Temperaturgleichmäßigkeitsprüfungen (Temperature Uniformity Surveys, TUS) können ein etwas entmutigender Prozess sein. Schließlich ist eine TUS nicht nur für die Validierung Ihrer Geräte erforderlich, sondern auch für diejenigen, die die Norm AMS 2750 einhalten.
Wie oft Sie eine TUS durchführen, hängt von den Spezifikationen ab, die Sie unterschrieben haben, und von der Gesamtleistung Ihres Ofens. In der Regel sollte ein TUS durchgeführt werden vor die erstmalige Verwendung eines Ofens, sowie nicht weniger als zweimal im Jahr, unabhängig davon, ob Sie sich an bestimmte Spezifikationen halten oder nicht. Für diejenigen, die sich an strengere Spezifikationen halten, wie z. B. AMS 2750, sollten Sie sich für Ihre spezifischen TUS-Anforderungen immer auf diese beziehen.
Die halbe Miete für die Durchführung einer TUS ist die Vorbereitung. Um diesen Prozess zu unterstützen, haben wir sieben einfache Schritte festgelegt, die für einen reibungslosen Ablauf Ihrer TUS-Bemühungen entscheidend sind:
1. Bestimmen Sie den Temperaturgleichmäßigkeitsbereich
Der erste Schritt bei der Vorbereitung einer TUS besteht darin, sich zu vergewissern, dass Ihr Ofen in der Lage ist, den für Ihre spezifischen Teile und Prozesse erforderlichen Temperaturgleichmäßigkeitsbereich einzuhalten. Wenn Sie zum ersten Mal eine TUS an Ihrem Ofen durchführen, empfehlen wir Ihnen, sich anhand der OEM-Spezifikationen zu vergewissern, dass Ihr Ofen gemäß seiner Konstruktionsklassifizierung arbeitet.
Wenn Sie eine TUS gemäß AMS 2750 durchführen, sollten Sie die Konstruktionsmöglichkeiten Ihres Ofens bestimmen und auf welche Ofenklassifizierungsstufe Sie testen wollen.
Vakuum-Ofensysteme werden in sechs Kategorien eingeteilt: Klasse eins bis Klasse sechs. Klasse Eins hat die strengsten Temperaturanforderungen mit der geringsten zulässigen Abweichung bei der Temperaturgleichmäßigkeit, während Klasse Sechs die am wenigsten restriktiven Temperaturanforderungen und die größte zulässige Abweichung bei der Temperaturgleichmäßigkeit aufweist. Der Bereich der Temperaturgleichmäßigkeit reicht von ±5 °F (±3 °C) bis ±50 °F (±28 °C).
Es ist auch wichtig zu wissen, dass viele Hersteller zwar behaupten, die Norm AMS 2750 zu erfüllen, dass es aber tatsächlich mehrere verschiedene Versionen gibt, die die Norm für Vakuum-Wärmebehandlungssysteme erfüllen. Daher ist es unbedingt erforderlich, dass Sie den Prozess kennen, für den Sie die Konformität benötigen, damit Sie sicherstellen können, dass die Ofenklassifizierung die Spezifikationen erfüllt.
2. Anzahl der Sensoren auswählen
Die Größe des Ofens sowie die Temperaturgleichmäßigkeit, die Sie für Ihren spezifischen Prozess anstreben, können die Anzahl der zu verwendenden TUS-Sensoren beeinflussen. Wir bei Ipsen empfehlen, dass Sie die Thermoelemente unabhängig davon, wo Sie sie anbringen möchten, in den Prozess integrieren und die Mitarbeiter, die den TUS durchführen, in diesem Prozess schulen. Dies wird dazu beitragen, die Variabilität zu verringern, die bei der Abstimmung der Ausrüstung für spätere Erhebungen auftreten kann.
Wenn Sie einen TUS gemäß AMS 2750 durchführen, ist die Anzahl der erforderlichen TUS-Sensoren in Tabelle 11 vorgeschrieben. Diese Anzahl ist abhängig von der Ofenklasse und dem Arbeitsraumvolumen. Während die AMS 2750-Spezifikation die Anzahl und die geografische Lage der Sensoren vorschreibt, bleibt es Ihnen überlassen, wo Sie die Thermoelementnummern (z. B. TC 1, TC 2, TC 3) anbringen.
Nachfolgend finden Sie einige Beispielbilder, wie die Sensoren je nach Ofenklasse und Gesamtzahl der verwendeten Sensoren positioniert werden können:
3. Die Temperaturbereiche des Ofens verstehen
Ein einzelner Ofen kann für den Betrieb innerhalb von ±10 °F in einem Temperaturbereich und innerhalb von ±25 °F in einem anderen Temperaturbereich qualifiziert sein. Wenn der TUS zeigt, dass der Ofen die strengere Temperaturschwankung (z. B. ±10 °F bei 1.500 °F) erfüllt, dann erfüllt er automatisch auch die weniger strenge Temperaturschwankung (z. B. ±25 °F bei 1.500 °F).
Dies gilt auch für eine TUS, die nach den Spezifikationen der AMS 2750 durchgeführt wird. In Abschnitt 3.5.2 der AMS 2750 heißt es, dass "ein Ofen mehrere qualifizierte Betriebstemperaturbereiche haben kann".
