Η ακριβής εκτίμηση αυτών των τάσεων βοηθά στο σχεδιασμό διαδικασιών που ελαχιστοποιούν τα ελαττώματα και εξασφαλίζουν την αντοχή. Αυτό το άρθρο εξετάζει μεθόδους υπολογισμού των θερμικών τάσεων και τεχνικών για τον μετριασμό των επιδράσεών τους.

Υπολογισμός Θερμικών Στρες

Θερμικές καταπονήσεις προκύπτουν λόγω βαθμίδων θερμοκρασίας που προκαλούν ανομοιογένεια ή σύσπαση υλικών. Ο βασικός υπολογισμός περιλαμβάνει την κατανόηση των ιδιοτήτων του υλικού και την αλλαγή θερμοκρασίας κατά την εναπόθεση.

Ο τύπος για θερμική καταπόνηση ((sigma)) σε περιορισμένο υλικό είναι:

(sigma = E επί άλφα επί Δέλτα T)

όπου:

  • E είναι ο τρόπος του Young
  • α είναι ο συντελεστής θερμικής διαστολής
  • ΔΤ είναι η μεταβολή της θερμοκρασίας

Ο υπολογισμός αυτός παρέχει εκτίμηση της τάσης που προκαλείται στο υλικό κατά τη διάρκεια των φάσεων ψύξης ή θέρμανσης.

Τεχνικές μείωσης

Πολλές τεχνικές μπορούν να μειώσουν τις θερμικές καταπονήσεις κατά την εναπόθεση στρώματος.

Οι κοινές στρατηγικές μετριασμού περιλαμβάνουν:

  • Βαθμιαίες μεταβολές θερμοκρασίας: Αργά θέρμανση ή ψύξη για τη μείωση των θερμοδιαβαθμίσεων.
  • Χρήση δομών υποστήριξης: Παροχή μηχανικής υποστήριξης για περιορισμό ή ανακούφιση των τάσεων.
  • Υλικός υπολογισμός: Επιλογή υλικών με συμβατούς συντελεστές θερμικής διαστολής.
  • Βελτιστοποίηση διεργασίας: ⁇ παραμέτρων εναπόθεσης για την ελαχιστοποίηση των ταχείες μετατοπίσεων θερμοκρασίας.