Wärmeisolierendes, bearbeitbares Material

Hallo Leute,

ich soll eine dünne Blechplatte mit den Maßen 200 mm x 100 mm durch eine Halogenlampenheizung aufheizen. Dazu wird das Blech in ein filigranes Rähmchen aus Edelstahl eingespannt. Leider wird über dieses Rähmchen zuviel Wärme abgeführt, so daß das Blech ungleichmäßig warm wird. Kennt jemand von Euch ein Material, das gut wärmeisolierend ist, sich aber auch leicht bearbeiten (Schneiden, Fräsen, Bohren) läßt? Der Rahmen ist ca. 1 mm dick und 2 bis 4 mm breit und sollte beim scharfen Hinsehen nicht gleich kaputt gehen.

Schon mal vielen Dank für Antworten, Thomas

Hallo Thomas,

Aus welchem Material besteht das Blech?
Edelstahl ist unter den Metallen ein eher schlechter Wärmeleiter.
Normaler Stahl leitet die Wärme etwa 3 mal so gut wie Edelstahl,
Aluminium etwa um 10 mal besser.

Um Wärmeverluste durch Ableitung über den Rahmen zu verringern,
kannst Du auch versuchen das Blech auf einer möglichst kleinen
Fläche mit dem Rahmen in Berührung zu bringen.
Wie sieht die Klemmung für das Blech denn aus,kann man da was
ändern?Eventuell Keramik oder Glasplättchen zwischen Rahmen und
Platte klemmen.Das isoliert ganz gut.
Welchem Zweck dient der Aufbau und warum soll das Blech gleich-
mässig erwärmt werden?
Wie heiß soll das Ganze denn werden?

Mfg

Lars

[Bei dieser Antwort wurde das Vollzitat nachträglich automatisiert entfernt]

Hallo Thomas,

Möchte Dir zwei Vorschläge unterbreiten:

  • http://www.glasis.se/
    Recore S und Recore M ist ein Silikatschaum bzw. ein
    Melaminschaum - dürfte für Deine Anwendung gut geeignet sein,
    für einen (1Stk.) Rahmen wird das Material allerdings schwer
    beschaffbar sein.

  • http://www.hug-technik.com/inhalt/ta/kunstoff.htm
    In dieser Tabelle findest Du in der 4. Zeile das Material
    Pertinax. Es wird auch als „Isolierplatte“ bei
    Kunststoffspritzgußformen eingesetzt. Dieses sollte auch in
    kleineren Mengen leicht beschaffbar sein.

Hoffentlich ist für Dich was dabei, viele Grüße

Franz

Hallo,
lässt sich das Blech seitlich klemmen? Dann wäre die Kontaktfläche so klein, dass es wohl keine Probleme mehr geben sollte.
Ansonsten könnte Teflon oder Glasfaser-Kunststoff interessant sein. (Je nach Temp.) Als billige Alternative könnte man eine (alte) GfK-Platine bzw. deren Ränder (ohne Leiterbahnen) verwenden.
MfG
Michael Zettler

Danke und Ergänzungen
Hallo Leute,

erst mal vielen Dank für die bisherigen Antworten

Aus welchem Material besteht das Blech?

Das Blech besteht aus verzinktem, niedriglegiertem Stahl.

Edelstahl ist unter den Metallen ein eher schlechter
Wärmeleiter.
Normaler Stahl leitet die Wärme etwa 3 mal so gut wie
Edelstahl,
Aluminium etwa um 10 mal besser.

Der Rahmen ist aus Edelstahl, trotzdem leitet er noch zuviel Wärme ab.

Um Wärmeverluste durch Ableitung über den Rahmen zu
verringern,
kannst Du auch versuchen das Blech auf einer möglichst kleinen
Fläche mit dem Rahmen in Berührung zu bringen.

Das ist schon so: Der Rahmen hat Nasen, die in den inneren Ausschnitt ragen und so das Blech halten. Zu filigran darf die Halterung aber nicht sein, da ich nach dem Erwärmen mit einem Stickstoffstrom mit 6 bar schnell abkühlen will.

Wie sieht die Klemmung für das Blech denn aus,kann man da was
ändern?Eventuell Keramik oder Glasplättchen zwischen Rahmen
und Platte klemmen.Das isoliert ganz gut.

