¿Qué causa la deriva térmica del termopar en el moldeado de canal caliente a alta-temperatura?

La deriva térmica es la desviación lenta y permanente de las lecturas del termopar de la temperatura real del canal caliente bajo una carga de alta temperatura a largo plazo y es la principal causa oculta de la lenta degradación de la calidad en el moldeado de plásticos de ingeniería de alta temperatura de PEEK, LCP y PPS. Muchos técnicos de moldes solo calibran la deriva después de que surgen defectos evidentes en los lotes, sin conocer las causas fundamentales de múltiples capas, que se originan en los cambios en la microestructura del alambre de aleación, la corrosión química de la cubierta y el deterioro del aislamiento. El análisis de los procesos de formación de deriva y las contramedidas específicas proporciona una supresión proactiva de las desviaciones en las mediciones de temperatura para líneas de producción de canales calientes de temperatura ultra-alta-.

La deriva se debe principalmente a la recristalización de la microestructura del alambre de aleación bajo altas temperaturas prolongadas. Los alambres de alúmina cromel-tipo K-estándar experimentan una reorganización de los límites internos del grano cuando se mantienen continuamente a temperaturas superiores a 380 grados durante cientos de horas de fabricación. Los óxidos metálicos generan pequeños precipitados a lo largo de los límites de los granos de la aleación, cambiando la curva de respuesta del potencial termoeléctrico lineal y generando una desviación constante negativa o positiva que aumenta diariamente. Las aleaciones de termopar tipo N-contienen adiciones de silicio y tierras raras que inhiben la recristalización del grano y limitan la variación de la deriva a menos de 0,8 grados después de 720 horas de funcionamiento a 420 grados. Los cables tipo K-sin modificar se desvían más de 2,5 grados bajo los mismos ajustes de alta temperatura. Los ciclos térmicos rápidos entre la temperatura de funcionamiento caliente y el apagado frío del molde dan como resultado tensiones repetitivas de expansión y contracción del metal en los granos de aleación, lo que promueve la recristalización.

Fuente secundaria de deriva: la deposición de carbono en la superficie de la funda forma barreras de aislamiento térmico. La resina fundida a alta temperatura desprende gases de hidrocarburos volátiles que se carbonizan en las superficies de la vaina del termopar generando densos depósitos de carbón negro con baja conductividad térmica. Incluso un recubrimiento de carbono de 0,05 mm limita la transmisión de calor desde el metal del canal caliente a la unión del sensor y provoca una variación constante de temperatura baja de 1-3 grados que empeora a medida que el carbono se acumula durante semanas de producción. Los volátiles plásticos corrosivos halógenos y retardantes de llama-graban micro-hoyos en las superficies de la vaina de acero inoxidable, lo que genera una velocidad de adhesión del carbono más rápida y un avance de deriva acelerado en comparación con las configuraciones de moldeo de PP/ABS no corrosivos.

Factor de deriva terciario: aislamiento de óxido de magnesio deteriorado en el interior de las vainas blindadas. Los nuevos termopares utilizan polvo de óxido de magnesio relleno al vacío- para proporcionar un aislamiento estable y transferencia de calor entre los cables de aleación positivos y negativos. El horneado prolongado a temperatura ultraalta causará la lenta descomposición del polvo aislante y producirá espacios de aire microscópicos, lo que afectará la eficiencia de la conducción de calor desde la funda hasta la unión de detección interna. El vapor penetra a través de los micro-orificios de la funda y contamina el polvo aislante con residuos de carbón conductor, lo que contribuye a una mayor deriva y variaciones intermitentes de la señal de temperatura y una polarización de compensación continua. Los termopares genéricos rellenos de polvo suelto sin-vacío y de bajo costo tienen entre 3 y 5 veces más tasas de degradación y deriva del aislamiento que los sensores llenos de vacío-de marca.

La tasa de deriva térmica se acelera por factores de aceleración ambientales. La contaminación del aire que contiene azufre- químicamente reactivo interactúa con cables de termopares de aleaciones de níquel a alta temperatura y produce capas quebradizas de sulfuro de níquel que distorsionan la salida de la señal termoeléctrica. Los ciclos de inicio/parada del molde generan un choque térmico que fractura el polvo aislante interno y acelera la recristalización de la aleación. El uso de materias primas plásticas recicladas mixtas con altos contenidos de relleno y retardantes de llama produce volátiles más corrosivos que erosionan las superficies de la funda y aceleran la acumulación de carbono, reduciendo así el ciclo antes de la deriva observable a la mitad del del moldeado de resina virgen.

Las técnicas de mitigación jerárquicas suprimen la deriva excesiva de temperatura. En primer lugar, debe utilizar termopares de aleación de tierras raras tipo N-con cubiertas anticorrosión de Inconel en todos los canales calientes que funcionan a más de 380 grados. Esto retardará la recristalización de la aleación y la corrosión de la funda. II. Cada dos semanas, limpie los depósitos de carbón en los cabezales y las fundas del sensor para eliminar las capas de carbón que forman una barrera térmica antes de que se produzca cualquier deriva observable. En tercer lugar, la calibración del horno de bloque seco- debe programarse periódicamente para cuantificar la deriva acumulativa y realizar la corrección de compensación del canal del controlador antes de que la divergencia supere los niveles de calidad críticos. En cuarto lugar, limite los ciclos innecesarios de enfriamiento-del molde para evitar el estrés por choque térmico en los componentes internos del termopar. Para una fabricación en masa continua a alta temperatura las 24 horas, el reemplazo preventivo del termopar cada tres meses elimina por completo los defectos de calidad provocados por la deriva.