¿Por qué las fallas de los termopares se concentran más en las zonas de las boquillas que en las zonas del colector?

Las estadísticas de mantenimiento del taller muestran que más del 70% de las fallas por avería de termopares se producen en sondas de boquillas calientes, mientras que los termopares múltiples representan menos del 30% del total de fallas. El entorno estructural, las propiedades de temperatura y las circunstancias de desgaste de las boquillas son completamente diferentes de las de las placas colectoras, lo que provoca muchos daños superpuestos que aceleran el envejecimiento y la falla de los termopares de las boquillas.

En primer lugar, las zonas de las boquillas tienen mayores temperaturas máximas continuas y velocidades de cambio de temperatura más rápidas. Las boquillas calientes están más cerca de la puerta del molde a través de la cual fluye la masa fundida y disipa el calor continuamente. La temperatura de la superficie de la manga de calentamiento de la boquilla es 30-80 grados más alta que la temperatura de la placa del colector. En el funcionamiento a temperatura ultraalta a largo plazo, los alambres de aleación del termopar y el metal de la cubierta se oxidarán, y los depósitos de óxido provocarán deriva y fragilidad del alambre. Cuando el ciclo de inyección cambia, la fluctuación del flujo de fusión causa un aumento instantáneo de temperatura en la punta de la boquilla, lo que resulta en un choque térmico frecuente a la sonda de detección, mientras que la placa del colector tiene un gran volumen de acero con una masa térmica estable y una suave fluctuación de temperatura, lo que reduce en gran medida la frecuencia del daño por choque térmico.

En segundo lugar, las sondas de boquilla tienen importantes depósitos de carbón y erosión por gases corrosivos. La ubicación de la boquilla de la compuerta es la región de estancamiento del material fundido, donde el plástico permanece más tiempo y se descompone para producir residuos carbonizados y gases volátiles ácidos. La punta sensora del termopar insertada en el orificio de calentamiento de la boquilla se conecta inmediatamente con este ambiente corrosivo, las capas de carbono envuelven la superficie de la sonda para formar una barrera de aislamiento térmico y el gas corrosivo ingresa a los espacios microscópicos de la funda para erosionar los cables de aleación internos. El flujo de fusión interno del colector es suave, con un tiempo de residencia corto, menos deposición de carbono y menos corrosión del gas, por lo que las sondas del colector mantienen una precisión estable durante más tiempo.

En tercer lugar, los conjuntos de boquillas se desmontan con frecuencia para su mantenimiento y se dañan mecánicamente repetidamente. Cada una a cuatro semanas, los especialistas separan las mangas calefactoras de las boquillas y los termopares integrados para eliminar la acumulación de carbón en la compuerta-, cambian las boquillas obstruidas y reparan las agujas de las válvulas. Cada desmontaje consiste en empujar, torcer y doblar el cable del termopar para generar una tensión de fatiga en el área de transición del cable de la sonda-que eventualmente rompe los cables internos. Las placas del colector rara vez se desmontan, excepto para la limpieza profunda anual, por lo que los termopares del colector no sufren tensiones mecánicas habituales ni daños por flexión.

Cuarto, el espacio interior limitado de la boquilla aumenta la fricción y los daños por extrusión. Los manguitos calentadores de boquillas incluyen pequeños orificios reservados para sondas con holgura limitada. La expansión térmica del acero de la boquilla durante el calentamiento dará como resultado una fuerte fricción entre la funda y la pared del orificio. La expansión y contracción alternativa generan picaduras de corrosión que raspan continuamente la superficie de la funda. Por el contrario, las placas colectoras estándar contienen acero más grueso y mayor espacio libre para los orificios de montaje. Por lo tanto, el desgaste por fricción en las sondas del colector después de la expansión térmica es menor. Las boquillas de compuerta de válvula también presentan un peligro adicional, ya que las agujas de las válvulas alternativas tienden a rozar contra los cables de termopar desplazados, desgastando la funda y provocando un cortocircuito.

En quinto lugar, la disipación de calor desigual provoca una mayor interferencia en el espacio de medición de las sondas de boquilla. Las boquillas están al lado de las placas de enfriamiento del molde y de los insertos de compuerta, con una rápida pérdida de calor. Las sondas de resorte están ligeramente flojas, lo que generará grandes espacios de aire y la deriva es rápida. El algodón aislante térmico se envuelve sobre la placa colectora en su conjunto y se equilibra la pérdida de calor. Incluso si hay pequeñas distancias de contacto, la diferencia de temperatura es insignificante.

Estrategias de optimización específicas para reducir la frecuencia de fallas de los termopares de las boquillas: adopción universal de sondas de bayoneta con resorte anticorrosión 316L/Hastelloy más gruesas para todas las boquillas, agregar secciones de transición antifatiga flexibles- en las salidas de los cables, estandarizar las operaciones de desmontaje para evitar tirar con fuerza de los cables, acortar los ciclos de limpieza y calibración de las sondas de las boquillas a cada dos semanas, mientras que las sondas del colector siguen el programa de mantenimiento trimestral estándar. Los diferentes procedimientos de mantenimiento para los termopares de boquilla y colector reducen las tasas totales de falla del sensor de los sistemas de canal caliente.