Kā laika un temperatūras laikā mainās interfeisa materiāla termiskā pretestība{0}}, kuras pamatā ir tauki?

Termiskā smērviela starp kasetnes sildītāju un urbumu, kas atrodas presēšanas plāksnē, ir varonis pirmajā dienā. Tas aizpilda mazās gaisa telpas, veidojot perfektu zemas pretestības tiltu karstumam. Bet šī smērviela ir smalks silikona vai ogļūdeņraža eļļas un keramikas pulvera maisījums, kas vada siltumu. Tā ir metastabila, pastāvīga cieta viela. Tūkstošiem stundu un plātnes kalpošanas laika pastāvīgā karstuma cikla laikā eļļa var lēnām iztvaikot, tikt izspiesta spiedes spiediena ietekmē vai oksidēties un sacietēt. Ideāls tilts kļūst par pūstošu, izolējošu barjeru.

Termiskā smērviela: sagaidāms novecošanas mehānisms
Uz taukiem balstītu termiskās saskarnes materiālu (TIM) novecošanas mehānisms ir labi zināms un paredzams. Termiskās pretestības paaugstināšanās ar laiku un temperatūru ir saistīta ar trim galvenajiem procesiem, eļļas iztvaikošanu, mehānisko izsūknēšanu un oksidatīvo sacietēšanu.

Eļļas iztvaikošana
Bāzes eļļas (silikona vai ogļūdeņraža) tvaika spiediens ir ierobežots. Parastajā plāksnītes darba temperatūrā no 150 līdz 250 grādiem eļļa iztvaiko lēni. Eļļas fāze tiek zaudēta, atstājot sausu saspiestu keramikas pulveri, kas nespēj pieķerties sildītāja vai urbuma virsmu mikro-mēroga raupjumam. Tā, kas agrāk bija elastīga,{6}}aizpildoša pasta, kļūst par irdenu vai saķepinātu pulvera slāni ar sliktu termisko kontaktu. Plāksnes kalpošanas laikā kontakta karstumizturība var palielināties divas vai trīs reizes. Tas noved pie mazāk efektīvas siltuma pārneses un augstākas sildītāja darba temperatūras.

Diferenciālās termiskās izplešanās mehāniskais -izvadsūknis
Kasetņu sildītāja uzstādīšanā, kad tas tiek uzkarsēts, sildītājs un apkārtējais metāla urbums izplešas ar pretēju ātrumu. Metāla (tērauda, ​​alumīnija utt.) termiskās izplešanās koeficients atšķiras no sildītāja apvalka (parasti nerūsējošā tērauda vai Incoloy). Relatīvā kustība starp sildītāju un urbumu katrā uzsildīšanas-ciklā ir kā neliela sūknēšanas darbība. No saskarnes pakāpeniski tiek izspiesta smērviela, kas pazīstama kā izsūknēšana-. Pēc sistēmas atdzišanas smērviela, kas tiek izvadīta, vairs neieplūst-. Sākotnējais smērvielas daudzums tiek izvadīts no saskarnes tūkstošiem siltuma ciklu laikā, un atkal{10}}parādās gaisa spraugas.

Oksidācijas sacietēšana
Ogļūdeņraža vai silikona eļļa oksidēsies augstā temperatūrā, pakļaujoties skābekļa iedarbībai (pat neliels daudzums, kas iesprostots urbumā). Oksidēšana maina plūstošo eļļu lipīgā, sveķainā vai trauslā cietā vielā. Šim sacietējušajam atlikumam ir ļoti zema siltuma vadītspēja, un tas nevar plūst, lai aizpildītu tukšumus. Tas pievieno vēl vienu izolācijas slāni." Oksidācijas ātrums ir eksponenciāla temperatūras funkcija saskaņā ar Arrēnija vienādojumu. Ar katriem 10 grādu darbības temperatūras paaugstināšanos nolietošanās ātrums var dubultoties vai trīskāršoties.

Simptomi: apkures zonas veiktspējas pasliktināšanās
Smērvielas TIM termiskās pretestības degradācijas plāksne izpaužas kā lēna, bieži vien nemanāma sildīšanas zonas degradācija. Šis simptoms nav pēkšņa kļūme, bet gan pakāpenisks jaudas zudums, lai sasniegtu uzdoto temperatūru vai saglabātu vienmērīgumu visā platē. Sildītāja iekšējais temperatūras sensors (termopāris vai RTD), iespējams, joprojām nolasa pareizo temperatūru, bet plāksnītes virsmas temperatūra ir zemāka termiskā tilta nolietošanās dēļ.

Sildītājam jādarbojas augstākā temperatūrā, lai caur bojāto kontaktu ievadītu tādu pašu siltuma plūsmu. Šī augstāka iekšējā temperatūra veicina paša sildītāja novecošanos (sildīšanas stieples oksidēšanu, izolācijas trauslumu), izraisot priekšlaicīgu izdegšanu. Tādējādi degradējošā eļļa kļūst par hronisku, neredzētu plātnes veiktspējas un sildītāja kalpošanas laika laupītāju.

