ساخت آون آزمایشگاهی: فرآیند مهندسی، کنترل کیفیت و استانداردهای تولید
خلاصه فرآیند ساخت آون آزمایشگاهی
ساخت آون آزمایشگاهی با کیفیت بالا فرآیندی فراتر از سرهمکردن چند قطعه فلزی و الکتریکی است. این یک پروژه مهندسی چندرشتهای است که تلفیقی از ترمودینامیک، مکانیک سیالات، علم مواد، کنترل و الکترونیک را میطلبد. در این راهنما، مراحل پیچیده اما دقیق تبدیل یک طرح مفهومی به یک دستگاه قابل اعتماد و دقیق را بررسی میکنیم.
مهندسی آون آزمایشگاهی: تبدیل ایده به نقشههای اجرایی 📐
هر پروژه ساخت موفق با یک درک عمیق از نیاز مشتری آغاز میشود. این مرحله فراتر از ثبت ابعاد و دمای کاری است و شامل پرسشهای اساسی درباره نوع کاربری، مواد مورد آزمایش، دقت مورد نیاز، محیط نصب و الزامات ویژه است.
فاز ۱: جمعآوری الزامات (Requirements Gathering)
- مشخصات عملکردی (Functional Specs): محدوده دمایی، دقت و پایداری دما، یکنواختی دما، سرعت گرمایش، ابعاد محفظه کاری.
- مشخصات محیطی و فیزیکی: شرایط محل نصب (دما، رطوبت)، ابعاد کلی دستگاه، محدودیتهای وزن و دسترسی.
- الزامات ایمنی و نظارتی: نیاز به گواهیهای خاص (CE, UL)، استانداردهای صنعتی (مثلاً برای صنایع دارویی یا غذایی).
- ویژگیهای ویژه: نیاز به سیستم وکیوم، اتمسفر کنترلشده (نیتروژن)، برنامهریزی پیچیده دمایی، قابلیت اتصال به کامپیوتر.
فاز ۲: طراحی مفهومی و اولیه (Conceptual & Preliminary Design)
بر اساس الزامات، چندین مفهوم طراحی اولیه ایجاد میشود. در این مرحله تصمیمات کلیدی گرفته میشود:
- نوع آون: گرانشی (Gravity) یا جابجایی اجباری (Mechanical Convection)؟
- سیستم گرمایش: محل و آرایش المنتها، توان کلی.
- سیستم کنترل دما: انتخاب نوع کنترلر (PID هوشمند، کنترلر ساده).
- طرح کلی مکانیکی: چیدمان داخلی، نوع درب، محل تابلو برق.
- این مفاهیم به صورت شماتیک و اسکچ به مشتری ارائه و پس از تأیید نهایی، وارد فاز طراحی تفصیلی میشوند.
فاز ۳: طراحی تفصیلی (Detailed Design)
ایجاد نقشههای دقیق مهندسی برای ساخت:
- نقشههای ساخت (Manufacturing Drawings): نقشههای جزء به جزء تمام قطعات فلزی با ابعاد، تلرانسها و جنس مواد.
- نقشههای مونتاژ (Assembly Drawings): نحوه سرهمکردن قطعات.
- نقشههای الکتریکی (Wiring Diagrams): نقشه سیمکشی کامل، تابلو برق، جایگاه قطعات الکترونیکی.
- لیست قطعات (Bill of Materials – BOM): فهرست کامل تمام قطعات، مواد و لوازم مورد نیاز با کد و مشخصات.
در این مرحله از نرمافزارهای پیشرفته CAD (مانند SolidWorks, AutoCAD) و نرمافزارهای شبیهسازی حرارتی استفاده میشود.
طراحی حرارتی و سیالاتی: قلب تپنده آون 🔥
هدف، ایجاد محیطی با دمای یکنواخت و پایدار در کل فضای کاری است. این مهمترین چالش مهندسی در ساخت آون است.
محاسبات بار حرارتی (Heat Load Calculation)
تعیین میزان توان گرمایشی مورد نیاز برای جبران تلفات و رسیدن به دمای مورد نظر در زمان تعیین شده.