Das wird alles ein bißchen fisselig. Der Rahmen wird nach dem Eibau des Bleches in eine Vakuumanlage gesteckt, der Aufbau sollte also so einfach wie möglich sein.

Welchem Zweck dient der Aufbau und warum soll das Blech
gleich mässig erwärmt werden?

Ich muß die Zinkauflage auf dem ganzen Blech bis nahe an den Schmelzpunkt des Zinks gleichmäßig erwärmen.

Wie heiß soll das Ganze denn werden?

Das bedeutet, maximal 417°C (an der heißesten Stelle, ganz werden sich Inhomogenitäten nicht vermeiden lassen). Tja, das Wichtigste hatte ich vergessen. Ich habe auch schon kleine, geschlitzte Keramikröhrchen an den Rahmen geschraubt, so daß ich das Blech in die Schlitze schieben konnte. Das Problem ist, daß ich nur sehr wenig Bauhöhe zur Verfügung habe, deshalb stießen die Röhrchen an. Daher suche ich auch ein hitzebeständiges, isolierendes Material, das sich in einer Dicke von ca. 1 bis 2 mm zu einem solchen Rahmen verarbeiten läßt. Ich dachte schon an einen hitzebeständigen Kohlenfaserverbund in Plattenform, aus dem sich der Rahmen herausfräsen oder mit dem Laser herausschneiden läßt. Leider weiß ich nicht, wie temperatustasbil das Zeug ist und wie die korrekte Bezeichnung lautet; Markennamen würden mir für eine Internetsuche auch schon weiterhelfen.

Grüße, Thomas

Hallo Thomas,

Kannst Du es denn irgendwie schaffen,die Haltelaschen des
Rahmens etwas tiefer zu biegen?Oder hast Du nach oben hin noch
ein paar millimeter frei?
Wenn die Haltenasen gross genug sind,dann konntest Du eventuell
in jede der Nasen ein zur Lage des Bleches senkrechtes Loch von 2,5 mm Durchmesser durchbohren und mit einem Gewindebohrer ein
Gewinde von 3 mm Nennmaß bohren.
Dann schraubst Du von unten M 3 Gewindestifte mit Spitze zum
Blech hinein-bis die Spitze oben voll herausgeschraubt ist.
Die Spitze sollte einen möglichst kleinen Spitzenwinkel haben
und wirklich Spitz sein.
Wenn das Blech dann nur noch auf den Spitzen der Gewindestifte
aufliegt, wird der Wärmeverlust über den Rahmen minimal sein.
Da Luft ein guter Isolator ist,und die Gesamtfläche der Auflager-
punkte Rahmen/Zinkblech nur noch den Bruchteil eines mm² ausmacht,dürfte das Blech auch relativ gleichmässig warm werden.
Bei so kleinen Spitzenquerschnitten an den Auflagerpunkten wird sich
die Wärmeleitfähigkeit des Gewindestift-Materials nahezu egalisieren und das Gefummel mit kleinen Isolierstücken aus
Ton,Glas oder gepresstem Graphit kann entfallen.

Die meisten Schichtpresswerkstoffe oder Glasfaserkunststoffe werden über 150°C - 300°C instabil,da sie meistens in ihrer
Form und Festigkeit,in der Kombination verschiedener Grundwerkstoffe,zumeist aber mit Duromeren gebunden sind.
(Formaldehydharze,Melaminformaldehydharze oder Epoxidharze mit
Grenztemperaturen zwischen 130 - 155°C.
Für Glasseidenhartgewebe „Hgw 2572“ wird die Grenztemperatur bei
180°C angegeben.
Silicone widerstehen Temperaturen bis etwa 300°C.

Mfg

Lars

1 „Gefällt mir“

Hi Thomas,
mein Vorschlag: Kauf Dir eine Flasche Rotwein (mit weißem geht´s auch), trink den Wein mit ein paar Freunden, und schneid Dir dann den Korken so zurecht, wie es für Deine Zwecke am Besten geeignet ist :wink:
Gruß pat

[Bei dieser Antwort wurde das Vollzitat nachträglich automatisiert entfernt]

