Как отремонтировать поврежденную канавку для термопары на поверхности литой плиты?

Провод термопары, вставленный в неглубокую чувствительную канавку на лицевой стороне литого алюминиевого валика, был поврежден случайным инструментом или упавшим предметом. Теперь сама канавка защемлена и слишком повреждена, чтобы просто вставить новую проволоку. Валик не является металлоломом, но для его восстановления требуется деликатное механическое прикосновение. Правильно выполненная операция ремонта литой плиты с канавкой термопары может восстановить правильное измерение температуры и вернуть валик в эксплуатацию за небольшую часть стоимости полной замены.

Оценка ущерба и осуществимость
Перед обработкой канавку следует проверить на наличие повреждений. Небольшие заусенцы или неглубокие царапины обычно можно зачистить мелким напильником или абразивным камнем, не расширяя канавку. Если канавка сильно выдолблена, имеет приподнятые края, которые не позволяют новому датчику сидеть ровно, или в ней застрял мусор, который невозможно удалить, требуется механическая обработка.

Наиболее важной проверкой осуществимости является остаточная толщина плиты. Исходная канавка имеет некоторую глубину (обычно 2–3 мм для обычной термопары). Решением будет обработка канавки немного глубже, возможно, еще на 1-2 мм. На валике должно оставаться достаточно материала под нижней частью новой канавки, чтобы обеспечить структурную целостность и не пересекать какие-либо внутренние элементы, такие как:

Охлаждающие каналы

Отверстия для нагревательного элемента

Другие отверстия для датчиков

Литая плита, используемая в прессе или запечатывающем устройстве, обычно имеет толщину 20–50 мм. Ремонт, как правило, безопасен, если вся глубина от поверхности до дна канавки обработки составляет менее 70% толщины плиты. Доступный материал можно проверить с помощью ультразвукового контроля толщины или проверки оригинальных технических чертежей.

Шаг 1: Обработка поврежденной канавки.
Небольшая концевая фреза, обычно диаметром 3–6 мм, используется для аккуратной обработки поврежденной канавки. Идея состоит в том, чтобы иметь чистый, гладкий канал, который немного больше исходной канавки. Для точного контроля предпочтителен вертикальный фрезерный станок с цифровым считыванием. Весь поврежденный материал необходимо удалить механической обработкой, оставив гладкую, неповрежденную поверхность.

Важные параметры обработки:

Подъем по ширине: для термопары большего диаметра или для термометра сопротивления вырезается паз размером на 0,5–1,0 мм больше исходного.

Увеличение глубины: Обычно удаляется еще 0,5-1,5 мм, чего достаточно, чтобы избавиться от самых глубоких повреждений и получить свежее и незагрязненное дно.

Углы. Нижняя часть канавки должна быть плоской или слегка закругленной, а не V-образной, чтобы оптимизировать площадь контакта датчика.

Концевая фреза работает на умеренной скорости с охлаждающей жидкостью или продувкой воздухом, чтобы алюминий не растекался и не приплавлялся к фрезе. После фрезерования острые кромки в верхней части канавки зачищаются тонким ручным напильником или инструментом для снятия заусенцев. И твердая рука на фрезерном станке. Умение хирурга скальпелем предотвращает еще больший ущерб.

Шаг 2: Очистка и обработка
Новую обработанную канавку необходимо тщательно очистить от масла, смазочно-охлаждающей жидкости, алюминиевой стружки и остатков предыдущего цемента. Рекомендуется следующая последовательность

Очистка растворителем Ацетон или изопропиловый спирт с использованием безворсовых салфеток для растворения масел.

Сжатый воздух: незакрепленные частицы выдуваются под высоким-давлением,-безмасляным воздухом.

Абразивная чистка. Используя небольшую щетку из нержавеющей стали, очистите канавку, чтобы новый цемент прилился.

Окончательная очистка растворителем. Вторая протирка чистым растворителем удалит остатки.

Поверхность плиты вокруг нее также очищается, так как излишки цемента позже будут сошлифованы.

Шаг 3. Выбор и установка новой термопары
Новая термопара большего диаметра (или RTD) выбирается так, чтобы соответствовать более широкой канавке. Исходный размер датчика мог иметь диаметр 1,5 мм. Достаточно замены на диаметр 2,0 или 2,5 мм. Больший размер имеет превосходную механическую прочность и лучшую площадь контакта. Входная калибровка оригинального прибора должна соответствовать типу термопары (например, J, K, T).

Датчик вставляется в паз так, чтобы чувствительный кончик располагался точно там, где требуется измерение температуры-, обычно в середине валика или в заранее отмеченной горячей точке. Провод датчика должен легко выходить из канавки, без резких изгибов, которые могут вызвать напряжение.

Шаг 4. Залейте термоцементом.
Затем вся канавка заполняется высокотемпературным теплопроводящим цементом на керамической или эпоксидной основе. Цемент выполняет несколько функций:

Он надежно удерживает термопару на месте.

Он эффективно передает тепло от валика к датчику.

Он защищает датчик от механических повреждений и загрязнений.

Ключевые качества цемента:

Теплопроводность: > 1–2 Вт/м·К для быстрого реагирования.

Коэффициент теплового расширения (КТР): должен быть очень близок к алюминию (приблизительно . 23 × 10 -6 / градус для литых алюминиевых сплавов). Несоответствие КТР приведет к растрескиванию или отслоению цемента при циклическом нагревании.