- ورودیها: ابعاد محفظه، ضخامت و نوع عایق، دمای محیط، دمای کاری، زمان مورد نظر برای رسیدن به دما، جرم و نوع نمونههای داخل آون.
- تلفات: تلفات هدایتی از طریق دیوارهها، تلفات از طریق درب و واشر، تلفات جابجایی.
- نتیجه: توان کل مورد نیاز برای المنتها (معمولاً با ضریب اطمینان ۲۰-۳۰٪ بیشتر محاسبه میشود).
طراحی سیستم گرمایش و آرایش المنتها
انتخاب نوع، تعداد، محل و آرایش المنتها برای توزیع یکنواخت حرارت.
- المنتهای میلهای (Cartridge Heaters): در کانالهای مخصوص روی دیوارهها یا کف.
- المنتهای نواری (Band Heaters): دور یک مجرای فلزی که هوا از آن عبور میکند.
- المنتهای سیمی نیکروم (Nicrome Wire): روی یک صفحه عایق سرامیکی.
- آرایش المنتها باید به گونهای باشد که “نقاط سرد” (Cold Spots) ایجاد نشود.
مهندسی جریان هوا و سیستم سیرکولاسیون
برای آونهای جابجایی اجباری، طراحی کانال هوا و انتخاب فن حیاتی است.
- محاسبه دبی هوا (Air Flow Rate): بر اساس حجم محفظه و نیاز به یکنواختی.
- طراحی کانال و بافل (Baffle): هدایت هوا به نقاط مختلف و شکستن جریان برای ایجاد تلاطم (Turbulence) و یکنواختی بهتر.
- انتخاب فن (Fan Selection): فن باید بتواند بر فشار استاتیک ایجاد شده توسط کانال و نمونهها غلبه کند. محاسبه منحنی عملکرد فن.
- شبیهسازی CFD: استفاده از نرمافزارهای شبیهسازی دینامیک سیالات (مانند ANSYS Fluent) برای بهینهسازی جریان هوا قبل از ساخت نمونه فیزیکی.
طراحی عایقبندی حرارتی
جلوگیری از هدررفت انرژی و داغ شدن بدنه خارجی.
- انتخاب عایق: پشم سنگ (Rockwool)، پشم سرامیک (برای دماهای بالای ۵۰۰°C)، پانلهای واکیوم (VIP) برای بازدهی بسیار بالا.
- ضخامت عایق: بر اساس اختلاف دمای داخلی و محیطی و ضریب هدایت حرارتی (k-value) عایق محاسبه میشود.
- نصب عایق: باید بدون درز و فشرده باشد تا از پدیده “پل حرارتی” (Thermal Bridging) جلوگیری شود.
انتخاب مواد و مصالح: استحکام، مقاومت و بهداشت 🛡️
هر جزء آون باید از مادهای ساخته شود که در برابر شرایط کاری سخت (دما، خوردگی، سایش) مقاوم باشد.
| جزء دستگاه | مواد متداول و توصیهشده | مشخصات و دلایل انتخاب |
|---|---|---|
| بدنه خارجی (Casing) | ورق فولاد سرد نورد شده (CRS) با پوشش پودری الکترواستاتیک / ورق استنلس استیل ۳۰۴ | فولاد با پوشش: اقتصادی، مقاوم در برابر خراش و زنگزدگی. استنلس استیل: برای محیطهای خورنده یا بهداشتی (صنایع غذایی، دارویی). |
| محفظه داخلی (Chamber) | ورق استنلس استیل ۳۰۴ آینهای / آلومینیوم آندایز شده | استنلس استیل: مقاومت بالا در برابر خوردگی، تمیزکاری آسان، عدم آلایندگی. آلومینیوم: هدایت حرارتی عالی برای یکنواختی بهتر، سبکتر. |
| سینی و شلف (Shelves & Trays) | استنلس استیل ۳۰۴ / آلومینیوم / فولاد گالوانیزه | باید بار را تحمل کند و در برابر حرارت تغییر شکل ندهد. استنلس استیل بهترین انتخاب همهجانبه است. |
| درب و واشر (Door & Gasket) | قاب درب: مانند بدنه / واشر: سیلیکون نسوز (Silicone) یا فایبرگلاس پوششدار | واشر سیلیکون تا ~۲۵۰°C مقاوم است. برای دماهای بالاتر از فایبرگلاس یا آزبست-فری استفاده میشود. |
| عایق حرارتی (Insulation) | پشم سنگ (Rockwool) / پشم سرامیک (Ceramic Fiber) / پانل واکیوم (VIP) | پشم سنگ: تا ~۷۰۰°C، اقتصادی. پشم سرامیک: تا ~۱۴۰۰°C. VIP: بسیار نازک و با کارایی بالا، گران. |
| کانال هوا (Air Duct) | استنلس استیل / آلومینیوم | مقاوم در برابر خوردگی ناشی از هوای گرم و گاهی رطوبت. |
ملاحظات ویژه در انتخاب مواد
- انبساط حرارتی (Thermal Expansion): مواد مختلف با ضرایب انبساط متفاوت در کنار هم قرار میگیرند. طراحی باید امکان انبساط را بدون ایجاد تنش یا خرابی بدهد (مثلاً استفاده از سوراخهای بیضی برای اتصالات).
