Jak obróbka powlekania formy wpływa na wydajność wymiany ciepła powierzchni termopary

Wielu producentów gorących kanałów stosuje obróbkę powlekania powierzchni, taką jak azotowanie, powlekanie diamentem DLC, powłoka zapobiegająca przywieraniu-PTFE na kolektorach i dyszach, aby zapobiec korozji stali formierskiej, przyleganiu tworzyw sztucznych i osadzaniu się węgla. Różna grubość powłoki i jakość materiału modyfikują przewodność cieplną powierzchni płaszczyzny pomiarowej, co zakłóca przenoszenie ciepła pomiędzy metalowym podłożem a głowicą termopary, powodując opóźnienie pomiaru temperatury i stałe przesunięcie. W artykule omówiono wpływ konwencjonalnych powłok gorącokanałowych i odpowiednich technik regulacji na monitorowanie termopar.

Azotowanie jest najpopularniejszą powłoką wzmacniającą powierzchnię gorącokanałową o małej grubości, grubość powłoki wynosi zaledwie 0,03 ~ 0,08 mm, a gęsta warstwa azotku metalu ma przewodność cieplną zbliżoną do stali formierskiej. Wpływ termopary na przenoszenie ciepła jest niewielki, a przesunięcie pomiaru temperatury jest kontrolowane w zakresie ±0,3 stopnia, co praktycznie nie wpływa na zwykłą kontrolę produkcji. Jedyną ukrytą trudnością są maleńkie, nierówne mikro-wżery powstające na azotowanej powierzchni, a pył węglowy łatwiej osadza się w wżerach, a długotrwałe-nagromadzenie utworzy bariery termiczne powodujące dryf. Dopasowanie optymalizacji: . W przypadku termopar instalowanych na azotowanych powierzchniach pomiarowych należy odpowiednio zwiększyć grubość pasty termoprzewodzącej w celu wypełnienia mikro-wżerów i skrócić cykl oczyszczania węgla o tydzień.

Diamentowa powłoka antyadhezyjna DLC-podobna do węgla-o grubości 0,05-0,15 mm, powłoka na bazie węgla-o niskiej przewodności cieplnej, która tworzy wyraźną warstwę oporu cieplnego pomiędzy podłożem ze stali gorącokanałowej a powierzchnią styku termopary. Zarejestrowana temperatura termopary jest o 1-1,8 stopnia niższa niż temperatura rzeczywistego metalu kanału przepływowego w tej samej temperaturze, a opóźnienie reakcji na temperaturę zwiększa się o 1-2 sekundy. Przesunięcie staje się bardziej wyraźne, gdy powłoka DLC staje się grubsza. W przypadku gorących kanałów z pełną powłoką DLC na płaszczyznach pomiarowych rozdzielacza można zastosować dwa środki regulacyjne. Jednym z nich jest zwiększenie ilości powłoki przewodzącej ciepło pasty metalicznej o wysokiej przewodności cieplnej, aby przebić się przez barierę cieplną powłoki o niskiej przewodności. Drugim jest ustawienie stałego dodatniego przesunięcia o 1-2 stopnie na odpowiednim kanale sterownika, aby skompensować niedostateczny odczyt wywołany powłoką. Nie zaleca się usuwania powłoki DLC wyłącznie w miejscu pomiarowym. Lokalne uszkodzenia powłoki spowodują nierównomierne zużycie powierzchni i szybkie osadzanie się węgla na granicy.

Powłoka zapobiegająca przywieraniu-polimeru PTFE. Jest to miękka powłoka organiczna o bardzo niskiej przewodności cieplnej, grubości 0,1-0,3 mm i powodująca największe zakłócenia w monitorowaniu temperatury termopary. Nawet cienka warstwa PTFE utworzy silną warstwę termoizolacyjną, powodując opóźnienie odczytu temperatury o ponad 3 sekundy i stały dryft ujemny o 2–4 stopnie. PTFE będzie się stopniowo rozkładać i karbonizować w temperaturze powyżej 280 stopni, tworząc kompozytową warstwę izolacyjną z pozostałości organicznych i pyłu węglowego, a przesunięcie dryfu będzie rosło z dnia na dzień. Rozwiązanie: w projekcie formy należy unikać umieszczania punktów pomiarowych termopary na obszarach pokrytych PTFE. 1. Jeśli punkt pomiarowy jest pokryty powłoką PTFE, podczas obróbki formy należy usunąć powłokę PTFE z miejsca styku głowicy pomiarowej i zarezerwować gołą metalową płaszczyznę pomiarową do bezpośredniego kontaktu płaskiej głowicy termopary lub końcówki sondy. Unikaj powierzchni pokrytych PTFE w przypadku długoterminowych gorących kanałów o wysokiej temperaturze powyżej 300 stopni.

Twarda powłoka chromowana ma grubość 0,08-0,2 mm i średnią przewodność cieplną. Ma gładką i gęstą powierzchnię, na której niełatwo powstają osady węglowe. Przesunięcie pomiaru temperatury wynosi około 0,6 stopnia i można je zminimalizować poprzez nałożenie cienkiej warstwy pasty termoprzewodzącej podczas montażu termopary. Gładka chromowana powierzchnia minimalizuje prędkość przylegania węgla, wydłużając w ten sposób cykl czyszczenia głowic czujnikowych termopary.

Zalecenia dotyczące poprawy układu powłoki na etapie projektowania formy. Wszystkie miejsca pomiaru termopar powinny być w miarę możliwości scentralizowane na gołych, niepowlekanych płaszczyznach metalowych. Jeśli powlekana jest cała forma, wybierz azotowanie-cienkowarstwowe lub mocne chromowanie, unikaj-powlekania DLC i PTFE na dużych powierzchniach w miejscach pomiaru temperatury. Dostosowując termopary do powlekanych gorących kanałów, należy wcześniej poinformować dostawcę o rodzaju i grubości powłoki oraz wybrać-nieuziemione czujniki odsłonięte o wysokiej czułości z ultra-cienką strukturą stykową, aby zminimalizować utratę oporu przenoszenia ciepła. Podczas normalnej kalibracji zanotuj indywidualnie stałe odsunięcie od powłoki i dokonaj odrębnych parametrów korekcyjnych dla każdej pokrytej strefy gorących kanałów, aby ustabilizować-długoterminową dokładność pomiaru temperatury.