Максимальная рабочая температура, мин. 250 градус, намного выше средней рабочей температуры плиты (150–220 градусов).

График отверждения: Строго следуйте инструкциям производителя. Некоторые цементы затвердевают при комнатной температуре в течение 24 часов, другие требуют обжига при низкой температуре, например, при . 100 градусах, в течение 2 часов.

Цемент наносят шпателем или шприцем, вдавливая его в канавку, чтобы минимизировать воздушные карманы. Наконечник датчика должен находиться в тесном контакте с дном канавки-цемент должен окружать датчик, но не поднимать его над металлом. Избыток цемента выравнивается примерно заподлицо с поверхностью плиты с небольшим переливом, чтобы обеспечить усадку.

5. Лечение
Цементу разрешается полностью затвердеть в соответствии со стандартом производителя. Использование плиты до полного отверждения или слишком раннее шлифование приведет к растрескиванию цемента и разрушению ремонта. Типичным цементам требуется 12-24 часов при комнатной температуре с последующим обжигом при температуре 100–150 градусов в течение 2–4 часов для достижения максимальной прочности и теплопроводности. Медленно нагревайте рабочую поверхность, чтобы избежать термического удара.

Шаг 6: Нахлыст или сетка поверхности
После полного затвердевания цемента поверхность плиты слегка шлифуется-или разрезается на лету, чтобы вернуть ей ровную поверхность и удалить излишки цемента, которые могли бы выступать над металлом. Это важно, поскольку приподнятый цементный гребень может образовать локальное возвышение, что приведет к неравномерному распределению давления при использовании плиты в прессе.

Процесс шлифования:

Плита удерживается на плоскошлифовальном станке с магнитным патроном или на фрезерном станке с летучей-фрезой.

По всей поверхности делается очень легкий надрез (глубина реза 0,01-0,02 мм).

Шлифование продолжается до тех пор, пока цемент не станет ровным с алюминиевой поверхностью. Цель состоит в том, чтобы удалить только переполнение, а не значительно уменьшить толщину валика.

Окончательная плоскостность поверхности будет соответствовать исходной спецификации, обычно 0,05 мм на 300 мм или лучше.

После шлифовки канавка должна быть едва видна, крошечная полоска цемента показывает место ремонта датчика.

Шаг 7: Калибровка и проверка
Отремонтированную термопару необходимо откалибровать по эталонному стандарту, прежде чем печатный стол будет возвращен в эксплуатацию. Плита нагревается до нескольких заданных значений в пределах своего рабочего диапазона (например, . 100 градусов, 150 градусов, 200 градусов). Восстановленное место датчика находится рядом с калиброванным поверхностным зондом или второй термопарой. Сравнение показаний. Если температура отличается от этой более чем на допуск (обычно ±1–2 градуса), возможно, проблема связана с плохим контактом, неподходящим клеем или поврежденным проводом термопары.

Если калибровка прошла успешно, планшет можно использовать. Наконец, проведите функциональное испытание, т. е. проведите плиту через несколько температурных циклов, чтобы убедиться, что цемент не трескается и не смещается.

Ограничения и когда не ремонтировать
Это исправление подходит не для каждой ситуации:

Недостаточная толщина: если из-за более глубокой канавки под ней остается менее 5 мм алюминия, риск растрескивания или разрушения конструкции является существенным.

Несколько близлежащих канавок. Если несколько поврежденных канавок расположены рядом друг с другом, их более глубокая обработка может привести к тому, что тонкостенная область станет хрупкой.

Сильные температурные циклы: отремонтированные цементные канавки не так прочны, как оригинальные обработанные канавки. Для плит, подвергающихся особенно быстрому или интенсивному циклическому нагреву (например, от 200 градусов до комнатной температуры менее чем за одну минуту), несоответствие КТР все равно может со временем привести к растрескиванию, даже при использовании подходящего цемента.

High-pressure applications: When the platen is employed at very high clamping pressure (e.g. >100 Н/см2), цемент может сжиматься или экструдироваться, что приводит к изменению положения датчика.

В некоторых случаях может оказаться желательным заменить пластину или установить поверхностную термопару с помощью болта-на креплении (с помощью зажима или отдельной крышки паза).

Альтернатива: установка защитной пластины
Вместо того, чтобы заполнять канавку цементом, можно изготовить тонкую металлическую накладку, которая поместится на отремонтированную канавку. Термопара вставляется в паз без клея, а крышка привинчивается или зажимается так, чтобы датчик прижимался ко дну паза. Этот метод устраняет проблемы КТР, связанные с цементом, но требует дополнительной механической обработки и создает трещины, в которых может задерживаться мусор. Это происходит реже в пищевой промышленности или в чистых помещениях.

Заключение .
Поврежденная поверхность канавки датчика является ремонтопригодной травмой, и при тщательной механической обработке, использовании нового датчика и подходящего клея валик можно вернуть к полноценному функционированию. Процесс-фрезеровки канавки немного большего размера, добавления термопары большего размера, заполнения термически подобранным цементом и шлифования поверхности восстанавливает надежное определение температуры без необходимости ломать исправную в противном случае плиту. Даже прецизионную поверхность можно-переделать для нового сенсорного глаза. Но ремонт должен производиться с учетом ограничений по глубине, характеристик цемента и проверки калибровки, чтобы обеспечить надежность в долгосрочной перспективе. Правильно отремонтированная канавка термопары прослужит весь срок службы валика.