- تمیزی و قابلیت شستشو (Cleanability): برای صنایع دارویی و غذایی، سطوح باید صاف، بدون درز و قابل شستشو باشند (الزامات cGMP).
- مقاومت در برابر خزش (Creep Resistance): در دماهای بالا، برخی فلزات به مرور زمان تحت بار ثابت تغییر شکل میدهند. این موضوع در طراحی شلفها مهم است.
تولید و مونتاژ مکانیکی: دقت در هر برش و اتصال ⚙️
تبدیل نقشهها به اجزای فیزیکی با رعایت دقیق ابعاد و تلرانسها.
مراحل اصلی تولید مکانیکی
برش و فرمدهی ورقها
- برش لیزری (Laser Cutting): برای برش دقیق ورقهای بدنه، درب و قطعات داخلی با کیفیت لبه عالی.
- خمکاری (Bending): با استفاده از پرس برک (Press Brake) برای ایجاد زوایای دقیق روی قطعات.
- پانچ (Punching): برای ایجاد سوراخهای اتصال، عبور سیم و …
جوشکاری و اتصال (Welding & Joining)
- جوشکاری آرگون (TIG Welding): برای اتصال قطعات استنلس استیل و آلومینیوم. جوش باید تمیز، یکنواخت و بدون خلل و فرج باشد.
- جوشکاری نقطهای (Spot Welding): برای اتصال سریع قطعات به هم.
- اتصال با پیچ و مهره: برای قسمتهای قابل جدا شدن مانند پانلها، تابلو برق.
- درزگیری (Sealing): استفاده از درزگیرهای سیلیکونی نسوز در بعضی اتصالات برای جلوگیری از نشت هوا.
پرداخت سطحی (Surface Finishing)
- سنبادهکاری و پولیش: برای از بین بردن لبههای تیز، هموار کردن جوشها و ایجاد سطحی زیبا و بهداشتی (مخصوصاً برای محفظه داخلی).
- شات بلاست (Shot Blasting): برای تمیز کردن سطح قبل از رنگآمیزی.
- رنگآمیزی با پودر (Powder Coating): پوشش دهی بدنه خارجی. این روش بادوامتر و مقاومتر از رنگ مایع است.
- آندایز آلومینیوم (Anodizing): برای قطعات آلومینیومی جهت افزایش مقاومت در برابر خوردگی و سایش.
مونتاژ مکانیکی اصلی
- نصب عایق در دیوارهها، کف و سقف.
- مونتاژ کانال هوا و نصب فن.
- نصب قطعات داخلی مانند راهآهن شلفها.
- نصب درب به همراه لولا، قفل و واشر.
- مونتاژ پایهها یا چرخهای دستگاه.
کنترل کیفیت در حین تولید مکانیکی
- بازرسی ابعادی (Dimensional Inspection): استفاده از کولیس، میکرومتر، ارتفاعسنج و دستگاه CMM برای اطمینان از تطابق با نقشه.
- بررسی جوش (Weld Inspection): بررسی چشمی و گاهی تست غیرمخرب (NDT) برای اطمینان از استحکام جوش.
