Як зазор теплового розширення гарячеканальної сталі змінює стан контакту термопари

Від температури навколишнього середовища до температури прес-форми гарячеканальний колектор і сталь сопла термічно розширюються лінійно, викликаючи проміжки різного розміру між головками детектування термопари та вимірювальними площинами. Цей динамічний контактний зазор змінюється залежно від підвищення та зниження температури, тому температурний зсув не є постійним і не може бути відрегульований за допомогою одного калібрування холодного-стану. У цій статті обговорюються правила модифікації розширювального зазору та рішення структури пружної компенсації.

Механізм утворення зазору теплового розширення

Коефіцієнт лінійного розширення гарячеканальної сталі H13: 11,8×10-6 / градус. При нагріванні від 25 градусів до 380 градусів вимірювальна площина колектора виходить назовні на 0,3 ~ 0,6 мм. Термопари з плоскою головкою, закріплені звичайною одинарною пружиною, будуть щільно стиснені при кімнатній температурі, але після розширення сталі попереднє натяг пружини зменшується, утворюючи крихітні повітряні зазори між плоскою головкою та вимірювальною площиною, що збільшує термічний опір і створює від’ємний температурний дрейф на 0,8~1,5 градуса в температурі виробництва. Термопари з прямим зондом мають нижчий радіальний розширювальний зазор, але осьове розширення сопла відтягне кінчик зонда від дна вимірювального отвору, що також призведе до затримки теплопередачі.

Двоступеневий цикл зміни контактного зазору

1. Етап нагрівання (25 градусів → температура формування) Сталь гарячого каната розширюється назовні, попереднє натяг пружини поступово зменшується, контактний зазор зростає, показання температури знижуються з очевидним запізненням.

2. Стадія охолодження (температура формування > 25 градусів) Сталь повертається назад, відновлюється попереднє натяг пружини, зникає контактний зазор, вимірювання температури повертається до каліброваного значення в холодному стані.

Цей динамічний змінний зсув є причиною того, що багато термопар точно зчитують, коли прес-форма холодна під час калібрування, а потім постійно дрейфують, коли форма нагрівається до виробничої температури.

Схема оптимізації конструкції пружної компенсації

1. Багато-хвильова анти-розширювальна композитна пружина стиснення для термо-пар з плоскою головкою

Замініть одиночні циліндричні пружини на хвилеподібні пружини-. Складені хвилеподібні пружини можуть підтримувати постійну силу попереднього натягу навіть після зміщення стали на 0,5 мм, що дозволяє уникнути коливань контактних зазорів, спричинених деформацією теплового розширення. Така конструкція є типовою для точок вимірювання колекторів безперервного 24-годинного масового виробництва.

2. Глибокий сліпий вимірювальний отвір, прямий кроковий тип зонда

Додаткова осьова глибина 0,4~0,6 мм повинна бути зарезервована в нижній частині вимірювального отвору для компенсації теплового розширення сопла в осьовому напрямку. Таким чином, наконечник зонда все ще міцно прилягає до дна отвору після сталевого подовження, усуваючи розділові проміжки.

3. Замкове гніздо плаваючої термопари

Сконструюйте рухливу плаваючу різьбову основу для термопар зонда сопла, основа може злегка ковзати в аксіальному напрямку, щоб компенсувати зміщення розширення сопла, і утримувати кінчик зонда близько до дна вимірювального отвору, не відтягуючи його.

4. Компенсація зазору вимірювального отвору за допомогою тонкої мідної теплопровідної еластичної втулки

Для типових фіксованих вимірювальних отворів без плаваючої конструкції тонка мідна еластична втулка встановлюється між оболонкою зонда та внутрішньою стінкою отвору. Пружна деформація мідної гільзи поглинає радіальний розширювальний зазор і підтримує тепловий контакт по всій окружності.

Метод регулювання процесу компенсації для існуючих прес-форм без структурних змін

Для готових прес-форм, які не можуть переробити структуру вимірювального отвору, зафіксуйте фіксовану різницю температурного зсуву між холодним станом і температурою виробництва під час початкового випробування прес-форми, встановіть сегментовану компенсацію температурного зсуву на контролері: збільште значення компенсації каналу на 1~1,5 градуса після нагрівання до виробничої температури, щоб протидіяти дрейфу, спричиненому контактними зазорами розширення. Оскільки пружина з часом старіє та слабшає, оновіть параметри компенсації, перевіряючи значення зсуву в гарячому стані під час кожного квартального калібрування.

Стандартні рекомендації щодо проектування нової гарячої канальні форми

Зсув теплового розширення сталі слід розраховувати на основі максимальної робочої температури під час проектування колектора та форсунки. Допуск на компенсацію повинен бути зарезервований для глибини вимірювального отвору та місця встановлення пружини. Плаваюча контактна структура з хвильової композитної пружини використовується для всіх точок вимірювання з плоскою головкою, щоб істотно усунути перешкоди динамічного розширювального зазору.