Cómo los tratamientos de recubrimiento de moldes afectan la eficiencia de transferencia de calor de la superficie del termopar

Muchos fabricantes de canales calientes aplican tratamientos de revestimiento de superficies, como nitruración, revestimiento de diamante DLC, revestimiento antiadherente de PTFE en colectores y boquillas para evitar la corrosión del acero del molde, la adhesión del plástico y la deposición de carbón. Los diferentes espesores del recubrimiento y calidades del material modifican la conductividad térmica de la superficie del plano de medición, lo que interfiere en la transferencia de calor entre el sustrato metálico y el cabezal sensor del termopar, lo que provoca un retraso en la medición de la temperatura y un desplazamiento fijo. Este artículo analiza el impacto de los recubrimientos de canal caliente convencionales y las técnicas de ajuste correspondientes para el monitoreo de termopares.

El tratamiento de nitruración es el recubrimiento de refuerzo de superficie de canal caliente más popular con bajo espesor, el espesor del recubrimiento es de solo 0,03 ~ 0,08 mm y la densa capa de nitruro metálico tiene una conductividad térmica cercana al acero del molde. La influencia en la transferencia de calor del termopar es pequeña y la desviación de la medición de temperatura se controla dentro de ±0,3 grados, lo que prácticamente no afecta el control de producción habitual. La única dificultad oculta son los pequeños micro-pozos desiguales que se generan en la superficie nitrurada, y el polvo de carbón es más fácil de depositar en los pozos, y la acumulación a largo plazo-formará barreras térmicas que provocarán la deriva. Coincidencia de optimización: . Para termopares instalados en superficies de medición nitruradas, el espesor de la pasta conductora térmica debe aumentarse en consecuencia para llenar los micro-pozos y el ciclo de limpieza de carbón debe acortarse en una semana.

Recubrimiento antiadherente de carbono -similar al diamante DLC- con un espesor de 0,05-0,15 mm. Recubrimiento a base de carbono-de baja conductividad térmica, que crea una capa obvia de resistencia térmica entre el sustrato de acero del canal caliente y la superficie de contacto del termopar. La temperatura registrada del termopar es 1-1,8 grados más baja que la temperatura del metal del canal de flujo real a la misma temperatura, y el retraso de la respuesta de temperatura aumenta en 1-2 segundos. El desplazamiento se vuelve más pronunciado a medida que el recubrimiento DLC se vuelve más grueso. Para canales calientes con revestimiento DLC completo en los planos de medición del colector se pueden tomar dos medidas de ajuste. Una es aumentar la cantidad de recubrimiento de pasta conductora térmica de polvo metálico de alta conductividad térmica para romper la barrera térmica del recubrimiento de baja conductividad. La otra es preestablecer un desplazamiento positivo fijo de 1 a 2 grados en el canal del controlador correspondiente para compensar la sublectura inducida por el recubrimiento. No se recomienda mecanizar el recubrimiento DLC únicamente en el punto de medición. El daño local al recubrimiento dará como resultado un desgaste superficial inconsistente y una rápida deposición de carbono en el límite.

Recubrimiento antiadherente de polímero PTFE. Es un recubrimiento orgánico blando con una conductividad térmica muy baja, un espesor de 0,1-0,3 mm y una interferencia muy importante en el control de la temperatura del termopar. Incluso una capa delgada de PTFE formará una fuerte capa aislante del calor, lo que provocará un retraso en la lectura de la temperatura de más de 3 segundos y una deriva negativa fija de 2 a 4 grados. El PTFE se descompondrá y carbonizará gradualmente por encima de los 280 grados, formando una capa aislante compuesta de residuos orgánicos y polvo de carbono, y la compensación de deriva crecerá día a día. Solución: en el diseño del molde, para evitar colocar los puntos de medición del termopar en áreas recubiertas de PTFE.. 1. En caso de que el punto de medición esté cubierto por un recubrimiento de PTFE, retire el recubrimiento de PTFE en la posición de contacto del cabezal sensor durante el procesamiento del molde y reserve un plano de medición de metal desnudo para el contacto directo de la cabeza plana del termopar o la punta de la sonda. Evite las superficies recubiertas de PTFE para canales calientes de alta temperatura a largo plazo, superiores a 300 grados.

El revestimiento de cromo duro tiene un espesor de 0,08-0,2 mm y una conductividad térmica media. Tiene una superficie lisa y densa en la que no es fácil desarrollar depósitos de carbón. El desplazamiento de la medición de temperatura es de aproximadamente 0,6 grados, lo que se puede minimizar con la capa delgada de pasta termoconductora durante la instalación del termopar. La suave superficie cromada minimiza la velocidad de adhesión del carbono, alargando así el ciclo de limpieza de los cabezales sensores de termopar.

Recomendaciones para mejorar el diseño del recubrimiento en la fase de diseño de moldes. Todos los lugares de medición de termopares deben estar centralizados, en la medida de lo posible, en planos metálicos desnudos y sin revestimiento. Si todo el molde está recubierto, elija nitruración en capa fina- o cromado resistente; evite el recubrimiento de DLC y PTFE en áreas- grandes en los lugares de medición de temperatura. Al personalizar termopares para canales calientes recubiertos, informe al proveedor del tipo y espesor del recubrimiento de antemano, y elija sensores de perlas expuestas sin conexión a tierra de alta-sensibilidad con una estructura de contacto ultra-delgada para minimizar la pérdida de resistencia a la transferencia de calor. Durante la calibración normal, registre individualmente el desplazamiento fijo del recubrimiento y realice distintos parámetros de corrección para cada zona del canal caliente recubierta, para estabilizar la precisión a largo plazo-de la medición de temperatura.