- بررسی رنگ و پرداخت (Finish Inspection): اطمینان از یکنواختی و عدم وجود خراش.
نصب سیستمهای الکتریکی، کنترل و ایمنی ⚡
این بخش جان و مغز دستگاه را تشکیل میدهد و باید با بالاترین استانداردهای ایمنی اجرا شود.
تابلو برق و سیمکشی (Electrical Panel & Wiring)
- طراحی و ساخت تابلو برق: انتخاب کلید اصلی، کنتاکتورها، رلههای حفاظتی، فیوزها، ترانسهای ایزوله و تغذیه.
- سیمکشی: استفاده از سیم با سطح مقطع مناسب برای هر بار، استفاده از کابلهای نسوز برای اتصالات نزدیک به المنت، رعایت رنگبندی استاندارد (فاز، نول، ارت).
- نظم و ترتیب (Wire Management): استفاده از داکت، بست و شمارهگذاری سرسیمها برای نظم، ایمنی و تعمیرات آتی.
- اتصال به زمین (Earthing/Grounding): اتصال صحیح تمام قسمتهای فلزی بدنه به سیستم ارت برای جلوگیری از برقگرفتگی.
سیستم کنترل دما (Temperature Control System)
- انتخاب کنترلر (Controller Selection): کنترلرهای PID دیجیتال هوشمند که امکان برنامهریزی پروفایل دمایی، اتصال به کامپیوتر و ثبت داده را دارند.
- انتخاب سنسور (Sensor Selection): سنسور PT100 (RTD) برای دقت بالا یا ترموکوپل نوع K برای محدوده دمای وسیعتر.
- نصب و کالیبراسیون اولیه سنسور: سنسور باید در موقعیت صحیح (معمولاً نزدیک به مرکز جریان هوا) نصب شود.
- تنظیم پارامترهای PID: تنظیم ضرایب تناسبی (P)، انتگرالی (I) و مشتقی (D) برای دستیابی به سریعترین پاسخ بدون نوسان (Overshoot).
سیستمهای ایمنی (Safety Systems)
لایههای محافظتی مستقل از کنترلر اصلی:
- ترموستات ایمنی مستقل (Independent Safety Thermostat): یک ترموستات مکانیکی یا الکترونیکی که در صورت عبور دما از حد مجاز (مثلاً ۱۰+ درجه بیش از setpoint)، مدار قدرت المنتها را قطع میکند.
- حفاظت از فن (Fan Failure Protection): سنسور جریان هوا یا سنسور RPM فن که در صورت توقف فن، المنتها را خاموش کند تا از overheating جلوگیری شود.
- فیوزهای حرارتی (Thermal Fuses): فیوزهایی که در دمای خاصی ذوب میشوند و مدار را قطع میکنند.
- قفل ایمنی درب (Door Safety Switch): قطع المنتها هنگام باز بودن درب (در برخی مدلها).
واحد نمایش و رابط کاربری (Display & HMI)
- نصب صفحه نمایشگر LCD گرافیکی یا سگمنت.
- نصب کلیدهای فشاری یا پنل لمسی.
- راهاندازی نرمافزار کنترلر و تنظیم منوها.
- امکان اتصال پورتهای ارتباطی (RS-232, RS-485, USB, Ethernet).
تستهای عملکردی سختگیرانه و اعتبارسنجی نهایی ✅
هیچ دستگاهی بدون گذراندن یک سری تست جامع و صدور گواهی عملکرد، از خط تولید خارج نمیشود.
مراحل تست و اعتبارسنجی
۱. تستهای اولیه الکتریکی و ایمنی (Pre-power Tests)
- تست مقاومت عایق (Insulation Resistance Test): با استفاده از میگر، مقاومت بین هادیهای برق و بدنه دستگاه چک میشود (معمولاً باید >۲۰ مگااهم باشد).
- تست اتصال زمین (Earth Continuity Test): اطمینان از اتصال کممقاومت بدنه به ترمینال ارت.
- بررسی صحت سیمکشی (Wiring Verification): مطابقت با نقشه الکتریکی.
۲. تست عملکرد اولیه (Initial Power-up & Functional Test)
- روشن کردن دستگاه و بررسی عملکرد نمایشگر، کلیدها و فن.