Hallo Lars

Kannst Du es denn irgendwie schaffen,die Haltelaschen des
Rahmens etwas tiefer zu biegen?Oder hast Du nach oben hin noch
ein paar millimeter frei?
Wenn die Haltenasen gross genug sind,dann konntest Du
eventuell
in jede der Nasen ein zur Lage des Bleches senkrechtes Loch
von 2,5 mm Durchmesser durchbohren und mit einem Gewindebohrer
ein
Gewinde von 3 mm Nennmaß bohren.
Dann schraubst Du von unten M 3 Gewindestifte mit Spitze zum
Blech hinein-bis die Spitze oben voll herausgeschraubt ist.
Die Spitze sollte einen möglichst kleinen Spitzenwinkel haben
und wirklich Spitz sein.
Wenn das Blech dann nur noch auf den Spitzen der Gewindestifte
aufliegt, wird der Wärmeverlust über den Rahmen minimal sein.
Da Luft ein guter Isolator ist,und die Gesamtfläche der
Auflager-
punkte Rahmen/Zinkblech nur noch den Bruchteil eines mm²
ausmacht,dürfte das Blech auch relativ gleichmässig warm
werden.
Bei so kleinen Spitzenquerschnitten an den Auflagerpunkten
wird sich
die Wärmeleitfähigkeit des Gewindestift-Materials nahezu
egalisieren und das Gefummel mit kleinen Isolierstücken aus
Ton,Glas oder gepresstem Graphit kann entfallen.

vielen Dank für die Idee, ich sehe mir den Aufbau nochmal dahingehend an, aber ich fürchte, dafür reicht die Bauhöhe nicht. Jedenfalls eine neue Idee, vielleicht funktioniert es mit kleinen Veränderungen…

Die meisten Schichtpresswerkstoffe oder Glasfaserkunststoffe
werden über 150°C - 300°C instabil,da sie meistens in ihrer
Form und Festigkeit,in der Kombination verschiedener
Grundwerkstoffe,zumeist aber mit Duromeren gebunden sind.
(Formaldehydharze,Melaminformaldehydharze oder Epoxidharze mit
Grenztemperaturen zwischen 130 - 155°C.
Für Glasseidenhartgewebe „Hgw 2572“ wird die Grenztemperatur
bei
180°C angegeben.
Silicone widerstehen Temperaturen bis etwa 300°C.

Ich habe auf einer Tagung mal den Stand einer Firma gesehen, die Chargierkörbe aus einem Kohlenfaserverbund für Plasmanitrieranlagen angeboten hat. Da beim Plasmanitrieren Temperaturen von 450°C gebraucht werden, wäre das was für mich. Leider habe ich den Namen der Firma vergessen und weiß nicht, wie der Werkstoff heißt. Wirft man Kohlefasern in eine Suchmaschine, kommen nur Links über CFK, und das kann ich nicht gebrauchen.

Vielen Dank für Deine Mühe

Hi Thomas,

Kannst Du nicht eine bemaßte Skizze von dem Rahmen anfertigen?
(z.B: mit MS-Paint als einfachste Variante,das Bild kannst Du mir dann via E-Mail zukommen lassen)
Ich habe leider keine Vorstellung davon,wie der Rahmen aus-
sieht und wo es dementsprechend Probleme bei der Bauhöhe gibt.
Die maximale Belastungskraft des Bleches und ihre Wirkrichtung
könnten als Angabe in der Skizze die Materialauswahl deutlich
erleichtern.

Mfg

Lars

entschuldigen Sie die späte Antwort, aber ich bin neu hier.
Vielleicht hilft mein Tip Ihnen trotzdem, sofern Sie das Problem nicht schon gelöst haben.
Bei www.goodfellow.com finden Sie den Werkstoff Ti90/Al 6/V 4
Wärmeleitfähigkeit 5,8W pro m pro K etwa 1/3 von Edelstahl.
Das ist extrem niedrig.
Dort bekommen Sie auch Kleinstmengen.
Evtl. lassen sich als Auflagepunkte Rubinkügelchen verwenden.
Die sind bei weitem nicht so teuer, wie es klingt (Saphirwerke Schweiz SWIP)
Leider nur mit Diamantwerkzeug zu bearbeiten und rel. teuer
Glaskohlenstoff „Sigradur“ 4,6 W/m/K
dafür aber unverwüstlich

mit freundlichem Gruß

Peter Klaede

[Bei dieser Antwort wurde das Vollzitat nachträglich automatisiert entfernt]