Degradācijas kvantitatīva noteikšana: cik ātri pieaug termiskā pretestība?
Karstumizturības pieaugums nav lineārs. Tas atbilst tipiskai līknei:

Agrīnā stadija (0-500 stundas): nav daudz izmaiņu. Smērviela ir jauna un eļļas fāze ir neskarta.

Vidējais kalpošanas laiks (500–2000 stundas): iztvaikošana un izsūknēšanas palaišana. Termiskā pretestība sāk palielināties, parasti par 20-50% no sākotnējās vērtības.

Late life (>2000 stundas): paātrināta nokrišana Smērviela pilnībā izžūst, un palicis tikai pulveris vai sacietējis atlikums. Termiskā pretestība var palielināties par 100-200% vai vairāk.

Precīzs laiks ir ļoti atkarīgs no temperatūras. Pienācīgas kvalitātes silikona smērviela var izturēt 5000 līdz 10 000 stundas 150ºC temperatūrā. Tā pati smērviela 250 grādu temperatūrā var sabojāties mazāk nekā 1000 stundu laikā. Noārdīšanās ātrumam ir eksponenciāla atkarība no temperatūras, tāpēc palielinājums par 10–15 grādiem uz pusi samazina paredzēto smērvielas kontakta lietderīgās lietošanas laiku.

Praktiski risinājumi: tikt galā ar degradāciju
Ir divi paņēmieni, kā novērst smērvielu{0}}bāzēto TIM noārdīšanos.

Profilaktiskā apkope ar atkārtotu eļļošanu{0}}
Esošajām instalācijām, kurās kā saskarne tiek izmantota smērviela, ir nepieciešama proaktīva apkopes programma. Plānā jāiekļauj:

Periodiskas termiskās veiktspējas pārbaudes. Pie noteiktas jaudas ievades izmēra temperatūras starpību starp sildītāja sensoru un plāksnes virsmu. Jebkurš pieaugums šajā delta ir siltuma pretestības pieaugums.

• Plānotais eļļošanas{0}}biežums: plānojiet eļļošanu vai sildītāja nomaiņu ik pēc 1–3 gadiem atkarībā no darba temperatūras. Urbums tiek attīrīts no vecās smērvielas un tiek pievienots jauns dozēts augstas temperatūras, zemas noplūdes smērvielas daudzums.

Augstākās kvalitātes smērvielas Ne visas termiskās smērvielas ir vienādas. Apkopes intervālu var ievērojami palielināt, norādot augstas temperatūras stabilu smērvielu, piemēram, smērvielas, kas ražotas no sintētiskām eļļām un ar zemu gaistamību.

Pastāvīga alternatīva: grafīta folija
Situācijās, kad{0}}ilgtermiņa uzticamība ir izšķiroša un piekļuve apkopei ir ierobežota, ieteicams izmantot grafīta folijas saskarni. Grafīta folija ir elastīga loksne, kas izgatavota no presēta izvērsta grafīta. Tam nav eļļas fāzes, tāpēc tas nevar iztvaikot, izsūknēt vai oksidēties tādā pašā veidā. Grafīta folija spēj saglabāt savu siltumvadītspēju (parasti 5–10 W/m·K, daudz augstāka par smērvielu) augstā temperatūrā un termiskā cikla laikā. Vienīgais pieticīgais trūkums ir tas, ka tas ir nedaudz mazāk pielāgojams nekā svaiga smērviela patiešām cietām virsmām. Tomēr grafīta folija ir pastāvīgs, -apkopes neprasošs termiskais tilts lielākajai daļai kasetņu sildītāju urbumu ar standarta apstrādes apdari (Ra 3,2 mikroni vai vairāk).

Secinājums: mānīgs, hronisks plātņu veiktspējas zaglis
Slēpts hronisks plātņu veiktspējas zaglis ir termiskās smērvielas lēnā paredzamā nāve. Tā ir problēma, kas nerodas ar triecienu, bet gan ar lēnu, smalku apkures efektivitātes un viendabīguma pasliktināšanos. Ja to nekontrolē, sabrukšanas smērviela liek sildītājiem uzkarst un agrāk sabojājas. Vissvarīgākais plātnes termiskais tilts bieži vien ir tas, kas klusi sadalās, slāni pa slānim, jo ​​eļļa iztvaiko un tauki izžūst. Šis atteices režīms ir pilnībā novērsts, izvēloties grafīta folijas saskarni jaunām instalācijām. Esošajām eļļošanas sistēmām vienīgais veids, kā nodrošināt pastāvīgu,-termisko veiktspēju ilgtermiņā, ir izveidot proaktīvu apkopes grafiku ar periodisku-ieeļļošanu vai sildītāja nomaiņu. Pirmais īpaši uzticamas apsildāmās plākšņu sistēmas izveides posms ir izprast paredzamo smērvielu TIM degradāciju.