Як обробка формовим покриттям впливає на ефективність теплопередачі поверхні термопари

Багато виробників гарячих каналів наносять покриття на поверхні, як-от азотування, алмазне покриття DLC, анти{0}}покриття PTFE на колекторах і форсунках, щоб запобігти корозії сталевої форми, адгезії пластику та відкладенню вуглецю. Різна товщина покриття та якість матеріалу змінюють теплопровідність поверхні вимірювальної площини, що перешкоджає теплопередачі між металевою підкладкою та чутливою головкою термопари, спричиняючи затримку вимірювання температури та фіксоване зміщення. У цьому документі обговорюється вплив звичайних покриттів з гарячим каналом і методи відповідного регулювання для моніторингу термопари.

Обробка азотуванням є найпопулярнішим гарячеканальним покриттям для зміцнення поверхні з низькою товщиною, товщина покриття становить лише 0,03 ~ 0,08 мм, а щільний шар нітриду металу має теплопровідність, близьку до формованої сталі. Вплив на теплопередачу термопари невеликий, і зсув вимірювання температури контролюється в межах ±0,3 градуса, що практично не впливає на звичайний контроль виробництва. Єдиною прихованою проблемою є крихітні нерівні мікро-ямки, що утворюються на азотованій поверхні, і вуглецевий пил легше осідати в ямках, а довготривале накопичення-утворює теплові бар’єри, що спричиняє дрейф. Оптимізаційна відповідність: . Для термопар, встановлених на азотованих вимірювальних поверхнях, товщину теплопровідної пасти слід відповідно збільшити, щоб заповнити мікро-ямки, а цикл очищення вугілля скоротити на один тиждень.

DLC алмаз-подібне вуглецеве антипригарне-покриття товщиною 0,05-0,15 мм, покриття на основі вуглецю-з низькою теплопровідністю, яке створює очевидний термічний опірний шар між підкладкою з гарячої сталі та контактною поверхнею термопари. Зафіксована температура термопари на 1-1,8 градуса нижча, ніж температура реального металу каналу потоку за тієї самої температури, а затримка реакції температури збільшується на 1-2 секунди. Зміщення стає більш вираженим, оскільки покриття DLC стає товщим. Для гарячих каналів із повним DLC-покриттям на вимірювальних площинах колектора можна вжити два заходи регулювання. Один полягає в тому, щоб збільшити кількість покриття з високотеплопровідної металевої порошкової теплопровідної пасти, щоб пробити тепловий бар’єр покриття з низькою провідністю. Інший полягає в попередньому встановленні фіксованого позитивного зміщення на 1-2 градуси на відповідному каналі контролера для компенсації недостатнього зчитування, спричиненого покриттям. Не рекомендується знімати DLC-покриття лише в точці вимірювання. Місцеве пошкодження покриття призведе до непостійного зносу поверхні та швидкого відкладення вуглецю на межі.

PTFE полімерне анти{0}}покриття. Це м’яке органічне покриття з дуже низькою теплопровідністю, товщиною 0,1-0,3 мм і найбільш суттєвими перешкодами для моніторингу температури термопари. Навіть тонкий шар PTFE утворює міцний теплоізоляційний шар, спричиняючи затримку вимірювання температури понад 3 секунди та фіксований негативний дрейф у 2–4 градуси. ПТФЕ поступово розкладатиметься і карбонізуватиметься вище 280 градусів, утворюючи композитний ізоляційний шар із органічних залишків і вуглецевого пилу, і зсув дрейфу зростатиме з кожним днем. Рішення: у конструкції прес-форми слід уникати розміщення точок вимірювання термопари на ділянках з PTFE покриттям. 1. Якщо точка вимірювання покрита PTFE покриттям, видаліть PTFE покриття в місці контакту чутливої ​​головки під час обробки форми та зарезервуйте площину вимірювання оголеного металу для прямого контакту плоскої головки термопари або наконечника зонда. Уникайте поверхонь з PTFE покриттям для довгострокових високотемпературних гарячих каналів вище 300 градусів.

Тверде хромоване покриття має товщину 0,08-0,2 мм і середню теплопровідність. Він має гладку і щільну поверхню, на якій нелегко утворюються нагар. Зсув вимірювання температури становить приблизно 0,6 градуса, який можна мінімізувати за допомогою тонкого шару теплопровідної пасти під час встановлення термопари. Гладка хромована поверхня мінімізує швидкість адгезії вуглецю, тим самим подовжуючи цикл очищення чутливих голівок термопари.

Рекомендації щодо вдосконалення схеми покриття на етапі проектування форми. Усі місця вимірювання термопари повинні бути централізовані, наскільки це можливо, на оголених металевих площинах без покриття. Якщо вся форма покрита покриттям, виберіть тонко-шарове азотування або міцне хромування, уникайте-покриття DLC і PTFE на великій площі в місцях вимірювання температури. Налаштовуючи термопари для гарячих каналів з покриттям, заздалегідь повідомте постачальника про тип і товщину покриття та виберіть високо-чутливі незаземлені оголені кулькові датчики з ультра-структурою контакту, щоб мінімізувати втрати опору теплопередачі. Під час звичайного калібрування зафіксуйте окремо фіксоване зміщення від покриття та внесіть окремі параметри корекції для кожної зони гарячого каналу з покриттям, щоб стабілізувати -тривалу точність вимірювання температури.