4. Parameter des Spiegelofens
Es ist auch wichtig, dass die für den TUS eingestellten Parameter den normalen Betrieb der Anlage in der Produktion widerspiegeln. Das heißt, wenn bei der Produktion Gebläse und/oder Partialdruck verwendet werden, sollten sie auch während des TUS verwendet werden.
Wenn Sie sich an die AMS 2750 halten, finden Sie in Abschnitt 3.5.8 weitere Einzelheiten sowie einige Ausnahmen.
5. Entscheiden Sie sich für eine Lastbedingung
Während die Ofenparameter den normalen Betrieb der Anlage während der Produktion widerspiegeln sollten, ist der Beladungszustand eine der Ausnahmen von dieser Regel. Sie kann mit einer tatsächlichen Produktionsladung, einem Gestell, leer usw. durchgeführt werden.
Dies gilt auch für AMS 2750, wie in Abschnitt 3.5.10 angegeben: "Ein TUS kann mit einer tatsächlichen Produktionslast, einer simulierten Produktionslast, einem Gestell oder leer durchgeführt werden." Abhängig von der verwendeten Lastbedingung und der Stelle, an der die TUS-Sensoren angebracht sind, gibt es jedoch erforderliche Dicken für den Kühlkörper und/oder das Lastmaterial. Weitere Einzelheiten sind den Abschnitten 3.5.10.1 und 3.5.10.2 der AMS 2750 zu entnehmen.
6. Ofenatmosphäre wählen
Die Atmosphäre, die Sie während der Produktion verwenden, sollte auch während der TUS verwendet werden. Sie können jedoch eine Atmosphäre aus Luft oder Inertgas verwenden (je nach Ofenkonstruktion), wenn:
- Das Verfahren verwendet eine erforderliche Atmosphäre, die die Prüfsensoren kontaminieren könnte.
- Die Atmosphäre könnte ein Sicherheitsrisiko darstellen
Kurz gesagt: Unabhängig davon, wie die Produktionsumgebung aussieht, müssen Sie sie bei der Durchführung eines TUS so gut wie möglich emulieren (es sei denn, es handelt sich um eine der genannten Ausnahmen).
7. TUS-Datenerhebung durchführen
Bei der Durchführung der TUS ist es wichtig, die erforderlichen Datenerfassungsverfahren einzuhalten. Wenn Sie sich an die AMS 2750 halten, sind die spezifischen Anforderungen in den Abschnitten 3.5.13.3 - 3.5.13.3.4 aufgeführt.
Insgesamt sind einige wichtige Punkte zu beachten:
- Beginnen Sie mit der Datenerfassung, bevor der erste Ofen- oder TUS-Sensor die untere Toleranzgrenze der jeweiligen Prüftemperatur erreicht.
- Die obere Toleranzgrenze für die Temperaturgleichmäßigkeit darf von keinem Sensor überschritten werden.
- Setzen Sie die Datenerfassung nach der Stabilisierung für mindestens weitere 30 Minuten plus eine Minute fort.
Wenn Sie die Vorbereitungen für den TUS abschließen, sollten Sie auch sicherstellen, dass Ihre Prüflast (z. B. Kasten, Korb, Halterung) richtig platziert ist. Beginnen Sie damit, die Prüflast von links nach rechts zu zentrieren, so dass der Abstand zwischen den Heizelementen und der Arbeitsfläche auf jeder Seite gleich groß ist. Prüfen Sie auch, ob die Prüflast gerade nach vorne zeigt und nicht schräg oder krumm ist.
Stellen Sie als Nächstes sicher, dass die Sicht des vorderen und hinteren TC auf das Heizelement gleich ist. Wenn zum Beispiel der vordere TC auf einen Luftspalt zwischen den Heizelementen blickt, sollte der hintere TC ebenfalls auf einen Luftspalt blicken. Oder, wenn der vordere TC auf einen Zoll von der Oberseite eines Heizelements blickt, sollte dies auch für den hinteren TC gelten.
Wenn Sie die genaue Position der Arbeitslast festgelegt haben, markieren Sie das Arbeitsgitter mit einem Dremel, einer Metallsäge usw. Diese Markierungen helfen Ihnen, die Arbeitslast bei späteren Vermessungen genau zu platzieren.
Es ist auch wichtig, das Alter und den Zustand der Buchsenleiste zu berücksichtigen. Wenn sie älter als zwei Jahre ist oder sichtbare Anzeichen von Abnutzung aufweist, sollte sie vor der Durchführung der Untersuchung ausgetauscht werden. Denn ein älteres oder abgenutztes Klinkenfeld führt zu Fehlern bei den Temperaturmessungen.
Letztendlich trägt die ordnungsgemäße Validierung Ihrer Geräte dazu bei, Einheitlichkeit, Zuverlässigkeit und - was am wichtigsten ist - Wiederholbarkeit zu gewährleisten. In unserem Blog finden Sie weitere hilfreiche Tipps zur Validierung Ihrer Geräte, darunter eine einfache Aufschlüsselung der PID-Abstimmung und wie man Einhaltung enger Temperaturtoleranzen mit Ihren DigiTrim-Reglern.