Ce cauzează deriva termică a termocuplului în turnarea cu canal cald la temperatură înaltă?

Deriva termică este abaterea permanentă lentă a citirilor termocuplului de la temperatura reală a canalului fierbinte sub sarcină de temperatură ridicată pe termen lung și este principala cauză ascunsă a degradării lente a calității în turnarea de plastic PEEK, LCP și PPS de înaltă temperatură. Mulți tehnicieni de matriță calibrează deriva doar după ce apar defecte evidente în loturi, necunoscând cauzele rădăcinii multistratificate, care provin din modificările microstructurii firului de aliaj, coroziunea chimică a mantalei și deteriorarea izolației. Analiza proceselor de formare a derivei și a contramăsurilor specifice oferă o suprimare proactivă a abaterilor de măsurare a temperaturii pentru liniile de producție cu canal cald de temperatură ultra-înaltă.

Deriva se datorează în principal recristalizării microstructurii sârmei de aliaj la căldură ridicată prelungită. Firele standard de cromel-alumel de tip K se confruntă cu rearanjarea internă a granulelor de granule atunci când sunt păstrate continuu la temperaturi peste 380 de grade timp de sute de ore de fabricație. Oxizii metalici generează mici precipitate de-a lungul granițelor aliajului, modificând curba de răspuns liniară a potențialului termoelectric și generând o compensare constantă negativă sau pozitivă care crește zilnic. Aliajele de termocuplu de tip N conțin adaosuri de siliciu și pământuri rare care inhibă recristalizarea boabelor și limitează variația de derivă la mai puțin de 0,8 grade după 720 de ore de funcționare la 420 de grade. Firele de tip K nemodificate se deplasează cu mai mult de 2,5 grade sub aceleași setări de temperatură ridicată. Ciclul termic rapid între temperatura de funcționare caldă și oprirea la rece a matriței are ca rezultat stresul repetitiv al expansiunii și contracției metalului pe boabele de aliaj, care favorizează recristalizarea.

Sursă secundară de deriva: Depunerea de carbon pe suprafața învelișului formează bariere de izolare termică. Topitura de rășină la înaltă temperatură generează gaze de hidrocarburi volatile care se carbonizează pe suprafețele învelișului termocuplului generând depozite dense de carbon negru cu conductivitate termică scăzută. Chiar și o acoperire de carbon de 0,05 mm limitează transmiterea căldurii de la metalul canalului fierbinte la joncțiunea senzorului și provoacă o deviere constantă a temperaturii scăzute de 1-3 grade, care se agravează pe măsură ce carbonul se acumulează în săptămânile de producție. Halogenul coroziv și substanțele volatile din plastic ignifugă gravează micro-gropile în suprafețele mantalei din oțel inoxidabil, ceea ce duce la o viteză mai mare de aderență a carbonului și o avansare accelerată a deplasării în comparație cu setările de turnare PP/ABS non-corozive.

Factorul de deriva terțiar: izolație deteriorată de oxid de magneziu în interiorul tecilor blindate. Noile termocupluri folosesc pulbere de oxid de magneziu umplută cu vid pentru a oferi izolație stabilă și transfer de căldură între firele din aliaj pozitive și negative. Coacerea la temperaturi ultra-înalte de timp prelungit va provoca descompunerea lentă a pulberii izolatoare și va produce goluri de aer microscopice, care vor afecta eficiența conducerii căldurii de la manta la joncțiunea de detectare internă. Vaporii pătrund prin orificiile micro-teaca și contaminează pulberea de izolație cu reziduuri de carbon conductiv, contribuind la creșterea derivei și la variațiile intermitente ale semnalului de temperatură și la o polarizare continuă a compensației. Termocuplurile generice umplute cu pulbere liberă, fără vid, cu costuri reduse, au de 3-5 ori mai mari rate de degradare a izolației și rate de deviere ale senzorilor umpluți cu vid de marcă.

Rata derivei termice este accelerată de factorii de accelerare a mediului. Poluarea aerului cu conținut de sulf reactiv din punct de vedere chimic interacționează cu firele de termocuplu ale aliajelor de nichel la temperatură ridicată și produce straturi fragile de sulfură de nichel care distorsionează semnalul termoelectric de ieșire. Ciclurile de pornire/oprire a matriței asigură stresul de șoc termic care fracturează pulberea izolatoare internă și accelerează recristalizarea aliajului. Utilizarea de materii prime plastice reciclate amestecate cu conținut ridicat de umplutură și ignifugă produce substanțe volatile mai corozive care erodează suprafețele învelișului și accelerează acumularea de carbon, reducând astfel ciclul înainte de deviația observabilă la jumătate față de cel pentru turnarea cu rășină virgină.

Tehnicile ierarhice de atenuare suprimă deviația excesivă a temperaturii. În primul rând, ar trebui să utilizați termocupluri din aliaj de pământuri rare de tip N cu mantale anticorozive Inconel pe toate canalele fierbinți care rulează la peste 380 de grade. Acest lucru va încetini recristalizarea aliajului și coroziunea învelișului. II. La fiecare două săptămâni, curățați depunerile de carbon de pe capetele și tecile senzorilor, pentru a îndepărta straturile de carbon care formează o barieră termică înainte de a avea loc orice derive observabilă. În al treilea rând, calibrarea cuptorului cu bloc uscat ar trebui programată periodic pentru a cuantifica deviația cumulativă și pentru a efectua corectarea decalajului canalului controlerului înainte ca divergența să depășească nivelurile critice de calitate. În al patrulea rând, limitați ciclurile inutile de răcire a matriței pentru a preveni stresul șocului termic asupra componentelor interne ale termocuplului. Pentru producția continuă de 24 de ore la temperatură ridicată în masă, înlocuirea preventivă a termocuplului la fiecare trei luni elimină complet defectele de calitate cauzate de deriva.