- بررسی عدم وجود جرقه، دود یا بوی سوختگی.
- بررسی عملکرد سیستمهای ایمنی (مثلاً بازکردن درب هنگام کار).
۳. تستهای حرارتی و عملکردی اصلی (Performance & Thermal Tests)
این تستها مطابق با استانداردهایی مانند ASTM E145 انجام میشوند:
- تست یکنواختی دما (Temperature Uniformity Test): قرار دادن حداقل ۵ سنسور کالیبره شده (در چهار گوشه و مرکز فضای کاری) و اندازهگیری اختلاف دمای آنها در دمای ثابت. نتیجه باید در محدوده مشخص شده (مثلاً ±۲°C) باشد.
- تست پایداری دما (Temperature Stability Test): اندازهگیری تغییرات دمای یک نقطه در طول زمان (معمولاً ۲۴ ساعت).
- تست دقت دما (Temperature Accuracy Test): مقایسه دمای نمایش داده شده با دمای اندازهگیری شده توسط سنسور مرجع.
- تست زمان بازیابی (Recovery Time Test): زمان مورد نیاز برای بازگشت به دمای setpoint پس از باز کردن درب.
- تست overload: کارکرد دستگاه در حداکثر دمای پیوسته برای مدت طولانی (مثلاً ۷۲ ساعت).
۴. مستندسازی و صدور گواهی (Documentation & Certification)
- تهیه گزارش تست کامل (Test Report) شامل تمام دادههای اندازهگیری شده و نمودارها.
- صدور گواهی کالیبراسیون (Calibration Certificate) برای سنسور داخلی دستگاه (در صورت درخواست).
- صدور گواهی انطباق (Certificate of Conformity) مبنی بر مطابقت دستگاه با مشخصات فنی اعلام شده.
- آمادهسازی دفترچه راهنما (User Manual) و کاتالوگ قطعات یدکی (Parts Catalog).
تجهیزات مورد نیاز برای تست
- دادهلاگرهای چند کاناله کالیبره شده با سنسورهای PT100.
- سنسورهای مرجع با قابلیت ردیابی به استانداردهای ملی.
- تجهیزات اندازهگیری الکتریکی (مولتیمتر، میگر، ال سی متر).
- اتاق تست با شرایط محیطی کنترل شده برای انجام تستها.
استانداردهای طراحی، ساخت و تست آون آزمایشگاهی 📜
رعایت این استانداردها، کیفیت، ایمنی و قابلیت اطمینان محصول نهایی را تضمین میکند.
ASTM E145 – Standard Specification for Gravity-Convection and Forced-Ventilation Ovens
مهمترین استاندارد برای آونهای آزمایشگاهی. این استاندارد مشخصات فنی، روشهای تست و حداقل الزامات برای آونهای گرانشی و جابجایی اجباری را تعریف میکند.
- تعریف انواع آون (Type I: گرانشی، Type II: جابجایی اجباری).
- الزامات برای یکنواختی دما، پایداری و دقت.
- روشهای استاندارد برای انجام تستهای عملکردی.
IEC 61010-1 – Safety Requirements for Electrical Equipment
استاندارد ایمنی الکتریکی برای تجهیزات آزمایشگاهی. رعایت آن برای اخذ نشان CE اروپا ضروری است.
- الزامات برای حفاظت در برابر شوک الکتریکی.
- الزامات برای حفاظت در برابر خطرات مکانیکی و حرارتی.
- آزمونهای استقامت عایقی و فاصلههای خزشی (Creepage & Clearance).
ISO/IEC 17025 – General Requirements for Competence of Testing and Calibration Laboratories
اگر سازنده دارای آزمایشگاه داخلی کالیبراسیون است، این استاندارد برای تضمین صلاحیت آن آزمایشگاه کاربرد دارد.
- الزامات برای قابلیت ردیابی اندازهگیریها.
- کنترل تجهیزات آزمون و کالیبراسیون.
- صلاحیت پرسنل.
سایر استانداردهای مرتبط
- ISO 9001: برای سیستم مدیریت کیفیت در فرآیند تولید.
- NEMA Standards: برای درجه حفاظت تابلوهای برق (مثلاً NEMA 12 برای محافظت در برابر گرد و غبار).
