Cómo la brecha de expansión térmica del acero de canal caliente cambia el estado de contacto del termopar

Desde la temperatura ambiente hasta la temperatura del molde, el colector del canal caliente y la boquilla de acero se expanden térmicamente de forma lineal, provocando espacios de diferentes tamaños entre los cabezales de detección del termopar y los planos de medición. Esta brecha de contacto dinámica varía con los aumentos y caídas de temperatura y, por lo tanto, la compensación de temperatura no es constante y no se puede ajustar mediante una única calibración de estado frío-. En este artículo, se analizan las reglas de modificación de la brecha de expansión y la solución de la estructura de compensación elástica.

Mecanismo de creación de huecos de expansión térmica.

Coeficiente de expansión lineal de acero de canal caliente H13: 11,8 × 10 - 6 / grado. Calentado de 25 grados a 380 grados, el plano de medición del colector se extiende hacia afuera entre 0,3 y 0,6 mm. Los termopares de cabeza plana fijados por un solo resorte común se comprimen fuertemente a temperatura ambiente, pero después de la expansión del acero, la precarga del resorte disminuye, formando pequeños espacios de aire entre la cabeza plana y el plano de medición, lo que aumenta la resistencia térmica y genera una deriva de temperatura negativa de 0,8 a 1,5 grados en la temperatura de producción. Los termopares de sonda recta tienen un espacio de expansión radial más bajo, pero la expansión axial de la boquilla arrastrará la punta de la sonda lejos del fondo del orificio de medición, generando también un retraso en la transferencia de calor.

Ciclo de cambio de espacio de contacto de dos pasos

1. Etapa de calentamiento (25 grados → temperatura de formación) El acero del canal caliente se expande hacia afuera, la precarga de compresión del resorte disminuye gradualmente, la separación de contacto aumenta, la lectura de temperatura desciende con un retraso evidente.

2. Etapa de enfriamiento (temperatura de moldeo > 25 grados) Retracción del acero, restauración de la precarga del resorte, desaparición de la separación de contacto, medición de la temperatura nuevamente al valor calibrado en estado frío.

Esta compensación variable dinámica es la razón por la que muchos termopares leen con precisión cuando el molde está frío durante la calibración y luego se desplazan continuamente cuando el molde se calienta a la temperatura de producción.

Diseño de optimización estructural de compensación elástica.

1. Resorte de compresión compuesto anti-expansión multi-onda para termopares-de cabeza plana

Reemplace los resortes cilíndricos individuales con resortes ondulados-apilados. Los resortes en forma de onda-apilados pueden mantener una fuerza de precarga constante incluso después de un desplazamiento de expansión del acero de 0,5 mm, lo que puede evitar las brechas de contacto fluctuantes causadas por la deformación por expansión térmica. Esta construcción es típica para puntos de medición de colectores de fabricación en masa continua las 24 horas.

2. Orificio de medición ciego profundo, tipo paso de sonda recta

Se debe reservar una profundidad axial adicional de 0,4~0,6 mm en la parte inferior del orificio de medición para compensar la expansión térmica de la boquilla en dirección axial. Por lo tanto, la punta de la sonda todavía encaja firmemente en el fondo del orificio después del alargamiento del acero, eliminando espacios de separación.

3. Asiento de bloqueo del termopar flotante

Diseñe una base de rosca flotante móvil para los termopares de la sonda de la boquilla, la base puede deslizarse ligeramente en dirección axial para compensar el desplazamiento de expansión de la boquilla y retener la punta de la sonda cerca del fondo del orificio de medición sin ser retirada.

4. Compensación de la holgura del orificio de medición con una fina funda elástica conductora de calor de cobre

Para los típicos orificios de medición fijos sin estructura flotante, se coloca una fina funda elástica de cobre entre la funda de la sonda y la pared interior del orificio. La deformación elástica del manguito de cobre absorbe el espacio de dilatación radial y mantiene el contacto térmico en toda la circunferencia.

Método para ajustar la compensación del proceso para moldes existentes sin modificación estructural.

Para moldes terminados que no pueden volver a trabajar la estructura del orificio de medición, registre la diferencia de compensación de temperatura fija entre el estado frío y la temperatura de producción durante la prueba inicial del molde, establezca la compensación de compensación de temperatura segmentada en el controlador: aumente el valor de compensación del canal entre 1 y 1,5 grados después de calentar a la temperatura de producción para contrarrestar la deriva causada por los espacios de contacto de expansión. A medida que el resorte envejece y se debilita con el tiempo, actualice la configuración de compensación volviendo a verificar el valor de compensación en estado caliente durante cada calibración trimestral.

Recomendación estándar de diseño para un nuevo molde de canal caliente

El desplazamiento de expansión térmica del acero debe calcularse en función de la temperatura máxima de trabajo durante el diseño del dibujo del colector y la boquilla. El margen de compensación debe reservarse para la profundidad del orificio de medición y el espacio de instalación del resorte. La estructura de contacto flotante de resorte compuesto ondulado se adopta para todos los puntos de medición de cabeza plana-para eliminar fundamentalmente la interferencia del espacio de expansión dinámica.