Como projetar um sistema de isolamento que reduza as perdas nas bordas sem interferir no carregamento das peças

As bordas de uma placa de aquecimento são o caminho com maior vazamento de calor, mas devem permanecer desobstruídas para carga e descarga automatizada de peças. Para permitir o controle térmico eficiente das bordas, são necessárias técnicas de isolamento inteligentes e-não intrusivas. O isolamento padrão ao redor da borda da placa inibe o acesso, retarda os tempos de ciclo e apresenta riscos de colisão com carregadores robóticos. Um bom design separa a proteção térmica da folga mecânica.

A magnitude das perdas de borda
As perdas nas bordas podem chegar a 20-40% das perdas totais da placa. As bordas não isoladas ou insuficientemente blindadas transmitem calor para o ambiente circundante, aumentam o consumo de energia e produzem zonas quentes nas proximidades de componentes sensíveis, como sensores, cabos ou estações de trabalho do operador. O conflito é fundamental; o isolamento precisa estar próximo da superfície quente, mas o carregamento parcial requer acesso aberto e desimpedido no mesmo perímetro. Para resolver este paradoxo, são necessárias soluções de carregamento parcial de design de isolamento com perdas de borda exclusivas que escondam ou retraiam o isolamento para fora da zona de operação.

Quatro métodos-não intrusivos de isolamento de borda
1. Borda embutida isolante
As bordas da placa têm perfis escalonados ou rebaixados quando a placa isolante rígida é colocada abaixo do plano da superfície de trabalho. A face frontal do isolamento fica nivelada ou ligeiramente atrás da borda da placa, de modo que não fique saliente na zona de carga. Este método funciona melhor no suporte ou na placa inferior onde as peças estão localizadas. Uma solução frequente em prensas de alta-velocidade é um isolador fixo e embutido no suporte, formando uma barreira térmica que nunca entra em contato com a parte móvel. O isolamento permanece fora do caminho o tempo todo, mas mesmo assim bloqueia o fluxo de calor nas bordas

2. Escudos Radiantes Angulares ou Tortos
Escudos de metal finos cobertos com folha refletiva podem ser inclinados para trás a partir da borda da placa para refletir o calor radiante de volta para a placa, deixando aberta a frente de carregamento imediato. A blindagem é afastada da borda por uma pequena lacuna, normalmente de 5 a 15 mm, permitindo o fluxo de ar atrás da blindagem sem bloquear o plano de acesso frontal. A folha reflexiva minimiza a transferência de calor radiativo e a blindagem evita as perdas de calor por convecção. As proteções angulares funcionam especialmente bem nas placas superiores, onde a gravidade ajuda a manter a proteção no lugar.

3. Vedações Flexíveis (Mantas Cerâmicas)
As mantas de tecido-resistentes ao calor/fibra cerâmica são montadas na estrutura da prensa (não na placa). À medida que a prensa se abre, a vedação retrai-se ou fica pendurada na zona de carregamento da peça. Quando a prensa fecha, a borda da vedação toca levemente a borda da placa e fecha dinamicamente a lacuna. O design de contato-fechado- emprega material flexível que se comprime sem danificar a placa ou interferir no alinhamento da peça. Os métodos comuns de fixação são suportes com mola ou tiras de montagem compatíveis que permitem que a vedação se ajuste a pequenas imperfeições nas bordas.

4. Tiras de aerogel de baixo perfil
O aerogel tem um valor de isolamento por mm muito alto (condutividade térmica tão baixa quanto 0,015 W/m·K), portanto, tiras muito finas-de 2 a 5 mm de espessura-podem ser colocadas diretamente na borda da placa para fornecer isolamento considerável sem custo espacial. As tiras de aerogel são flexíveis, hidrofóbicas e podem suportar temperaturas de até 650 graus. Para aplicações em que uma folga de até 2 mm é importante, a fita de aerogel ou perfis de borda pré-formados fornecem uma solução de volume quase{10}}zero. A desvantagem é o maior custo do material, que pode ser justificado em linhas de automação precisas.

Diretrizes de projeto para aplicações críticas de liberação
O problema é proteger a “traseira” e as “laterais” sem invadir a zona de operação “frontal”. Qualquer sistema isolante para produção de alto rendimento deve passar por três testes:

Nenhum contato com as peças durante a carga ou descarga

Sem bloqueio de sensores, sistemas de visão ou caminhos de robôs

Nenhuma redução no tempo de ciclo devido a movimentos adicionais

O isolamento embutido e as blindagens angulares são instalações fixas que não possuem partes móveis, o que as torna mais confiáveis ​​para ambientes empoeirados ou sujos. Vedações flexíveis são melhores para cobertura de bordas, mas devem ser inspecionadas periodicamente quanto à deterioração do tecido e tensão da mola. As tiras de aerogel são a melhor solução-de baixo volume e podem ser usadas para modernizar placas existentes com alterações mínimas.

Trabalhando juntos para alcançar os melhores resultados
Você obtém os melhores resultados quando os projetistas de ferramentas trabalham com integradores de prensas. Projetar o isolamento da borda depois que o sistema de automação estiver travado às vezes leva a compromissos que diminuem a eficiência. Se as considerações térmicas forem incorporadas no início do layout da placa e na fase de projeto de-manuseio das peças, recursos embutidos ou locais de montagem para vedações poderão ser incorporados a um custo insignificante. O pré--planejamento também permite o gerenciamento uniforme do entreferro e a colocação de folhas refletivas.

Conclusão: Gerenciando Perdas de Borda sem Impedir o Acesso
Os sistemas de isolamento embutidos, curvos ou flexíveis oferecem o desafio de projeto de controlar as perdas nas bordas sem limitar o acesso. Cada estratégia-placas embutidas, escudos radiantes angulares, vedações flexíveis de fechamento ou tiras de aerogel ultra{2}}finas-oferece uma solução para mitigar a perda de energia de 20 a 40% das bordas descontroladas da placa. A escolha adequada depende das margens livres, do tipo de automação e da temperatura de operação. Quando feito corretamente, o isolamento das bordas é imperceptível no processo de carregamento, mas proporciona economias quantificáveis ​​em energia, consistência e conforto no local de trabalho.