Jak szczelina rozszerzalności cieplnej stali gorącokanałowej zmienia stan styku termopary

Od temperatury otoczenia do temperatury formy, kolektor gorącokanałowy i stal dyszy rozszerzają się termicznie liniowo, powodując szczeliny o różnej wielkości pomiędzy głowicami detekcyjnymi termopary a płaszczyznami pomiarowymi. Ta dynamiczna szczelina stykowa zmienia się wraz ze wzrostem i spadkiem temperatury, dlatego przesunięcie temperatury nie jest stałe i nie można go regulować za pomocą pojedynczej kalibracji w stanie zimnym. W artykule omówiono zasady modyfikacji szczeliny dylatacyjnej oraz rozwiązania elastycznej struktury kompensacyjnej.

Mechanizm powstawania szczeliny i rozszerzalności cieplnej

Współczynnik rozszerzalności liniowej stali gorącokanałowej H13: 11,8×10-6 / stopień. Ogrzana od 25 stopni do 380 stopni, płaszczyzna pomiarowa kolektora rozciąga się na zewnątrz o 0,3 ~ 0,6 mm. Termopary z płaską głowicą mocowane za pomocą zwykłej pojedynczej sprężyny będą mocno ściśnięte w temperaturze pokojowej, ale po rozszerzeniu stali napięcie wstępne sprężyny maleje, tworząc maleńkie szczeliny powietrzne pomiędzy płaską głowicą a płaszczyzną pomiarową, co zwiększa opór cieplny i generuje ujemny dryft temperaturowy wynoszący 0,8 ~ 1,5 stopnia w temperaturze produkcyjnej. Termopary z prostą sondą mają mniejszą promieniową szczelinę dylatacyjną, ale osiowe rozszerzanie dyszy będzie odciągać końcówkę sondy od dna otworu pomiarowego, powodując również opóźnienie w przenoszeniu ciepła.

Dwustopniowy cykl zmiany szczeliny stykowej

1. Etap nagrzewania (25 stopni → temperatura formowania) Stal gorącokanałowa rozszerza się na zewnątrz, napięcie wstępne ściskania sprężyny stopniowo maleje, zwiększa się szczelina stykowa, odczyt temperatury spada z wyraźnym opóźnieniem.

2. Etap chłodzenia (temperatura formowania > 25 stopni) Odciągnięcie stali, przywrócenie napięcia wstępnego sprężyny, zanik szczeliny stykowej, powrót pomiaru temperatury do wartości kalibrowanej w stanie zimnym.

To dynamiczne, zmienne przesunięcie jest powodem, dla którego wiele termopar dokonuje dokładnego odczytu, gdy forma jest zimna podczas kalibracji, a następnie dryfuje w sposób ciągły, gdy forma nagrzewa się do temperatury produkcyjnej.

Układ optymalizacji strukturalnej kompensacji sprężystej

1. Wielo-falowa-kompozytowa sprężyna dociskowa z zabezpieczeniem przed rozprężaniem do termopar-z płaską głowicą

Zamień pojedyncze sprężyny cylindryczne na sprężyny w kształcie fali-. Skumulowane sprężyny-w kształcie fali mogą utrzymać stałą siłę napięcia wstępnego nawet po przemieszczeniu stali o 0,5 mm, co pozwala uniknąć wahań szczelin stykowych spowodowanych odkształceniem związanym z rozszerzalnością cieplną. Konstrukcja ta jest typowa dla wielopunktowych punktów pomiarowych działających 24 godziny na dobę w produkcji masowej.

2. Głęboki, ślepy otwór pomiarowy, typ prostego stopnia sondy

Na dnie otworu pomiarowego należy zarezerwować dodatkową głębokość osiową 0,4 ~ 0,6 mm w celu kompensacji rozszerzalności cieplnej dyszy w kierunku osiowym. Dzięki temu końcówka sondy nadal ściśle przylega do dna otworu po wydłużeniu stali, eliminując szczeliny oddzielające.

3. Gniazdo blokujące termopary pływającej

Zaprojektuj ruchomą, pływającą podstawę z gwintem dla termopar sondy dyszowej, która może ślizgać się lekko w kierunku osiowym, aby skompensować przemieszczenie rozszerzania dyszy, i utrzymywać końcówkę sondy blisko dna otworu pomiarowego bez jej wyciągania.

4. Kompensacja luzu otworu pomiarowego za pomocą cienkiej miedzianej tulejki elastycznej przewodzącej ciepło

W przypadku typowych stałych otworów pomiarowych bez konstrukcji pływającej, pomiędzy osłoną sondy a wewnętrzną ścianką otworu montowana jest cienka miedziana elastyczna tuleja. Elastyczne odkształcenie miedzianej tulei pochłania promieniową szczelinę dylatacyjną i utrzymuje kontakt cieplny na całym obwodzie.

Metoda dostosowania kompensacji procesu dla istniejących form bez modyfikacji konstrukcyjnych

W przypadku gotowych form, które nie mogą przerobić struktury otworu pomiarowego, zanotuj stałą różnicę przesunięcia temperatury między stanem zimnym a temperaturą produkcji podczas początkowej próby formy, ustaw segmentową kompensację przesunięcia temperatury na sterowniku: zwiększ wartość kompensacji kanału o 1 ~ 1,5 stopnia po podgrzaniu do temperatury produkcyjnej, aby przeciwdziałać dryfowi spowodowanemu przez dylatacyjne szczeliny stykowe. W miarę starzenia się i osłabiania sprężyny należy zaktualizować ustawienia kompensacji, ponownie sprawdzając wartość przesunięcia w stanie gorącym podczas każdej kwartalnej kalibracji.

Zalecenia dotyczące standardów projektowych dla nowej formy gorącokanałowej

Wydłużenie cieplne stali należy obliczyć na podstawie maksymalnej temperatury roboczej podczas projektowania kolektora i dyszy. Naddatek kompensacyjny należy zarezerwować na głębokość otworu pomiarowego i miejsce na montaż sprężyny. We wszystkich punktach pomiarowych z płaskim- łbem zastosowano konstrukcję styku pływającego z kompozytu falowego, aby zasadniczo wyeliminować zakłócenia dynamicznej szczeliny dylatacyjnej.