- استانداردهای UL: برای بازار آمریکای شمالی.
ساخت سفارشی (Custom Manufacturing) و ویژه 🎯
گاهی نیازهای پروژهای فراتر از قابلیتهای آونهای استاندارد موجود در بازار است. در اینجا نقش یک سازنده با توان مهندسی قاطع مشخص میشود.
نمونههایی از پروژههای ساخت سفارشی در ثامن لب
آون خلأ با سیستم گرمایش تابشی (Vacuum Oven with Radiant Heating)
نیاز مشتری: خشک کردن مواد پلیمری حساس به اکسیژن در دمای ۱۵۰°C تحت خلأ بالا (۱x10⁻³ Torr) با حداقل degradation.
چالشها و راهحلها:
- استفاده از المنتهای تابشی (کوارتز یا سرامیک) به جای المنتهای همرفتی برای انتقال حرارت در خلأ.
- طراحی خاص محفظه با جداره دو جداره آبگرد برای خنککاری واشرهای درب.
- استفاده از پمپ دیفیوژن به همراه پمپ روغنی برای رسیدن به خلأ بالا.
- نصب چندین سنسور دما در سطوح مختلف نمونه.
آون کوره با دمای فوقبالا (High-Temperature Furnace up to ۱۲۰۰°C)
نیاز مشتری: تست خواص مکانیکی سرامیکها در دماهای بالا.
چالشها و راهحلها:
- استفاده از المنتهای مولیبدن دی سیلیکاید (MoSi2) یا سیلیکون کارباید (SiC).
- عایقبندی با پشم سرامیک و آجرهای نسوز عایق (IFB).
- طراحی سیستم خنککاری اجباری برای بدنه خارجی.
- کنترلر PID با قابلیت برنامهریزی پروفایل دمایی پیچیده (Ramp & Soak).
آون با اتمسفر کنترلشده (Controlled Atmosphere Oven)
نیاز مشتری: انجام عملیات حرارتی بر روی نمونههای فلزی در اتمسفر نیتروژن خالص برای جلوگیری از اکسیداسیون.
چالشها و راهحلها:
- ساخت محفظه کاملاً آببندی شده با واشرهای مخصوص.
- طراحی سیستم purge و نگهداشت فشار مثبت اندک نیتروژن.
- نصب سنسور اکسیژن باقیمانده (Oxygen Analyzer).
- استفاده از شیرهای برقی و سیستم کنترل برای مدیریت جریان گاز.
آون با ظرفیت بسیار بزرگ (Walk-in Oven)
نیاز مشتری: خشک کردن قطعات کامپوزیتی بزرگ در صنعت هوافضا.
چالشها و راهحلها:
- طراحی سازهای مستحکم برای تحمل وزن درب بزرگ و عایق سنگین.
- طراحی سیستم جریان هوای بسیار قوی با چندین فن و کانالکشی مهندسیشده برای یکنواختی در حجم بزرگ.
- تقسیم توان گرمایشی بین چندین منطقه (Multi-zone Heating) برای کنترل بهتر.
- نصب ریل برای ورود و خروج قطعات با لیفتراک.
فرآیند کلی انجام پروژه سفارشی
- جلسه فشرده توجیه نیاز (Discovery Meeting) با مشتری.
- تهیه پیشطرح مفهومی و ارائه به مشتری.
- انجام طراحیهای مهندسی اولیه و محاسبات.
- تهیه پیشفاکتور فنی-مالی و عقد قرارداد.
- انجام طراحی تفصیلی و تایید نهایی توسط مشتری.
- تأمین مواد و قطعات خاص.
- ساخت، مونتاژ و تست.
- نصب و راهاندازی در محل مشتری (در صورت نیاز).
- آموزش اپراتورها و تحویل مستندات.
سوالات متداول درباره طراحی و ساخت آون آزمایشگاهی ❓
تفاوت در سیستم گردش هوا است که بر طراحی داخلی تأثیر میگذارد:
- آون گرانشی (Gravity Convection): گردش هوا به صورت طبیعی و بر اساس اختلاف چگالی (هوای گرم بالا میرود، هوای سرد پایین میآید). طراحی سادهتر، بدون فن و کانال هوا. معمولاً یکنواختی دما پایینتر و زمان رسیدن به دمای ثابت طولانیتر است. مناسب برای کارهای عمومی و نمونههای حساس به جریان شدید هوا.
