیس سٹیل 316 800 ڈگری (1,472 ڈگری ایف) 304 سے ملتا جلتا؛ کلورائد کی بہتر مزاحمت
سٹینلیس سٹیل 430 (فیریٹک) 750 ڈگری (1382 ڈگری ایف) کم قیمت، کم قابل
ٹول اسٹیل H13 550 ڈگری (1022 ڈگری F) سخت، پہننے والا- مزاحم؛ گرم سٹیمپنگ
پلیٹین کو گرم کرنے کے لیے سٹینلیس سٹیل کے لیے عملی زیادہ سے زیادہ محفوظ درجہ حرارت عام طور پر سٹیل ہی نہیں بلکہ ہیٹر عناصر، موصلیت اور تھرموکوپل مواد کے ذریعے محدود ہوتا ہے۔ سٹینلیس سٹیل کی پلیٹیں 400-500 ڈگری (750-930 ڈگری F) کے درمیان درجہ حرارت پر محفوظ طریقے سے چلائی جا سکتی ہیں جب مناسب اندرونی ہیٹر (جیسے معدنی-موصل دھاتی شیتھڈ اجزاء) اور اعلی درجہ حرارت کی موصلیت (جیسے سیرامک فائبر یا مائیکا) سے لیس ہوں۔ شیشے کی تشکیل کرنے والے کچھ خاص پلاٹین 650 ڈگری تک پہنچنے کے لیے انکونیل پہنے ہیٹر اور اعلی کارکردگی کی موصلیت کا استعمال کرتے ہیں۔
اعلی درجہ حرارت پر طاقت برقرار رکھنا
AISI 304 سٹینلیس سٹیل اپنے کمرے کے درجہ حرارت کی پیداوار کی طاقت کا تقریباً 70% 500 ڈگری پر رکھتا ہے۔ دوسرے الفاظ میں، محیطی درجہ حرارت پر 50 ٹن پریس فورس کے لیے بنایا گیا پلیٹین اب بھی 500 ڈگری پر تقریباً 35 ٹن کا انتظام کر سکے گا۔ ایلومینیم، اس کے برعکس، 250 ڈگری پر اپنی طاقت کا صرف 10-20٪ برقرار رکھتا ہے۔ اسٹیل 250 ڈگری سے زیادہ درجہ حرارت پر ترجیحی مواد ہے کیونکہ یہ عام صنعتی پریس کے دباؤ کے تحت رینگتا یا اینیل نہیں ہوتا ہے۔
تھرمل چالکتا پہیلی
سٹینلیس سٹیل کی بنیادی حد اس کی خراب حرارت کی چالکتا ہے۔ ٹائپ 304 سٹیل، جس میں کمرے کے درجہ حرارت کی تھرمل چالکتا تقریباً 15 W/m·K ہے، 500 ڈگری پر تقریباً 18 W/m·K کی تھرمل چالکتا ہے۔ یہ ایلومینیم کے مقابلے میں 10 سے 12 گنا کم ہے۔ نتیجے کے طور پر:
کولڈ پیچ کو ختم کرنے کے لیے ہیٹر عناصر کو ایک دوسرے کے ساتھ نمایاں طور پر قریب رکھنا ضروری ہے (مثال کے طور پر ایلومینیم کے لیے 80–100 ملی میٹر کی بجائے 50 ملی میٹر کا فاصلہ)۔
پلیٹین کے تھرمل گریڈینٹ کو برابر ہونے میں زیادہ وقت لگتا ہے اس لیے حرارتی زون کو احتیاط سے ڈیزائن کیا جانا چاہیے اور گرمی کو تقسیم کرنے کے لیے پلیٹین باڈیز کو موٹا بنایا جانا چاہیے۔
اسی ہیٹر پاور کے لیے ریمپ اپ پیریڈز بہت زیادہ ہوتے ہیں۔
بہت سارے اعلی درجہ حرارت والے سٹینلیس سٹیل کے پلاٹینوں کو کارٹریج ہیٹر کے لیے اندرونی طور پر ڈرل کیا جاتا ہے یا ہیٹر میں کاسٹ کیا جاتا ہے تاکہ اس کی تلافی ہو سکے اور ان میں انفرادی کنٹرولرز کے ساتھ کئی آزاد ہیٹنگ زون ہو سکتے ہیں۔
دیگر مادی مسائل
کی تھرمل توسیع
سٹینلیس سٹیل تقریباً 17 × 10⁻⁶/ڈگری (گریڈ 304) پر پھیلتا ہے، جو ایلومینیم سے کم ہے لیکن پھر بھی اہم ہے۔ 500 ڈگری پر گرم ہونے والا 300 ملی میٹر سٹیل پلیٹ تقریباً 2.4 ملی میٹر (20 ڈگری سے) پھیلے گا۔ لچکدار بڑھتے یا سلائیڈنگ سپورٹ کے ذریعے اس کی تلافی ہونی چاہیے۔ اسٹیل پلیٹین اور اسٹیل پریس فریموں کی توسیع کی شرح بہت مختلف نہیں ہے لیکن اگر ایلومینیم کے فریم میں اسٹیل پلاٹین نصب ہے (شاذ و نادر ہی ہوتا ہے) محتاط منصوبہ بندی ضروری ہے۔
