In che modo i trattamenti di rivestimento dello stampo influiscono sull'efficienza del trasferimento di calore superficiale della termocoppia

Molti produttori di canali caldi applicano trattamenti di rivestimento superficiale, come nitrurazione, rivestimento diamantato DLC, rivestimento anti-aderente PTFE su collettori e ugelli per prevenire la corrosione dell'acciaio dello stampo, l'adesione della plastica e la deposizione di carbonio. Il diverso spessore del rivestimento e le qualità del materiale modificano la conduttività termica superficiale del piano di misurazione, che interferisce con il trasferimento di calore tra il substrato metallico e la testa di rilevamento della termocoppia, causando un ritardo nella misurazione della temperatura e un offset fisso. Questo documento discute l'impatto dei rivestimenti convenzionali dei canali caldi e le tecniche di regolazione corrispondenti per il monitoraggio della termocoppia.

Il trattamento di nitrurazione è il rivestimento di rinforzo superficiale del canale caldo più popolare con uno spessore ridotto, lo spessore del rivestimento è di soli 0,03 ~ 0,08 mm e lo strato denso di nitruro metallico ha una conduttività termica vicino all'acciaio per stampi. L'influenza sul trasferimento di calore della termocoppia è minima e lo scostamento della misurazione della temperatura è controllato entro ±0,3 gradi, il che praticamente non influisce sul consueto controllo della produzione. L'unica difficoltà nascosta sono i minuscoli micro{5}}pozzi irregolari generati sulla superficie nitrurata e la polvere di carbonio è più facile da depositare nei pozzi e l'accumulo a lungo-termine formerà barriere termiche che causeranno la deriva. Corrispondenza di ottimizzazione: . Per le termocoppie installate su superfici di misura nitrurate, lo spessore della pasta termoconduttiva deve essere aumentato di conseguenza per riempire i micro-pozzi e il ciclo di pulizia del carbone deve essere abbreviato di una settimana.

Rivestimento antiaderente al carbonio-simile al diamante DLC con uno spessore di 0,05-0,15 mm, rivestimento a base di carbonio-a bassa conduttività termica, che crea un evidente strato di resistenza termica tra il substrato in acciaio del canale caldo e la superficie di contatto della termocoppia. La temperatura registrata della termocoppia è inferiore di 1-1,8 gradi rispetto alla temperatura del metallo del canale di flusso reale alla stessa temperatura e il ritardo di risposta alla temperatura aumenta di 1-2 secondi. L'offset diventa più pronunciato man mano che il rivestimento DLC diventa più spesso. Per i canali caldi con rivestimento DLC completo sui piani di misurazione del collettore è possibile adottare due misure di regolazione. Il primo consiste nell'aumentare la quantità di rivestimento di pasta termoconduttiva in polvere metallica ad alta conduttività termica per superare la barriera termica del rivestimento a bassa conduttività. L'altro è preimpostare un offset positivo fisso di 1-2 gradi sul canale del controller corrispondente per compensare la sottolettura indotta dal rivestimento. Non è consigliabile rimuovere il rivestimento DLC solo nel punto di misura. Il danno locale al rivestimento comporterà un’usura superficiale incoerente e una rapida deposizione di carbonio al confine.

Rivestimento antiaderente in polimero PTFE. Si tratta di un rivestimento organico morbido con conduttività termica molto bassa, spessore 0,1-0,3 mm e notevole interferenza con il monitoraggio della temperatura della termocoppia. Anche uno strato sottile di PTFE formerà un forte strato termoisolante, causando un ritardo nella lettura della temperatura di oltre 3 secondi e una deriva negativa fissa di 2~4 gradi. Il PTFE si decomporrà e carbonizzerà gradualmente sopra i 280 gradi, formando uno strato isolante composito di residui organici e polvere di carbonio e l'offset della deriva aumenterà di giorno in giorno. Soluzione: nella progettazione dello stampo per evitare di disporre i punti di misurazione della termocoppia su aree rivestite in PTFE. 1. Nel caso in cui il punto di misurazione sia coperto da rivestimento in PTFE, rimuovere il rivestimento in PTFE nella posizione di contatto della testa di rilevamento durante la lavorazione dello stampo e riservare un piano di misurazione in metallo nudo per il contatto diretto della testa piatta della termocoppia o della punta della sonda. Evitare superfici rivestite in PTFE per canali caldi ad alta temperatura a lungo termine superiori a 300 gradi.

Il rivestimento di cromatura dura ha uno spessore di 0,08-0,2 mm e una conduttività termica media. Ha una superficie liscia e densa che non è facile da sviluppare depositi di carbonio. Lo scostamento della misurazione della temperatura è di circa 0,6 gradi, che può essere ridotto al minimo dallo strato sottile di pasta termoconduttiva durante l'installazione della termocoppia. La superficie liscia cromata riduce al minimo la velocità di adesione del carbonio, allungando così il ciclo di pulizia delle teste di rilevamento della termocoppia.

Raccomandazioni per il miglioramento del layout del rivestimento in fase di progettazione dello stampo. Tutti i siti di misurazione delle termocoppie dovrebbero essere quanto più centralizzati possibile su piani metallici nudi e non rivestiti. Se lo stampo completo è rivestito, scegli la nitrurazione a strato-sottile o la cromatura forte, evita il rivestimento DLC e PTFE-di grandi aree nei luoghi di misurazione della temperatura. Quando si personalizzano le termocoppie per canali caldi rivestiti, avvisare in anticipo il fornitore del tipo e dello spessore del rivestimento e scegliere sensori a cordone esposto senza messa a terra ad alta-sensibilità con struttura di contatto ultra-sottile per ridurre al minimo la perdita di resistenza al trasferimento di calore. Durante la normale calibrazione, registrare individualmente l'offset fisso dal rivestimento e apportare parametri di correzione distinti per ciascuna zona del canale caldo rivestito, per stabilizzare la precisione a lungo termine della misurazione della temperatura.