Как термопары с малой тепломассой улучшают сверх-быстроцикловое горячеканальное формование

Для сверх-быстрого цикла тонкостенного-литья под давлением требуется сверхвысокая скорость термического отклика термопары, а типичные-бронированные датчики с толстыми стенками имеют большую тепловую массу, что приводит к заметному задержке температуры и не может обеспечить-регулировку мощности в реальном времени при высокоскоростном-ПИД-регулировании. В термопарах с низкой термической массой используется сверх-тонкостенная оболочка, проволока из сплава микро-диаметра и легкая конструкция с открытым шариком, которая значительно снижает собственную-емкость аккумулирования тепла, обеспечивает быструю температурную обратную связь на уровне миллисекунд- и становится стандартным согласующим датчиком для много-циклических тонкостенных-горячеканальных систем. В этой статье обсуждаются структурные преимущества, показатели производительности и принципы применения термопар с малой тепломассой.

Термопары с низкой тепловой массой уменьшают накопление тепла в трех измерениях благодаря простой конструкции. Сверхтонкая бесшовная оболочка из сплава с толщиной стенки всего 0,08–0,12 мм намного тоньше, чем толщина стенок 0,25 мм у обычных датчиков толщиной 1,0 мм. Сама тонкая трубка практически не сохраняет избыточного тепла, а температура внешнего горячеканального канала может мгновенно передаваться на внутренний чувствительный шарик. Во-вторых, проволока из сверхтонкого сплава микро-диаметра, диаметр одной проволоки 0,1-0,15 мм, что снижает теплоемкость самого проводника более чем на 60 % по сравнению с проволокой из обычного сплава и позволяет избежать тепловой задержки, вызванной само-нагревом проволоки. В-третьих, чувствительная головка борта полностью открыта без лишней металлической упаковки. Термоэлектрический спай непосредственно контактирует с металлической измерительной поверхностью горячеканального канала, без изоляционного слоя и стенки оболочки, блокирующих передачу тепла, поэтому время отклика составляет менее 0,8 секунды, в то время как обычным незаземленным термопарам с зондом требуется 2,5–4 секунды для достижения стабильных показаний. Общая легкая структура устраняет термический массовый гистерезис. Таким образом, температурный сигнал, подаваемый обратно на контроллер, может синхронно отслеживать изменение температуры расплава в реальном-времени у ворот в высокоскоростном цикле производства.

Оптимизированная формула материала устраняет недостатки структурной прочности с низкой термической массой. Поскольку проволока из ультра-тонкой оболочки и микро-тонких сплавов по своей природе не обладает достаточной стойкостью к механическому сжатию и усталостной прочности, термопары с низкой термической массой включают в состав оболочки и проволоки легирующие элементы с высокой-прочностью. Оболочка изготовлена ​​из модифицированной нержавеющей стали 316L высокой-прочности, которая выдерживает многократные изгибы под небольшим углом без трещин. В легированную проволоку добавлены кремниевые компоненты, повышающие прочность, чтобы избежать поломки при умеренной вибрации. Во внутреннем изоляционном порошке из оксида магния используется нано-наполнитель высокой плотности, который обеспечивает хорошую изоляционную прочность в сверх-тонком трубном пространстве и не приводит к появлению свободных зазоров после повторяющихся циклов охлаждения и нагрева. Для сверх-высоко-формования тонких-стенок LCP разработаны термопары N-типа, адаптированные для низкой термической массы, со сверхтонкими оболочками из инконеля, обеспечивающие баланс быстрого реагирования при низкой термической массе и высоких-анти-окислительных характеристик.

Преимущества при применении в производстве тонкостенных горячеканальных систем сверхбыстрого цикла. Заполнение и охлаждение завершаются в течение 1-3 с цикла, а температура литника резко меняется за короткое время во время высокоскоростного-формования тонких-тонких стенок. Традиционные термопары с большой тепловой массой возвращают показания температуры, что приводит к задержке регулировки мощности нагрева. Расплав литника быстро остывает и затвердевает, что приводит к появлению коротких побегов, следов течения и неравномерной толщины стенок. Датчики малой тепловой массы используются для обнаружения небольших колебаний температуры затвора в режиме реального времени, а ПИД-регулятор синхронно регулирует мощность нагрева так, чтобы вязкость расплава в затворе поддерживалась постоянной, что значительно снижает процент брака тонкостенных изделий. Для горячеканальных каналов с -тонкими-полостями, которые выполняют более 30 раз в минуту, можно использовать комбинированные многоточечные термопары с малой тепловой массой для достижения синхронного сбалансированного контроля температуры каждого сопла и, следовательно, избежать разницы в качестве между полостями из-за задержки реакции.

Особые требования к установке и обслуживанию термопар с низкой тепловой массой. Из-за ультра-тонкой оболочки и хрупких микро-тонких внутренних проводов во время установки категорически запрещаются принудительное выдавливание, удары молотком и принудительный изгиб под большим углом. Перед вставкой предварительно -сформируйте вручную необходимый радиан изгиба с помощью большого радиуса дуги . Для повышения эффективности теплопередачи контактную поверхность следует очистить от нагара и покрыть тонким слоем теплопроводной пасты, а любая различная изоляция увеличит первоначальное незначительное отставание тонкой конструкции. При ежедневной очистке необходимо использовать мягкую медную щетку и пневматический пистолет-с низким давлением, щетка из стальной проволоки и твердый скребок могут поцарапать ультра-тонкую стенку оболочки, что приведет к быстрой коррозии. Регулярный цикл замены короче, чем у обычных термопар. Датчики с низкой тепловой массой необходимо заменять каждые два месяца в качестве профилактического обслуживания на тонкостенных производственных линиях с высоким-циклом, чтобы избежать усталостного разрушения проволоки, вызванного длительной-высокочастотной-вибрацией термического цикла.

Соответствие критериев выбора термопар с малой тепломассой. Термопары с заземлением открытого борта и низкой термической массой должны использоваться, когда цикл формования составляет менее 10 секунд и толщина стенки изделия менее 1 мм. Если в цехе наблюдаются сильные электромагнитные помехи (линия по производству электронных тонкостенных деталей), выбирайте незаземленные датчики с двойным-слойным экранированием с малой тепловой массой, жертвуя небольшой частью скорости реакции в обмен на стабильную защиту от-помех. Для тонкостенных форм среднего цикла с циклом 10-20 секунд в качестве стандарта можно использовать обычные тонкие датчики средней термической массы, чтобы сбалансировать стоимость и скорость реакции. Цена термопар с низкой тепловой массой выше, чем у стандартных датчиков. Однако сокращение количества отходов и повышение эффективности производства за счет постоянного контроля температуры могут полностью компенсировать дополнительные затраты на закупки при массовом производстве.