سنکنرن کے خلاف مزاحمت
ایلومینیم اور سٹینلیس سٹیل دونوں میں بہت سی ترتیبات میں اچھی سنکنرن مزاحمت ہے، لیکن سٹینلیس سٹیل نمی، کیمیکلز یا اعلی درجہ حرارت کے آکسیکرن کی موجودگی میں بہت بہتر ہے۔ ایلومینیم میں آکسائیڈ کی ایک تہہ ہوتی ہے جو دھات کی حفاظت کرتی ہے لیکن اس تہہ کو زیادہ درجہ حرارت یا تیزابی/الکلین ماحول میں کمزور کیا جا سکتا ہے۔ سٹینلیس سٹیل کھانے کے-رابطے، طبی یا کیمیائی عمل کے پلیٹین کے لیے بہترین انتخاب ہے، خاص طور پر جب صفائی کے ایجنٹوں کا استعمال کیا جاتا ہے۔
مشینی صلاحیت اور لاگت
ایلومینیم سستا ہے (حجم کے لحاظ سے 304 سٹینلیس سے تقریباً 3-5 گنا سستا) اور اس پر کارروائی کرنا کافی آسان ہے۔ چھوٹے کنٹرول کے قابل ایلومینیم چپس۔ چپچپا کام کو سخت کرنے والے سٹینلیس سٹیل کو کاٹنے کی سست رفتار اور زیادہ مضبوط ٹولنگ کی ضرورت ہوتی ہے۔ اس کا مطلب ہے کہ ایلومینیم میں پروٹو ٹائپ اور کسٹم پلاٹین زیادہ سستے ہو جاتے ہیں – جب تک کہ درجہ حرارت کی ضرورت اپنی حدود میں رہتی ہے۔
کوٹنگ اور درجہ حرارت کی مماثلت کے ساتھ پلیٹین
PTFE or fluoropolymer coatings are typically used when a non-stick surface is required (e.g. for curing epoxy prepregs or moulding thermoplastics). The highest continuous temperature of these coatings is 260–290 °C for ordinary grades (some high performance fluoropolymers approach 300 °C). A PTFE coated aluminium platen can not be utilised over 200°C since the aluminium fails first. A stainless steel platen with PTFE coating may be utilised up to the limit of the coating (260°C) however the steel is over specified for that temperature. Permanent PTFE coatings are not used in applications requiring both high temperature (>250 ڈگری) اور ایک نان-اسٹک سطح؛ ان ایپلی کیشنز میں دیگر ریلیز سسٹم استعمال کیے جاتے ہیں (سلیکون لیپت ریلیز شیٹس یا ریلیز اسپرے کے ساتھ ننگے پالش اسٹیل)۔
عملی انتخاب کا معیار
زیادہ سے زیادہ پلیٹن درجہ حرارت کی ضرورت ہے تجویز کردہ پڑھنا
150 ڈگری ایلومینیم 6061 تک (مناسب، فوری تھرمل ردعمل)
150 ڈگری سے 200 ڈگری ایلومینیم 6061 لوڈ ڈیریٹنگ کے ساتھ؛ اگر مضبوط پریس فورسز کی ضرورت ہو تو سٹینلیس سٹیل
200 ڈگری -250 ڈگری سٹینلیس سٹیل (304 یا 316) - ایلومینیم خطرناک ہے
سٹینلیس سٹیل (304، 316، 430) 250 ڈگری سے 500 ڈگری
500 ڈگری سے اوپر کے سی ایس اسپیشل ہیٹر (انکونل شیٹڈ) یا سیرامک پلاٹین، سٹینلیس سٹیل
خلاصہ
حرارتی پلیٹین کے لیے ایلومینیم بمقابلہ سٹینلیس سٹیل کا اختیار واقعی درجہ حرارت کا مسئلہ ہے۔ ایلومینیم تیز حرارت، اعلی یکسانیت، کم قیمت، اور آسان مشینی صلاحیت کے لیے تقریباً 200 ڈگری سینٹی گریڈ تک اچھا ہے۔ لیکن اس درجہ حرارت پر یہ تناؤ میں نرم اور خراب ہو جاتا ہے۔
