Quali sono le cause della deriva termica della termocoppia nello stampaggio-di canali caldi ad alta temperatura?

La deriva termica è la lenta deviazione permanente delle letture della termocoppia dalla temperatura effettiva del canale caldo in condizioni di carico ad alta temperatura a lungo termine ed è la principale causa nascosta del lento degrado della qualità nello stampaggio di tecnopolimeri ad alta temperatura PEEK, LCP e PPS. Molti tecnici degli stampi calibrano la deriva solo dopo che si sono verificati difetti evidenti nei lotti, senza conoscere le cause profonde multi-stratificate, che hanno origine da cambiamenti nella microstruttura del filo in lega, corrosione chimica della guaina e deterioramento dell'isolamento. L'analisi dei processi di formazione delle derive e le contromisure specifiche forniscono una soppressione proattiva delle deviazioni nella misurazione della temperatura per le linee di produzione di canali caldi a temperatura ultra-alta-.

La deriva è dovuta principalmente alla ricristallizzazione della microstruttura del filo di lega sotto calore elevato prolungato. I fili standard K-tipo chromel-alumel subiscono una riorganizzazione interna dei bordi dei grani se mantenuti continuamente a temperature superiori a 380 gradi per centinaia di ore di produzione. Gli ossidi metallici generano minuscoli precipitati lungo i bordi dei grani della lega, modificando la curva di risposta del potenziale termoelettrico lineare e generando un offset di deriva negativo o positivo costante che aumenta su base giornaliera. Le leghe per termocoppie di tipo N- contengono aggiunte di silicio e terre rare che inibiscono la ricristallizzazione dei grani e limitano la variazione di deriva a meno di 0,8 gradi dopo 720 ore di funzionamento a 420 gradi. I cavi di tipo K-non modificati si spostano di oltre 2,5 gradi alle stesse impostazioni di temperatura elevata. Il rapido ciclo termico tra la temperatura operativa elevata e lo spegnimento dello stampo freddo provoca uno stress ripetitivo di espansione e contrazione del metallo sui grani della lega, che promuovono la ricristallizzazione.

Sorgente di deriva secondaria: la deposizione di carbonio sulla superficie della guaina forma barriere di isolamento termico. La resina fusa ad alta temperatura sviluppa gas idrocarburici volatili che carbonizzano sulle superfici della guaina della termocoppia generando densi depositi di carbonio nero con bassa conduttività termica. Anche un rivestimento in carbonio da 0,05 mm limita la trasmissione del calore dal metallo del canale caldo alla giunzione del sensore e provoca una deriva costante a bassa temperatura di 1-3 gradi che peggiora man mano che il carbonio si accumula nel corso di settimane di produzione. Gli alogeni corrosivi e le sostanze volatili plastiche-ritardanti di fiamma incidono micro-fori nelle superfici della guaina in acciaio inossidabile, determinando una maggiore velocità di adesione del carbonio e un avanzamento accelerato della deriva rispetto alle impostazioni di stampaggio PP/ABS non corrosive.

Fattore di deriva terziaria: deterioramento dell'isolamento in ossido di magnesio all'interno delle guaine corazzate. Le nuove termocoppie utilizzano polvere di ossido di magnesio riempita sotto vuoto-per fornire un isolamento stabile e un trasferimento di calore tra i fili in lega positivi e negativi. Il tempo prolungato di cottura a temperatura ultraelevata causerà la lenta decomposizione della polvere isolante e produrrà microscopici traferri, che comprometteranno l'efficienza di conduzione del calore dalla guaina alla giunzione di rilevamento interna. Il vapore permea attraverso i micro-fori della guaina e contamina la polvere isolante con residui di carbonio conduttivo, contribuendo a una maggiore deriva e a variazioni intermittenti del segnale di temperatura e a un bias di offset continuo. Le termocoppie generiche riempite con polvere sciolta-e non{7}}a basso costo hanno un degrado dell'isolamento e un tasso di deriva da 3 a 5 volte superiori rispetto ai sensori riempiti sottovuoto-di marca.

Il tasso di deriva termica è accelerato da fattori di accelerazione ambientale. Lo zolfo chimicamente reattivo-contenente inquinamento atmosferico interagisce con i fili della termocoppia di leghe di nichel ad alta temperatura e produce strati fragili di solfuro di nichel che distorcono l'uscita del segnale termoelettrico. I cicli di avvio/arresto dello stampo provocano stress da shock termico che frattura la polvere isolante interna e accelera la ricristallizzazione della lega. L'uso di materie prime miste di plastica riciclata con un elevato contenuto di riempitivo e ritardante di fiamma produce sostanze volatili più corrosive che erodono le superfici della guaina e accelerano l'accumulo di carbonio, riducendo così il ciclo prima della deriva osservabile della metà di quello dello stampaggio di resina vergine.

Le tecniche di mitigazione gerarchica sopprimono l’eccessiva deriva della temperatura. Innanzitutto, è necessario utilizzare termocoppie in lega di terre rare di tipo N- con guaine anticorrosione Inconel-su tutti i canali caldi che funzionano a più di 380 gradi. Ciò rallenterà la ricristallizzazione della lega e la corrosione della guaina. II. Ogni due settimane, pulire i depositi di carbonio sulle testine e sulle guaine dei sensori, per rimuovere gli strati di carbonio che formano una barriera termica prima che si verifichi qualsiasi deriva osservabile. In terzo luogo, la calibrazione del forno a blocchi-a secco dovrebbe essere programmata periodicamente per quantificare la deriva cumulativa ed eseguire la correzione dell'offset del canale del controller prima che la divergenza superi i livelli di qualità critici. In quarto luogo, limitare i cicli di raffreddamento dello stampo-non necessari per evitare stress da shock termico sui componenti interni della termocoppia. Per la produzione di massa ad alta temperatura continua 24 ore su 24, la sostituzione preventiva della termocoppia ogni tre mesi rimuove completamente i difetti di qualità dovuti alla deriva.