- آون جابجایی اجباری (Mechanical Convection): دارای یک فن و سیستم کانالکشی است که هوای گرم را به اجبار در محفظه به گردش درمیآورد. طراحی پیچیدهتر، اما یکنواختی دما بسیار بهتر و زمان رسیدن به دما سریعتر است. انتخاب رایج برای اکثر کاربردهای آزمایشگاهی دقیق.
کنترلرهای قدیمی ON/OFF یا Proportional فقط میتوانستند دمای متوسطی نزدیک به setpoint ایجاد کنند و اغلب نوسان دمایی (Overshoot) داشتند. کنترلر PID (Proportional-Integral-Derivative) با محاسبه سه عامل:
- خطای فعلی (اختلاف دمای فعلی با setpoint)،
- مجموع خطاهای گذشته (برای حذف offset پایدار)،
- نرخ تغییر خطا (برای پیشبینی و جلوگیری از نوسان)،
قادر است به سرعت و با حداقل نوسان به دمای setpoint رسیده و آن را با دقت و پایداری بالا حفظ کند. این برای آزمایشهای حساس حیاتی است. کنترلرهای PID هوشمند جدید قابلیت اتوتیون (Auto-tune) دارند و خود به طور خودکار بهترین ضرایب PID را پیدا میکنند.
برای آونهای معمولی با بدنه استیل و عایق پشم سنگ، حد نهایی عملی معمولاً حول و حوش ۳۰۰ تا ۳۵۰ درجه سانتیگراد است. عوامل محدود کننده عبارتند از:
- محدودیت مواد: واشر درب سیلیکونی معمولی در دمای بالای ۲۵۰°C تخریب میشود. برای دماهای بالاتر نیاز به واشرهای فایبرگلاس یا گرافیت است.
- محدودیت عایق: پشم سنگ در دمای بالای ۷۰۰°C کارایی خود را از دست میدهد (گرچه نقطه ذوب آن بالاتر است).
- اتصالات الکتریکی و سیمها: باید از نوع مقاوم به حرارت بالا باشند.
- خطرات ایمنی: دمای سطح خارجی به شدت افزایش مییابد.
برای دماهای بالاتر (تا ۱۲۰۰°C یا بیشتر)، به جای آون از کوره (Furnace) استفاده میشود که با مواد نسوز و المنتهای خاص طراحی شده است.
این زمان به پیچیدگی پروژه بستگی دارد:
- پروژههای ساده (مانند تغییر ابعاد یک مدل استاندارد): ۶ تا ۸ هفته.
- پروژههای با پیچیدگی متوسط (افزودن قابلیت وکیوم یا اتمسفر کنترلشده): ۱۰ تا ۱۶ هفته.
- پروژههای کاملاً جدید و پیچیده (مانند Walk-in Oven یا کوره دمابالا): ۱۶ تا ۲۴ هفته یا بیشتر.
این زمان شامل مراحل طراحی مهندسی، تأمین مواد خاص، ساخت، مونتاژ و تستهای گسترده است. ارائه زمانبندی دقیق پس از بررسی اولیه نیازهای مشتری امکانپذیر است.
مشاوره رایگان طراحی و استعلام ساخت آون آزمایشگاهی
مهندسین طراحی و تولید ثامن لب آماده بررسی ایده شما و تبدیل آن به یک دستگاه عملیاتی و با کیفیت هستند.
برای تسریع در فرآیند مشاوره، لطفاً اطلاعات اولیه زیر را آماده کنید:
محدوده دمایی، ابعاد محفظه کاری، نوع نمونهها، دقت مورد نیاز، ویژگیهای ویژه مورد نظر.
نیاز به یک آون با مشخصات منحصر به فرد دارید؟
از یک ایده شروع کنید و با کمک تیم مهندسی ثامن لب، آن را به یک دستگاه دقیق و قابل اعتماد تبدیل کنید. ما در هر مرحله از طراحی تا تحویل همراه شما هستیم.